Какими электродами варить сталь 20

Обновлено: 13.05.2024

К углеродистым сталям относят класс сплавов, в которых углерод (С) как химический элемент является основным легирующим компонентом, задающим важнейшие свойства металла. Его доля в составе может быть различна, в зависимости от нее различают и группы данных сталей:

низкоуглеродистые — доля С в них менее 0,25%;
среднеуглеродистые — с долей углерода от 0,25 до 0,6%;
высокоуглеродистые — с долей углерода от 0,6% до 2,07%.

Также в состав таких сталей в весьма малых количествах входят марганец и кремний — в качестве полезных легирующих элементов, а в качестве вредных примесей — водород и сера.

Особенности сварки углеродистых сталей

Ключевое требование при сварке деталей из углеродистых сталей — прочностные характеристики металла шва и околошовной области: они должны соответствовать характеристикам основного металла. Чем выше доля углерода, тем сложнее получить соединение, которое бы строго соответствовало этому требованию. Поэтому в отношении каждой из групп углеродистых сталей существуют свои особенности сварки.

Сварка низкоуглеродистых сталей

Это группа хорошо свариваемых, наиболее пластичных углеродистых сталей благодаря низкому содержанию углерода и легирующим добавкам. Выполнять сварку можно любыми известными технологиями, включая сварку ручную электродуговую.

Однако такой химический состав металла обуславливает и свои особенности: при неправильном выборе электрода есть риски того, что металл шва будет более прочным, чем металл детали, что может негативно сказаться на общей прочности конструкции. А при выполнении многослойной сварки возможна повышенная хрупкость шовного металла.

Чтобы избежать этих проблем, для сварки обычно используют электроды с рутиловым и фтористо-кальциевым покрытием, а в обмазку добавляется доля железного порошка. В ряду широко используемых для профессиональной сварки низкоуглеродистых сталей — марки МР-3ЛЮКС, МР-3, ОЗС-4, АНО-4, АНО-21, ОЗС-12, МК-46.00, УОНИ-13/55, УОНИ 13/45, УОНИ 13/85.

Ток - переменный или постоянный прямой полярности (на электроде минус), допускается сварка на обратной полярности

Электроды по среднеуглеродистым сталям

Количество углерода в таких сплавах больше, соответственно, процесс сварки осложняется. Минус в том, что металл сварного стыка и металл детали могут получиться разной прочности. Кроме того, металл близ кромок шва может получиться очень хрупким и с характерными трещинами. Чтобы этого не было, используют электроды с достаточно низкой долей углерода.

Особое внимание — к кромкам соединяемых деталей. Они обязательно должны быть разделаны, чтобы избежать проплавления металла, которое могут вызвать высокие токи — они необходимы для разогрева соединяемых деталей.

Также следует учитывать:

для повышения качества шва детали, как сказано выше, предварительно разогреваются и прогреваются в процессе сварки;
движения электродом лучше осуществлять не поперек, а вдоль стыка;
сварку лучше всего выполнять на короткой дуге;
после сварки для большей прочности шов также проковывается и подвергается термообработке.

В ряду известных электродов, которые применяют для сваривания среднеуглеродистых сталей — марки УОНИ-13/55, УОНИИ 13/55, УОНИИ 13/45А, УОНИ-13/65.

Сварка высокоуглеродистых сталей

В таких сталях — высокое содержание углерода, что практически делает их непригодными для сварки различных конструкций. Сварочные работы, как правило, выполняются лишь при необходимости ремонта.

В этом случае используются те же технологии, что и при сварке среднеуглеродистых сталей. Осуществляется предварительный прогрев металла в области шва до 250-300 °C, по завершении сварки производится проковка и термообработка шва. Необходимо соблюдать еще два условия — сварка возможно при температуре не ниже -5 градусов Цельсия в помещении, где полностью отсутствуют сквозняки.

Электроды для углеродистых и низколегированных сталей

Широчайший ряд электродов используется для сварки как углеродистых, так и низколегированных сталей. К этой группе относят углеродистые стали с содержанием С до 0,25%, а также низколегированные с временным сопротивлением разрыву до 590 МПа. И те, и другие имеют повышенное содержание углерода. Благодаря этому уменьшается окисление металла и легче получают свободные от окислов соединения. Их пластичность повышают путем предварительной термической обработки или последующего подогрева.

И углеродистые, и низколегированные стали отличаются относительно невысокой теплостойкостью и прокаливаемостью.

Доля легирующих элементов (кобальт, никель, молибден, алюминий, вольфрам, медь и другие) может доходить в низколегированных сталях до 5%. В сравнении с углеродистыми они характеризуются пониженной склонностью к механическому старению, более высокой износостойкостью, коррозионной и хладостойкостью, пределом текучести.

В зависимости от доли легирующих элементов определяются параметры, по которым выбирают электроды для сварки углеродистых сталей. В число таких параметров входят:

механические характеристики металла шва;
требуемые свойства сварного соединения;
временное сопротивление разрыву;
ударная вязкость;
относительное удлинение.

Электроды для углеродистых конструкционных сталей

Марка и тип	Назначение и описание
АНО-4 (Э46)	Электроды с рутиловым покрытием для сварки конструкций из углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву не более 451 МПа. Токи — переменный, постоянный прямой полярности. При повышенных токах не образуют пор. Допускают сварку по ржавчине и по незачищенным кромкам, обеспечивают легкое отделение шлаковой корки. Коэффициент наплавки — 8,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
АНО-6 (Э46)	Электроды с рутиловым покрытием для сварки переменным и постоянным током обратной полярности конструкций из углеродистых сталей. Доля углерода в составе металла — до 0,25%. Обеспечивают легкое отделение шлаковой корки. Могут работать на повышенных режимах, обеспечивают шов без кристаллизационных трещин. Коэффициент наплавки — 10 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,6 кг. Марка АНО-6 рекомендуется для сварки в монтажных условиях.
АНО-21 (Э46)	Электроды с рутиловым покрытием для сварки переменным и постоянным током прямой и обратной полярности ответственных и рядовых конструкций из углеродистых сталей по ГОСТ 380-71 Ст0, Ст1, Ст2, Ст3 (групп А, Б, В, спокойных, полуспокойных, кипящих); по ГОСТ 1030-74 (10, 15кп, 20кп, 20пс, 20). Способны работать по окисленным, гальваническим поверхностям, по неподготовленным кромкам. Легкий поджиг и стабильность дуги, отличное качество сварного шва. Коэффициент наплавки — 9 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
МР-3 (Э46)	Электроды с рутилово-основным покрытием марки МР-3 предназначены для сварки сталей с временным сопротивлением разрыву не более 500 МПа., доля углерода в них не превышает 0,25%. Сварка выполняется переменным и постоянным током обратной полярности. Обеспечивают стабильность дуги, легкий повторный поджиг. Сварка — только по очищенной от окалины поверхности. Коэффициент наплавки — 8,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва -1,7 кг.
МР-3С (Э46)	Электроды с рутилово-основным покрытием используются для сварки переменным и постоянным током обратной полярности конструкций из углеродистых сталей, когда к качеству получаемого шва предъявляются повышенные требования. Сварка возможна во всех без исключения пространственных положениях. Временное сопротивление разрыву — не более 500 МПа. Коэффициент наплавки — 8,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
ОЗС-4 (Э46)	Электроды с рутиловой обмазкой применяются для сварки переменным и постоянным током обратной полярности ответственных конструкций из углеродистых сталей (временное сопротивление разрыву до 490 МПа). В равной степени качественно сваривают детали больших и малых толщин. Возможна сварка по ржавой и влажной поверхности. Коэффициент наплавки — 8,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
ОЗС-6 (Э46)	Для сварки переменным и постоянным током обратной полярности конструкций из углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву не более 451 МПа. Имеют рутиловое (с железным порошком) покрытие. Демонстрируют высокую производительность. Возможна сварка удлиненной дугой и по ржавчине. Коэффициент наплавки — 10 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,5 кг.
ОЗС-12 (Э46)	Электроды с рутиловым покрытием для сварки переменным и постоянным током обратной полярности углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву не более 500 МПа. Оптимально подходят для сварки соединений таврового профиля с получением вогнутых мелкочешуйчатых швов. Возможна сварка удлиненной дугой и по окисленной поверхности без образования пор. Также допускается сварка на предельно низком напряжении. Коэффициент наплавки — 8,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
МК-46.00 (Э50А)	Универсальные рутиловые электроды для сварки переменным и постоянным током любой полярности углеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением до 450 МПа. Широко применяются для сварки листовых и трубных конструкций. Создают пониженное тепловложение. Хорошо подходят для прихваток, сварки коротких и корневых швов. Не чувствительны к ржавчине и загрязнениям поверхности. Сварка возможна во всех пространственных положениях. Коэффициент наплавки — 8,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
ОК-48.00 (Э50А)	Универсальные сварочные электроды с основным покрытием для сварки судовых сталей, ответственных конструкций с условиями работы при отрицательных температурах и высоких знакопеременных нагрузках. Обеспечивают минимальное содержание водорода в наплавленном металле. Сварка возможна на постоянном и переменном токе обратной полярности. Отлично подходят для сварки износостойких сталей типа Hardox.
УОНИ-13/45 (Э42А)	Электроды с основным типом обмазки для сварки постоянным током обратной полярности особо ответственных конструкций с повышенными требованиями к металлу по пластичности и ударной вязкости. Временное сопротивление сталей на разрыв — до 490 МПа. Рекомендуется для сварки конструкций, эксплуатируемых в низкотемпературных условиях, а также для сварки стыков труб в местах месторождений с высоким содержанием сероводорода. Коэффициент наплавки — 9 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,6 кг.
УОНИ-13/55 (Э50А)	Электроды с основным покрытием для сварки постоянным током обратной полярности особо ответственных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей. Позволяют получить металл шва, стойкий к образованию кристаллизационных трещин. Благодаря этому используются для сварки конструкций, работающих при отрицательных температурах и знакопеременных нагрузках. Коэффициент наплавки — 9,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,65 кг.
УОНИ-13/55У (Э55)	Электроды с основным покрытием для ручной дуговой сварки переменным и постоянным током обратной полярности ответственных конструкций, а также сварки ванным способом рельсов и арматуры ЖБ конструкций из сталей марок: СТ5, 18Г2С, 15ГС и других. Коэффициент наплавки — 10 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,6 кг.
УОНИ-13/55Р (Э50А)	Электроды с основным покрытием для сварки постоянным током обратной полярности судовых сталей с пределом текучести до 390H/мм2 (категории А, B, D, A32, A36, D32, D36, D40, E40 по ГОСТ Р 52927-2008 и Правилам Российского морского регистра судоходства). Используются для сварки тавровых и стыковых соединений. Изготавливаются под надзором Российского морского регистра судоходства. Коэффициент наплавки — 9 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.
УОНИ-13/65 (Э60)	Электроды с основным покрытием для сварки постоянным током обратной полярности машиностроительных конструкций, рассчитанных на тяжелые нагрузки. Временное сопротивление сталей на разрыв до 588 МПа. Коэффициент наплавки — 9 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,6 кг.
ТМУ-21У (Э50А)	Электроды с основным покрытием для сварки постоянным током обратной полярности ответственных конструкций и трубопроводов, используемых в атомной, электро- и тепловой энергетике. Коэффициент наплавки — 9 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,6 кг.
ЦУ-5 (Э50А)	Электроды с основным покрытием для сварки постоянным током элементов емкостей, трубного оборудования, котлоагрегатов. Позволяют сваривать корневые швы толстостенных трубопроводов, используемых на объектах энергетики. Максимальная температура эксплуатации сварных соединений до 400°С. Коэффициент наплавки — 9,5 г/А ч, расход на 1 кг наплавленного шва — 1,7 кг.

Продукция производства Магнитогорского электродного завода

Магнитогорский электродный завод выпускает электроды для сварки высокоуглеродистых, средне- и низкоуглеродистых сталей. Электроды позволяют варить любые конструкции из этих материалов – от неответственных при ремонте или для бытового использования до особо ответственных из сталей повышенной прочности, рассчитанных на высокие нагрузки.

Купить электроды по углеродистым сталям вы можете на нашем сайте. Мы предлагаем собственную продукцию, поэтому цены на нее – одни из самых низких в регионе. Весь товар сертифицирован в системе ГОСТ Р, что подтверждается сопроводительными документами.

Сварка труб из стали 20

Материал относится к малоуглеродистым конструкционным сталям. Из него изготавливают широкий ассортимент проката: от поковок до прямошовных патрубков.

Сырье обладает хорошей свариваемостью и не требует предварительного подогрева. Последующая термообработка также не требуется. После обработки сплав не теряет прочности, надежности, а полученный шов (рубец) выдерживает значительное механическое воздействие.

Способы сварки

Трубные конструкции из ст20 сваривают по-разному. Наиболее распространены три технологии:

термическая: к ней относятся газовая, лазерная, плазменная, дуговая, электронно-лучевая;
механическая: в эту группу входит состыковка металлоизделий трением и взрывом;
термомеханическая: комбинированный способ подразумевает воздействие на металл повышенной температурой и механическими усилиями. Подходит для скрепления малогабаритных частей.

Кроме того, выделяют подвиды в зависимости от способа проведения работ: механизированную и ручную технологии.

Для низкоуглеродистого сплава двадцать оптимально подходит электросварка (полуавтоматическая в среде защитных газов, автоматическая с применением проволоки, ручная дуговая, ручная аргонодуговая). Газовую используют реже: она представляет повышенную опасность из-за баллонов с газом, который находится под повышенным давлением.

Регламентирующий стандарт

Основные требования, которым должны соответствовать физико-химические свойства ст. 20, прописаны в ГОСТ 1050-2013.

В России действуют несколько госстандартов, которые касаются типологии сварочных способов. Так, виды сварочных швов прописаны в ГОСТ 14771-76, 5264-80.

Стандарты на сварные соединения, правила аттестации сварщиков содержатся в ГОСТ 5264-80, 8713-79, 11533-75 и др.

Технология сварки

Обычно делится на три этапа: подготовительный, непосредственно металлообработка, завершающий. По нормативам в первый входит очистка поверхности заготовок от грязи, жира; выравнивание стальных труб в месте стыка; подбор подходящего режима сваривания. Зачистка краев элементов от окалины, заусенцев и обезжиривание поверхностей позволит избежать дефектов в полученном шве.

После подготовительных мероприятий приступают ко второму этапу – свариванию.

Включают сварочный аппарат, к которому присоединен кабель с держателем стержней. Выбор источника тока, режима зависят от толщины деталей, опыта сварщика, метода работ. Также необходимо зафиксировать на обрабатываемых заготовках земляные контакты.
Выполняют предварительный подогрев (для стали двадцать он не требуется).
Устанавливают прихваточные швы. Их размеры, количество определяются толщиной металла на деталях, размером заготовок.
Осуществляют проварку изделий по контуру.

На завершающем этапе сварной рубец очищают от шлака. Остывший затвердевший покров отбивают молотком. С помощью жесткой щетки его зачищают от окалин, брызг раскаленного металла, наплывов. Если количество образований большое, задействуют шлифовальную машинку или болгарку. После полученные рубцы осматривают, чтобы исключить дефекты или непроваренные участки. В промышленных условиях для визуального контроля используют рентген-просвет.

Какими электродами варить трубу

При работе не обойтись без расходных материалов – электродных прутков. Они представляют собой металлический стержень, на поверхность которого нанесено специальное покрытие (обмазка). Оно обеспечивает защитный слой (пленку), который предотвращает попадание в шов кислорода и азота.

Виды оборудования по типу защитного слоя:

с рутиловой пленкой ‒ нужны для создания угловых швов, прихваток;
с целлюлозным покрытием ‒ используются для скрепления объектов с большим диаметром. Позволяют создавать кольцевые, вертикальные швы;
с рутилово-целлюлозным слоем ‒ комбинация востребована при выполнении сложных конструкций (например, вертикального шва сверху вниз).

При подборе стержней учитывают несколько факторов: режим функционирования, мощность аппаратуры, условия, при которых выполняется работа, качество металла и другие. Выбор сердечника строго регламентируется специальными документами.

Электроды для трубопроводов под давлением

Для присоединения трубных секций из ст.двадцать оптимальны прутки Э42А УОНИ-13/45. Если в их составе присутствуют материалы 30ХМА, 20Х3МВФ, лучше выбрать оборудование ЭП-60, ЦЛ-19ХМ, ВСН-2.

Также для стыковки магистралей высокого давления применяют марки ОК 74.70, ОК 53.70. Последние покрыты специальным флюсом, позволяют проводить качественную обработку сетей, которые созданы на основе малоуглеродистых сталей. В результате получается сварное соединение, которое обладает повышенной пластичностью, хорошей ударной вязкостью.

Электроды для газопроводов

Для газопровода используют несколько марок. Наиболее универсальной считается ОК-46. Она обеспечивает качественный шов, поэтому часто используется при обработке ответственных сооружений (в т.ч. в судо- и авиастроении).

Прочные долговечные швы в поворотных и неповоротных местах газовых магистралей позволяют получить марки ЛБ-52, УОНИ-1355, МТГ-01К. Для этих стержней характерна стабильная дуга, легкое удаление шлакового покрова, небольшое разбрызгивание.

Электроды для нефтепроводов

Среди отечественных элементов наибольшее распространение получили сертифицированные марки ЛЭЗ ЛБгп. Устройства с диаметром 2,5 - 4 мм покрыты кремнием, серой, углеродом, марганцем.

Также для нефтепроводов применяют оборудование иностранных производителей: ОК 53/70 (Швеция), LB 52U (Япония) и др.

Электроды для тепловых сетей

Для создания короткой дуги часто используют марку ЦЛ-9 с низким содержанием водорода. Она позволяет работать в любом пространственном положении, но выделяет токсичные ядовитые вещества при горении. Также для тепловых сетей выбирают проволоку Э42А, Э-09Х1МФ, УОНИИ-13/45.

Сварка труб из стали 20 и 09г2с

Сплавы отличаются невысоким содержанием углерода. Они не закаливаются, не склонны к перегреву, устойчивы к образованию трещин. Для ручного или автоматического скрепления конструкционных слаболегированных веществ 09Г2С и 20 подходит оборудование УОНИ-13.55, Э42, АНО-21, ОЗС-12, МР-3 ЛЮКС. При соблюдении технологии, грамотного подбора сырья и аппаратуры получается прочный участок сварного соединения.

Электроды для сварки стали 20

Электроды для сварки жаростойких (окалиностойких) сталей

Жаростойкими (окалиностойкими) считаются стали, способные противостоять химическому разрушению поверхности в воздухе или в другой газовой среде при температурах выше 850°С в ненагруженом или слабонагруженном состояниях. Они содержат до 20-25% хрома и работают при температурах до 1050°С и выше.

Жаростойкость наплавленного металла до 1000°С на сталях 20Х23Н13, 20Х23Н18 и др. достигается электродами типа Э-10Х25Н13Г2 марок СЛ-25, ОЗЛ-4, ОЗЛ-6, ЦЛ-25.

Дтя сварки жаростойких сталей, долго работающих при температурах выше 1000°С следует применять электрода типа Э-12Х24Н14C2 марок ОЗЛ-5, ЦТ-17 и др., а также электроды типа Э-10Х17Н13С4 марки ОЗЛ-29, обеспечивающие жаростойкость до температуры 1100°С в окислительных и науглероживающих средах. Для конструкций, работающих в серосодержащих средах, применяют безникелевые высокохромистые жаростойкие стали 15Х25Т, 15X28 и др., сварка которых ведется электродами типа Э-08Х24Н6ТАФМ.

Характеристики электродов для сварки жаростойких (окалиностойких) сталей

Марка электрода / проволоки Обозначение кода по ГОСТ Область применения Технологические особенности

Род, полярность тока

Коэффициент наплавки, г/А×ч

Положение в пространстве

УОНИ-13/НЖ-2 / 07Х25Н13 Е - 2075 - Б20

ЗИО-8 / 07Х25Н13 Е-0053-РБ20

ЦЛ-25 / 07Х25Н13 Е - 0075 - Б20

ОЗЛ-6 / 07Х25Н13 Е - 2275 - Б20

Для 10Х23Н18, 20Х23Н13, 20Х23Н18 и др., работающих в средах без сернистых соединений при температурах до 1000°С, а также для двухслойных сталей со стороны легированного слоя без требований по стойкости к межкристаллитной коррозии. Швы склонны к охрупчиванию при 600-800°С. Короткая дуга. Термическая подготовка кромок не допускается

СЛ-25 1 07Х25Н12Г2Т Е - 0075 - Б30

То же, для жаростойких сталей

ОЗЛ-5 / 10Х20Н15 Е - 0085 - Б20

Для сталей 20Х25Н20С2, 20Х20Н14С2 и др., работающих при температурах до 1100°С в окислительных и науглероживающих средах. Сварка узкими валиками

03Л-29 / 02Х17Н14С4 Е - 0085 - Б20

Для сталей 20Х20Н14С2, 20Х25Н20С2, 45Х25Н20С2 и др., работающих при температурах до 1100°С в окислительных и науглероживающих средах, а также для стали 15Х18Н12С4ТЮ, работающей в агрессивных средах без высоких требований по стойкости к межкристаллитной коррозии

Электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей

Skip to Main Content Area

Диаметр, мм	Род тока	Назначение и область применения
АНО-4
3,0; 4,0; 5,0	Переменный от трансформатора с напряжением холостого хода менее 50 В; постоянный ток любой полярности.	Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей марок Ст3,10, 20 и др. Электроды АНО-4 обеспечивают получение бездефектного шва при сварке при повышенных режимах. Электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва, высокую стойкость металла шва против образования пористости и горячих трещин.
АНО-6
3,0; 4,0; 5,0	Переменный от трансформатора с напряжением холостого хода менее 50 В; постоянный ток любой полярности.	Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей марок Ст3, 10, 20 и др. Электроды АНО-6 обеспечивают высокую стойкость металла шва против образования дефектов при сварке по ржавчине. Электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва, высокую стойкость металла шва против образования пористости и горячих трещин.
АНО-13
3,0; 4,0; 5,0	Переменный от трансформатора с напряжением холостого хода менее 50 В; постоянный ток любой полярности.	Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей марок Ст3, 10, 20 и др. Электроды АНО-13 позволяют вести сварку на предельно низких значениях тока, выполнять сварку вертикальных швов способом сверху вниз, эффективны при сварке швов малой протяженности. Электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва, высокую стойкость металла шва против образования пористости и горячих трещин.
АНО-21
2,0; 2,5; 3,0	Переменный от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 50 В; постоянный ток любой полярности.	Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей малой толщины марок Ст3, 10, 20 и др. Могут применяться для сварки водопроводных труб, газопроводов малого давления. Электроды АНО-21 обеспечивают хорошие сварочно-технологические свойства при сварке от малогабаритных (бытовых) трансформаторов: легкое зажигание дуги, мелкочешуйчатое формирование металла шва, легкую или самопроизвольную отделимость шлаковой корки.
АНО-24
3,0; 4,0; 5,0	Переменный от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 50 В; постоянный ток любой полярности.	Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей марок Ст3, 10, 20 и др. Электроды АНО-24 позволяют вести сварку на предельно низких значениях тока, эффективны при сварке швов малой протяженности, при сварке на вертикальной плоскости. Электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва против образования пористости и горячих трещин.
МР-3
3,0; 4,0; 5,0	Переменный от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 60 В; постоянный ток обратной полярности.	Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей марок Ст3, 10, 20 и др. При сварке электродами МР-3 на повышенных режимах в шве возможно образование пор. Электроды обеспечивают хорошее формирование металла шва против образования пористости и горячих трещин.
УОНИ-13/45
3,0; 4,0; 5,0	Постоянный ток обратной полярности.	Для сварки ответственных конструкций из углеродистых (типа 08, 20, 20Л, Ст3) и низколегированных (типа 09Г2, 14Г2) сталей, когда к металлу швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости, в частности, при работе в условиях пониженных температур. Электроды УОНИ-13/45 чувствительны к образованию пористости при наличии ржавчины и масла на кромках свариваемых деталей, а также при удлинении длины дуги.
УОНИ-13/55
3,0; 4,0; 5,0	Постоянный ток обратной полярности.	Для сварки ответственных конструкций из углеродистых (типа 08, 20, 20Л, Ст3) и низколегированных (типа 16ГС, 09Г2С) сталей, когда к металлу швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости, в частности, при работе при условиях пониженных температур. Электроды УОНИ-13/55 чувствительны к образованию пористости при наличии ржавчины и масла на кромках свариваемых деталей, а также при удлинении длины дуги.
АНО-ТМ/СХ
3,0; 4,0; 5,0	Постоянный ток обратной полярности; переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 70В.	Для сварки стыковых соединений магистральных трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности 490–590 МПа (корневые слои) и 490–540 МПа (заполняющие и облицовочные проходы). Электроды АНО-ТМ/СХ обеспечивают качественное формирование обратного валика корневого слоя шва с плавным переходом к основному металлу, в связи с чем подварка корня трубы изнутри не требуется. Электроды АНО-ТМ/CХ имеют разрешение Центра сертификации и контроля качества строительства объектов нефтегазового комплекса Украины на применение для сварки труб, фитингов и запорной арматуры на объектах нефтегазового комплекса.
АНО-ТМ60
3,0; 4,0; 5,0	Постоянный ток обратной полярности; переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 70В.	Для сварки стыковых соединений магистральных трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности более 588 МПа (корневые слои) и 540–650 МПа (заполняющие и облицовочные проходы). Электроды АНО-ТМ60 обеспечивают качественное формирование обратного валика корневого слоя шва с плавным переходом к основному металлу, в связи с чем подварка корня трубы изнутри не требуется. Электроды АНО-ТМ60 имеют разрешение Центра сертификации и контроля качества строительства объектов нефтегазового комплекса Украины на применение для сварки труб, фитингов и запорной арматуры на объектах нефтегазового комплекса.
АНО-ТМ70
3,0; 4,0; 5,0	Постоянный ток обратной полярности; переменный ток от трансформатора с напряжением холостого хода не менее 70В.	Для сварки стыковых соединений магистральных трубопроводов из низколегированных сталей с пределом прочности более 685 МПа. Электроды АНО-ТМ70 обеспечивают качественное формирование обратного валика корневого слоя шва с плавным переходом к основному металлу, в связи с чем подварка корня трубы изнутри не требуется. Электроды АНО-ТМ70 имеют разрешение Центра сертификации и контроля качества строительства объектов нефтегазового комплекса Украины на применение для сварки труб, фитингов и запорной арматуры на объектах нефтегазового комплекса.

Электроды для сварки стали

Еще в XIX веке, российским ученым Николаем Николаевичем Бернардосом, при изучении возможностей электрической дуги, было выполнено соединение нескольких металлических элементов. С появлением новых видов сталей, возникла необходимость в расширении перечня электродов для сварки таких сталей.Славяновым Николаем Гаврииловичем было проведено большое количество исследований в конце XIX века, направленных на создание электрода-стержня, близкого к свариваемым металлам по своему химическому составу.

В наши дни существует очень большое количество электродов, предназначенных для сварки конкретной марки стали.

Наибольшее распространение получили электроды для сварки углеродистых сталей, так как именно эти стали получили самое широкое распространение. Производителями выпускается очень много наименований электродов, соответствующих конкретным разновидностям углеродистых сталей. По количеству потребляемых и производимых единиц, самыми распространенными являются марки: МР, АНО, УОНИ и ОЗС. Этими электродами обеспечивается отличная свариваемость, они не допускают перегрева, образования горячих трещин, разбрызгивания и вскипания ванны.

Каждой из этих марок присущи свои особенности:

- электроды УОНИ 13/45 и УОНИ 13/55 обладают низким разбрызгиванием металла и обладают хорошей отделимостью шлаковой корки;

- электроды МР-3 и МР-3С обладают высокими сварочно-технологическими свойствами, а именно: простотой в работе, хорошим отделением шлаковой корки, легким повторным зажиганием дуги, минимальным разбрызгиванием металла. Эти марки электродов не требуют высокой квалификации сварщика при работе.

- электроды ОЗС-4, ОЗС-6, ОЗС-12 имеют возможность использования на отдельной поверхности, что позволяет создавать швы, обладающие высоким товарным видом и само отделяющейся шлаковой коркой.

- электроды АНО-21 имеют возможность повторного легкого зажигания дуги, что значительно облегчает процесс сварки. Обладают хорошим отделением шлаковой корки и минимальным разбрызгиванием металла.

Также существуют электроды для других видов сталей:

- для сварки малоуглеродистых сталей. - для сварки низколегированных сталей. - для сварки легированных сталей. - для сварки нержавеющих сталей. - для сварки высоколегированных сталей.

Каждый из этих видов электродов включает в себя несколько марок. Некоторые марки электродов являются универсальными, т.е. могут использоваться для нескольких видов сталей.

ОК 96.10 для алюминия

Электроды для жаростойких и жаропрочных сталей

При формировании сварного шва жаростойкие стали формируют в зоне сварки защитную оксидную пленку, которая приводит к разупрочнению шва. А при остывании из-за кристаллической структуры стали вокруг зоны сварного шва высока вероятность образования микротрещин. При этом предварительный нагрев не снижает скорости остывания металла ниже критической, а только увеличивает зерно металла в районе шва, что приводит к появлению трещин уже в холодном состоянии. Бороться с этим явлением получается только применением специальных приемов при проведении сварочных работ. По ГОСТ 10052-75 задокументировано, какими электродами варить жаропрочную и жаростойкую сталь, и именно для этих сталей выделено около 30 типов электродов. Перечислим некоторые конкретные разновидности.

- ОЗЛ-25Б, ЦТ-28 – сварка жаропрочных сплавов на никелевой основе, ХН78Т;

- ЦТ-15 - Сварка жаропрочных конструкций из сталей 12Х18Н9Т, 12Х18Н12Т и Х16Н13Б;

- ОЗЛ-6 – сварка жаростойких сталей работающих в окислительных средах 20Х23Н18 и 20Х23Н13;

- ГС -1 – сварка тонколистных сталей, работающих в науглероженных средах, типа 20Х25Н20С2 , 45Х25Н20С2;

- ОЗЛ-35 – сваркажаростойких сталей на никелевой основе, выдерживающих до 1200° С, типа ХН70Ю и ХН45Ю;

- INOX B 25/20, E6018, AWS E505-15 - зарубежные аналоги для сварки жаропрочных хромоникелевых сталей.

В целом их можно сгруппировать по типам покрытия – основному, рутиловому и рутилово-основному. Рутиловое покрытие состоит в основном из диоксида титана в минеральной или искусственной форме. Расплавление происходит мелкими каплями, разбрызгивание минимальное, шов выходит аккуратным и тонким, а шлак легко очищается. Основной тип покрытия содержит в основном оксиды кальция, магния и определенную долю плавикового шпата. Формируется некоторая вялотекучесть сварной ванной, в связи с этим сварной шов формируется более выпуклыми и большими валиками. Электроды с этим покрытием хорошо подходят для сварки в любом положении.

При этом для стержня электрода используется высоколегированная сталь. Ее теплопроводность значительно ниже, а электрическое сопротивление значительно выше, что приводит к ее быстрому расплавлению. И на выходе мы получаем гораздо более высокий коэффициент наплавки, нежели у электродов для углеродистых и низколегированных сталей. Но при этом необходимо придерживаться достаточно низких значений сварочного тока, и использовать электроды небольшой длины. Иначе можно получить перегрев самого электрода, и неправильный характер расплавления последнего, вплоть до отпадения кусков от электрода.

Хорошие результаты при сварке жаростойких и жаропрочных сталей дает аргоно-дуговой сварка с неплавящимся вольфрамовым электродом. Достаточно широкое распространение получила также автоматическая сварка под флюсом с применением присадочной проволокой из легированной стали.

Сварка жаропрочных сталей и сплавов

Углеродистая сталь появляется в результате сочетания железа и углерода и представляет собой металлический сплав.

Показательной величиной для углеродистых сталей является наличие атомов углерода в их структуре. Цифровое выражение этой величины в процентных долях фигурирует в обозначении марки сплава.

Девяносто восемь процентов этого сплава состоят из железа, а содержание углерода находится в пределах 0,17−0,24 процента. Остальную часть занимают примеси (марганец, никель, сера) — до 1 процента.

Качественная конструкционная сталь марки 20 с низким содержанием структурного углерода имеет следующие физические и механические свойства:

удельную массу — 7,85 г/см3;
показатель твердости — HB 10 -1 = 163 МПа;
относительное удлинение при разрыве 12−20%.

Жаростойкими считаются стали, которые сохраняют способность сопротивляться окислению, или появлению окалины при температурах выше 550° С. Жаростойкие стали работают при температурах до 900°С под нагрузкой в заданном промежутке времени, не изменяя физико-механических свойств. Для достижения таких свойств, при производстве сталей используются специальные легирующие добавки — Cr, Si, Al, для жаростойких сталей. Ti, Al, Mo, B, Nb для жаропрочных. А также используются особые режимы закалки и старения. Все эти факторы создают определенные сложности при проведении сварных работ.
При формировании сварного шва жаростойкие стали формируют в зоне сварки защитную оксидную пленку, которая приводит к разупрочнению шва. А при остывании из-за кристаллической структуры стали вокруг зоны сварного шва высока вероятность образования микротрещин. При этом предварительный нагрев не снижает скорости остывания металла ниже критической, а только увеличивает зерно металла в районе шва, что приводит к появлению трещин уже в холодном состоянии. Бороться с этим явлением получается только применением специальных приемов при проведении сварочных работ. По ГОСТ 10052-75 задокументировано, какими электродами варить жаропрочную и жаростойкую сталь, и именно для этих сталей выделено около 30 типов электродов. Перечислим некоторые конкретные разновидности.

— ОЗЛ-25Б, ЦТ-28 – сварка жаропрочных сплавов на никелевой основе, ХН78Т;

— ЦТ-15 — Сварка жаропрочных конструкций из сталей 12Х18Н9Т, 12Х18Н12Т и Х16Н13Б;

— ОЗЛ-6 – сварка жаростойких сталей работающих в окислительных средах 20Х23Н18 и 20Х23Н13;

— ГС -1 – сварка тонколистных сталей, работающих в науглероженных средах, типа 20Х25Н20С2 , 45Х25Н20С2;

— ОЗЛ-35 – сваркажаростойких сталей на никелевой основе, выдерживающих до 1200° С, типа ХН70Ю и ХН45Ю;

— INOX B 25/20, E6018, AWS E505-15 — зарубежные аналоги для сварки жаропрочных хромоникелевых сталей.

Технологические особенности

Отличительное эксплуатационное свойство сплава — его хорошая свариваемость. Приемы сварки: РДС, АДС с использованием флюса и газовой защиты.

Технические характеристики стали 20 таковы:

температурный режим ковки — °С: начальный -1280, конечный — 750, естественное выстывание;

Стандартизация и применение

Обрабатывающая промышленность производит на базе материала сталь 20 широкий ассортимент металлических изделий, изготовление которых отрегулировано государственным стандартом (ГОСТ).

Список прокатной продукции:

прокат стальной, сортовой, включая фасонный;
прут стальной, калиброванный;
прут стальной, шлифованный;
лист толстый;
лист тонкий;
стальная полоса;
поковки (кованные формы);
катанка (проволка);
труба.

Трубный и листовой прокат, обширно используются при изготовлении труб для отопительных котлов. Стальной лист, прут или полоску с помощью электросварки несложно превратить в прямошовный трубный элемент какой-либо конструкции.

Марки стали 20кп и 20пс, прошедшие нормализацию без последующей термообработки, применяют в изготовлении патрубков, штуцеров, фланцев, вилок, корпусов, эксплуатируемых в условиях от 20 до 425 градусов Цельсия.

Процессы цементации и цианирования повышают механическую твердость поверхности материала при наличии сердцевины, не обладающей высокой прочностью. Улучшенная характеристика механической прочности позволяет использовать термически обработанный материал в дальнейших производственных циклах.

В аграрном и автотракторном машиностроении сплавы, прошедшие термообработку, используют для производства типовых изделий разного назначения:

шпинделей;
звёздочек;
шпилек;
видов крепежа;
толкателей клапанов;
валиков переключения передач, масляных насосов, кулачковых валиков.

Сталь применяется при изготовлении грузозахватных элементов подъемных кранов, составляющих подшипников скольжения. Все это требует от материала высоких показателей прочности.

Легируемый сплав 20х23н18

При необходимости изготовления деталей специального или универсального предназначения производственную сталь легируют дополнительными компонентами.

Легируемые примеси (никель, медь, хром, вольфрам, кобальт), добавленные в определенном количестве, сообщают сплаву характерные свойства.

Хром придает материалу повышенные показатели механической твердости и прочности, понижая при этом ее пластичность, а также свойства жаропрочности и устойчивости к коррозии. Никель делает сплавы более пластичными и прочными.

Добавленные компоненты имеют высокое процентное соотношение в структуре сплава и указывают на его механические и технические характеристики. Уровень легирования — высокий.

Сплав принадлежит к аустенитному классу и имеет склонность к образованию горячих деформаций в виде трещин. Это ограничивает возможности процесса свариваемости металла. Технология сварки стали 20х23н18 проводится ТИГом, ПА или электродом. Можно воспользоваться присадочным металлом, имеющим такой же состав.

Сталь 20Х23Н18 жаростойкая, жаропрочная, нержавеющая

Заменители

Иностранные аналоги

Великобритания (B.S.)	310S16
США (UNS)	S31400 (310S)
Швеция (SS)	2361
Япония (JIS)	SUS 310S

Расшифровка

Согласно ГОСТ 5632-2014 наименование марок стали состоит из цифр и буквенного обозначения химических элементов:

Цифра 20 перед буквенным обозначением указывает максимальную массовую долю углерода в стали в сотых долях процента, т.е. максимальное содержание углерода в стали может достигать 0,20%.
Буква Х указывает, что сталь легирована хромом, цифра 23 после буквы указывает, что среднее содержание хрома в стали до 23%.
Буква Н указывает, что сталь легирована никелем, цифра 18 после буквы указывает, что среднее содержание никеля в стали до 18%.

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88.
Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
Лист толстый ГОСТ 7350-77, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19904-90.
Лента ГОСТ 4986-79.
Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Характеристики и применение

Сталь 20Х23Н18 (Условное обозначение ЭИ417) жаростойкая и жаропрочная аустенитного класса. Данную сталь выплавляют в открытых электропечах. Рекомендуемая максимальная температура применения в течение длительного времени (до 10000 ч), 1000 °C. Температура начала интенсивного окалинообразования в воздушной среде, 1050 °C. В интервале 600-800 °C склонны к охрупчиванию из-за образования σ-фазы.

поковки,
бандажи для работы при 650-700 °С,
детали камер сгорания,
муфели,
экраны,
детали горелочных устройств с рабочей температурой до 1050 °,
хомуты,
подвески и другие детали крепления котлов, муфелей для работы при температуре до 1100 °С,
Трубы и детали установок для конверсии метана, пиролиза,
листовые детали,
бесшовные трубы.

Химический состав, % (ГОСТ 5632-72)

C	Si	Mn	Cr	Ni	Ti	S	P	Cu
не более			Cr	Ni	не более				0,20	1,0	2,0	22,0-25,0	17,0-20,0	0,2	0,02	0,035	0,30

Химический состав, % (ГОСТ 5632-2014)

Марка стали

Массовая доля элементов, %

C, углерод

Si, кремний

Mn, магний

Cr, хром

Ni, никель

Ti, титан

Al, алюминий

W, вольфрам

Mo, молибден

Nb, ниобий

V, ванадий

Fe, железо

S, сера

P, фосфор

Прочие

Не более

20Х23Н18

Не более 0,20

Не более 1,00

Не более 2,00

22,00-25,00

17,00-20,00

—

Осн.

0,025

0,035

—

ПРИМЕЧАНИЕ. Знак «-» означает, что массовая доля данного элемента не нормируется и не контролируется. В сталях, не легированных титаном, допускается массовая доля титана в соответствии с 6.3 ГОСТ 5632-2014.

Как правильно выбрать электроды для сварки

Речь в статье пойдет о покрытых электродах, используемых для ручной электродуговой сварки. Параметры выбора электродов достаточно многочисленны, назовем основные:

выбор металлов, сплавов (стали, сплавы, разновидности чугуна и т. д.).
типы обслуживаемой конструкции или оборудования;
тип работ, который зависит от конструкции (массивные, толстостенные, тонкостенные, тавровые и т. д.);
род используемого для сварки тока;
наличие опыта у сварщика;
собственно, качество самого электрода.

Основываясь на этих параметрах, рассмотрим вопрос о том, как сделать оптимальный выбор.

Виды электродов для сварки и стали

Рассматривая типы и марки электродов для сварки, для начала остановимся на первых. Покрытые электроды (а именно они представлены в каталоге продукции МЭЗ) подразделяются на 4 основных типа — в зависимости от покрытия, которое на них наносится.

Основное покрытие («Б»)

Это один из наиболее распространенных типов обмазки, в составе которой — карбонаты кальция и магния. В маркировке обозначаются буквой «Б». Ключевое преимущество — малое содержание водорода в составе покрытия. Это и другие свойства позволяют получать механически очень прочный, высокопластичный шов с отличной ударной вязкостью. Электроды используются при сварке особо ответственных конструкций, а также конструкций, которые будут эксплуатироваться в знакопеременных по температуре условиях и суровых северных условиях. Наиболее широко известна марка УОНИ 13/55, УОНИИ 13/55, УОНИ 13/45. Среди минусов: образование при сварке сравнительно большого количества шлака, риски появления пор в сварном шве при сварке на длинной дуге, при влажной или окисленной поверхности.

Рутиловое покрытие («Р»)

Также является одним из самых широко используемых. Основа состава — рутил (диоксид титана), помимо него присутствуют кислород и кремний. Изделия обеспечивают легкий первичный, повторный поджиг, стабильное горение дуги, малое количество брызг, легкое отделение шлаковой корки, ровный шов товарного вида. Оптимально подходят для сварки низкоуглеродистых сталей. Наиболее популярные марки — МР-3 ЛЮКС, МР-3, ОЗС-12, АНО-21. В ряду минусов: необходимость в низкой влажности и в обязательной предварительной прокалке во избежание рисков окисления металла шва.

Кислое покрытие («А»)

Имеет в составе железо, кремний, марганец, другие элементы. Электродами с кислой обмазкой можно вести сварку по поверхностям с окалиной или ржавчиной, они обеспечивают высокую сопротивляемость возникновению в металле шва воздушных каналов. Из минусов — угроза появления в последнем горячих трещин.

Целлюлозное покрытие («Ц»)

Состоит из целлюлозы, органических смол, ферросплавов и других элементов. Электроды хорошо подходят для выполнения сварки в вертикальном положении благодаря малому количеству шлака и выделению защитных газов. В числе минусов — высокий уровень разбрызгивания металла и высокое содержание водорода, что может ухудшить качество металла сварного шва.

Выбор электродов для сварки металлоконструкций

Выбор перечисленных выше типов электродов зависит от того, какие работы выполняются (сварка или наплавка, заварка браков литья), а также от того, какие металлы и сплавы используются. Поэтому подбирать оптимальный вариант электродов для металлоконструкций следует с учетом их основного назначения:

Назначение

Рекомендуемые марки электродов

Сварка углеродистых и низколегированных конструкционных сталей

Сварка легированных высокопрочных сталей

Сварка теплоустойчивых, жаропрочных сталей и сплавов

ОЗЛ-35, КТИ-7А, ИМЕТ-10, ТМЛ-3У, АНЖР-2, ЦЛ-39

Сварка «нержавейки», коррозионностойких сталей и сплавов

УОНИ-13НЖ, ЭА-400/10Т, ИЖ-15С, ЦТ-15, НИАТ-1

Сварка элементов из разных материалов и сталей разных классов

ОЗЛ-32, ЦТ-28, ЭА-391/15, АНЖР-2, ВИ-ИМ-1, ИМЕТ-10, НИИ-48Г, В-56У

Сварка изделий из никелевых сплавов

Сварка литого чугуна

МНЧ-2, ОЗЧ-3, ОЗЖН-1, ОЗЖН-2

Сварка ковкого чугуна

НИИ-48Г, АНВ-20, ОЗЛ-44, ЭА-112/15

Сварка изделий из сплавов на основе алюминия

ОЗА-1, ОЗА-2, ОЗАНА-1, ОЗАНА-2

Сварка медных и бронзовых деталей

Комсомолец-100, АНЦ/ОЗН-3; ОЗБ-2М (для бронзы)

Наплавка деталей, работающих в условиях абразивного износа

Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивных ударных нагрузок при абразивном износе

12АН/ЛИВТ, ТК3-Н, ВСН-6

Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивного износа с ударными нагрузками

Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивных ударных нагрузок

Наплавка изношенных деталей из высокомарганцовистых сталей

Наплавка металлорежущего инструмента

Как подобрать диаметр электрода в зависимости от толщины металла

При выборе следует учитывать зависимость диаметра электрода от толщины свариваемого металла изделий и элементов. Чем толще последний — тем, соответственно, больше и толщина стержня электрода. Так,

при толщине свариваемых элементов в 1,5-2,5 мм толщина электрода будет составлять 2-2,5 мм;
при толщине в 3 мм — соответственно 2,5-3 мм;
при 4-5 мм — 3-4 мм;
при 6-10 мм — 4-5 мм.

Допустимые значения сварочного тока также варьируются в зависимости от диаметра расходника (об этом — ниже). При повышенных значениях тока (всегда указываются на упаковке) и превышении рекомендуемых показателей диаметра существуют риски образования в металле шва пор. Следует также сказать о том, что если толщина изделий не более 1,5 мм, ручная дуговая сварка обычно не используется.

Выбор силы сварочного тока под электроды

Электродные расходники могут работать на постоянном и/или на переменном токе. Так, электроды с рутиловым покрытием используются в сварке как на постоянном, так и на переменном токах, то время как изделия с обмазкой основного типа (как, например, УОНИ 13/55 →) — только на постоянном токе обратной полярности.

Выбор силы сварочного тока напрямую влияет на качество сварки и получаемого результата. Если он подобран неправильно, заготовка при сварке может просто прожечься или, напротив, металл не оплавится на нужную глубину. Для правильного подбора существуют госты и рекомендуемые настройки, проверенные годами практики. Одно из ключевых правил — зависимость силы тока от диаметра электрода, важную роль также играют:

толщина заготовки;
пространственное положение сварки;
длина дуги;
количество слоев шва.

Для начинающих сварщиков будет полезно знать одно из основных негласных правил: на 1 мм диаметра электрода приходится в среднем 20-30 Ампер тока. Усредненно значения выглядят следующим образом:

Читайте также: