Schweißdrähte: Typen, Auswahl und Management

1. Klassifizierung von Schweißdrähten

(1) Klassifizierung nach dem Verwendungszweck des Schweißdrahtes

1) Kohlenstoffstahl-Schweißdrähte werden hauptsächlich zum Schweißen von kohlenstoffarmen Stählen und niedrig legierten Stählen mit niedrigeren Festigkeitsklassen verwendet.

2) Schweißdrähte aus niedrig legiertem Stahl werden hauptsächlich zum Schweißen von niedrig legiertem, hochfestem Stahl, molybdänhaltigem und kobaltmolybdänhaltigem hitzebeständigem Stahl mit niedrigeren Legierungselementen sowie von Tieftemperaturstahl verwendet.

3) Schweißdrähte aus nichtrostendem Stahl werden hauptsächlich zum Schweißen von hitzebeständigem Molybdänstahl und hitzebeständigem Kobalt-Molybdän-Stahl mit höheren Legierungselementen und verschiedenen Arten von nichtrostendem Stahl verwendet.

4) Auftragschweißdrähte werden zum Auftragen von Metalloberflächen verwendet, deren abgeschiedenes Metall eine gute Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei Raumtemperatur oder hohen Temperaturen aufweist.

5) Schweißen von Gusseisen Stäbe werden speziell für das Schweißen und Reparaturschweißen von Gusseisen verwendet.

6) Schweißdrähte aus Nickel und Nickellegierungen werden zum Schweißen, Reparaturschweißen oder Panzern von Nickel und Nickellegierungen verwendet.

7) Schweißdrähte aus Kupfer und Kupferlegierungen werden zum Schweißen, Reparaturschweißen oder Auftragen von Kupfer und Kupferlegierungen verwendet und können auch zum Reparaturschweißen von bestimmten Gusseisen oder zum Schweißen von ungleichen Werkstoffen verwendet werden. Metalle.

8) Schweißdrähte aus Aluminium und Aluminiumlegierungen werden zum Schweißen, Reparaturschweißen oder Panzern von Aluminium und Aluminiumlegierungen verwendet.

9) Spezialschweißdrähte werden für Unterwasserschweißen, Schneiden und Rohrschweißen usw. verwendet.

(2) Klassifizierung auf der Grundlage der Eigenschaften der Schlacke, die nach dem Schmelzen des Elektrodenüberzugs entsteht

Während des Schweißprozesses werden die Elektroden nach dem Schmelzen der Elektrodenumhüllung in basische Elektroden (Schlackenbasizität ≥1,5) und saure Elektroden (Schlackenbasizität ≤1,5) unterteilt, je nachdem, ob die entstehende Schlacke sauer oder basisch ist. Ein Vergleich der Prozessleistung und der Schweißguteigenschaften von sauren und basischen Elektroden ist in Tabelle 5-7 dargestellt. Saure Elektroden sind für das Schweißen von Werkstoffen mit einem hohen Gehalt an Legierungselementen nicht geeignet. Basische Elektroden, die eine bessere Plastizität, Zähigkeit und Rissbeständigkeit als saure Elektroden aufweisen, werden im Allgemeinen zum Schweißen wichtiger Bauteile verwendet.

Tabelle 5-7 Vergleich der Prozessleistung und der Eigenschaften des Schweißgutes zwischen sauren und basischen Elektroden

2. Anforderungen und Auswahlgrundsätze für Elektroden

(1) Grundlegende Anforderungen an Elektroden

Während des Schweißprozesses sollten Elektroden eine gute Prozessleistung aufweisen und sicherstellen, dass das geschweißte Metall die erforderlichen mechanischen Eigenschaften, die chemische Zusammensetzung oder besondere Eigenschaften aufweist. Daher werden die folgenden Anforderungen für Elektroden vorgeschlagen:

1) Der Lichtbogen sollte leicht zu zünden sein, während des Schweißvorgangs gleichmäßig brennen und sich leicht wieder entzünden lassen.

2) Die Flussmittelschicht sollte gleichmäßig schmelzen, ohne zu klumpen oder abzufallen. Die Schmelzgeschwindigkeit der Flussmittelumhüllung sollte etwas langsamer sein als die des Kerndrahtes, so dass das schmelzende Ende der Elektrode eine glockenförmige Hülse bildet, was den Übergang von Metalltropfen und die Schaffung einer Schutzatmosphäre begünstigt.

3) Während des Schweißvorgangs darf es nicht zu übermäßigem Rauch, zu großen oder zu vielen Spritzern kommen.

4) Sicherstellen, dass das abgeschiedene Metall eine bestimmte Rissfestigkeit, die erforderlichen mechanischen Eigenschaften und die chemische Zusammensetzung aufweist.

5) Gewährleistung einer normalen Schweißnahtbildung und einer einfachen Schlackenentfernung.

6) Die Durchstrahlungsprüfung der Schweißnaht darf nicht unter dem in GB/T 3323-2005 "Radiographic Photography of Metal Fusion Welded Joints" festgelegten Standard der Stufe II liegen.

(2) Grundsätze für die Auswahl von Elektroden

1) Leistungsanforderungen an das Schweißgut.

Bei Schweißnähten aus Baustahl sind die Elektroden beim Schweißen der gleichen Stahlsorte nach dem Prinzip der Zugfestigkeit des Stahls auszuwählen;

Beim Schweißen verschiedener Stahlsorten ist die niedrigere Festigkeit zu wählen;

Beim Schweißen von hitzebeständigem Stahl sollte nicht nur die Leistung des Schweißguts bei Raumtemperatur berücksichtigt werden, sondern auch die Leistung bei hohen Temperaturen;

Beim Schweißen von nichtrostendem Stahl ist darauf zu achten, dass die Zusammensetzung der Schweißnaht mit der Zusammensetzung des Grundmaterials kompatibel ist, um die besondere Leistungsfähigkeit der Schweißverbindung zu gewährleisten.

2) Berücksichtigen Sie die Arbeitsbedingungen der geschweißten Teile.

Für geschweißte Teile, die unter hohen oder niedrigen Temperaturen arbeiten, sollten hitzebeständige Stahlelektroden oder niedrigtemperaturbeständige Stahlelektroden verwendet werden;

Für geschweißte Teile, die verschleißfest und kratzfest sein müssen, sind Elektroden auszuwählen, die je nach Arbeitstemperatur eine hohe Härte bei Raumtemperatur oder bei hohen Temperaturen sowie eine gute Kratzfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und andere Eigenschaften aufweisen;

Für geschweißte Teile, die mit korrosiven Medien in Berührung kommen, sind Elektroden aus rostfreiem Stahl oder andere korrosionsbeständige Elektroden zu verwenden; für geschweißte Teile, die Vibrations- oder Stoßbelastungen ausgesetzt sind, sind neben der Zugfestigkeit auch wasserstoffarme Elektroden mit höherer Plastizität und Zähigkeit zu wählen;

Für geschweißte Teile, die nur statisch belastet werden, genügt es, Elektroden zu wählen, deren Zugfestigkeit mit der des Grundmaterials vergleichbar ist.

3) Berücksichtigen Sie die Form, die Steifigkeit und die Schweißposition der geschweißten Teile.

Für komplexe, starre Schweißteile sollten aufgrund der großen Spannungen, die durch die Kontraktion des Schweißguts entstehen, Elektroden mit besserer Plastizität verwendet werden; bei der Auswahl desselben Elektrodentyps sollten nicht nur die mechanischen Eigenschaften, sondern auch der Einfluss der Form der Schweißverbindung berücksichtigt werden.

Denn wenn beim Schweißen von Stumpfnähten die Festigkeit und die Plastizität mäßig sind, ist beim Schweißen von Kehlnähten die Festigkeit hoch und die Plastizität niedrig; für geschweißte Teile, die schwer zu reinigen sind, sind oxidierende, rost- und ölunempfindliche Säureelektroden zu verwenden, um die Qualität der Schweißnaht zu gewährleisten.

4) Berücksichtigen Sie die Rissfestigkeit des Schweißgutes.

Wenn die Steifigkeit des geschweißten Teils hoch ist, der Kohlenstoff-, Schwefel- und Phosphorgehalt im Grundmaterial hoch ist oder die Außentemperatur niedrig ist, ist das geschweißte Teil anfällig für Risse. Am besten ist es, eine alkalische Elektrode mit höherer Rissbeständigkeit für das Schweißen zu wählen.

5) Berücksichtigen Sie die Funktionsfähigkeit der Elektrode.

Während des Schweißvorgangs sollte der Lichtbogen stabil sein, mit minimalen Spritzern, sauberer und symmetrischer Schweißnahtbildung, leichter Schlackenentfernung und geeignet für das Schweißen in allen Positionen.

Wenn sowohl saure als auch alkalische Elektroden die Anforderungen erfüllen, sollten möglichst saure Elektroden mit guter Bedienbarkeit verwendet werden, wobei jedoch zunächst die Leistungsfähigkeit und Rissbeständigkeit der Schweißnaht sichergestellt werden muss.

6) Berücksichtigen Sie die Ausrüstung und die baulichen Gegebenheiten.

In Ermangelung einer Gleichstrom-Schweißmaschine sollten keine auf Gleichstrom beschränkten Elektroden verwendet werden, sondern Elektroden mit niedrigem Wasserstoffgehalt, die sowohl für Wechselstrom als auch für Gleichstrom geeignet sind; wenn das Werkstück nicht gedreht werden kann und in allen Positionen geschweißt werden muss, sollten Elektroden gewählt werden, die sich an verschiedene Raumpositionen anpassen können.

Für das Vertikal- und Überkopfschweißen wird empfohlen, die Elektroden in der Reihenfolge der Umhüllungen vom Typ Titan und Ilmenit zu wählen.

Beim Schweißen in einem engen Behälter oder in einer engen Umgebung ist neben einer verbesserten Belüftung auch die Verwendung von alkalischen Elektroden mit niedrigem Wasserstoffgehalt so weit wie möglich zu vermeiden, da diese Elektroden beim Schweißen eine große Menge schädlicher Gase und Stäube freisetzen.

Für einige Werkstücke (z. B. perlitischer hitzebeständiger Stahl), die eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erfordern, aber aufgrund der Konstruktionsbedingungen nicht wärmebehandelt werden können, können spezielle Elektroden gewählt werden, um eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen zu vermeiden.

7) Betrachten Sie die wirtschaftliche Rationalität.

Unter den gleichen Bedingungen, die die Leistungsanforderungen an die Schweißnaht gewährleisten, sollten Elektroden mit geringeren Kosten gewählt werden.

Zum Beispiel sind die Kosten von Ilmenit-Elektroden viel niedriger als die von Titan-Kalzium-Elektroden, und Ilmenit-Elektroden sollten unter der Prämisse der Gewährleistung der Leistung ausgewählt werden. Außerdem sollten unter der Prämisse, dass Leistung und Betriebsfähigkeit gewährleistet sind, Elektroden mit größeren Spezifikationen und höherem Wirkungsgrad ausgewählt werden.

3. Verwendung von Elektroden

Die Elektroden müssen über ein Qualitätszertifikat des Herstellers verfügen. Liegt kein Qualitätszertifikat vor oder bestehen Zweifel an der Qualität der Elektroden, sollten Stichprobenprüfungen durchgeführt werden.

Insbesondere beim Schweißen wichtiger Produkte sollten die ausgewählten Elektroden vor dem Schweißen identifiziert werden, und auch die lange gelagerten Elektroden sollten identifiziert werden, bevor entschieden wird, ob sie verwendet werden können.

Wenn im Inneren der Elektrode Rost festgestellt wird, muss sie vor der Verwendung geprüft und als geeignet eingestuft werden. Wenn die Elektrodenumhüllung stark feucht ist und sich die Umhüllung ablöst, sollte sie verschrottet werden.

Elektroden sollten generell vor dem Gebrauch bei der im Handbuch angegebenen Temperatur getrocknet werden. Beim Trocknen der Elektroden sind folgende Punkte zu beachten:

1) Zelluloseelektroden sollten vor der Verwendung 1 Stunde lang bei 100~200°C getrocknet werden, wobei darauf zu achten ist, dass sie nicht überhitzt werden, da Zellulose anfällig für Verbrennungen ist.

2) Saure Elektroden sollten bei 70~150°C für 1~2 Stunden getrocknet werden, abhängig vom Grad der Feuchte. Wenn die Lagerzeit kurz und die Verpackung intakt ist, können sie ohne weitere Trocknung vor dem Gebrauch für allgemeine Baustahlschweißungen verwendet werden.

3) Alkalische Elektroden werden im Allgemeinen bei 350-400°C für 1-2 Stunden getrocknet. Wenn der zu schweißende niedriglegierte Stahl zu Kaltrissen neigt, kann die Trocknungstemperatur auf 400-450°C erhöht und in einem 100-150°C warmen Zylinder zur sofortigen Verwendung aufbewahrt werden.

4) Beim Trocknen von Elektroden die Elektroden bei einer niedrigeren Temperatur in den Ofen geben und die Temperatur schrittweise erhöhen.

Nehmen Sie die Elektroden nicht direkt aus einem Hochtemperaturofen heraus, sondern warten Sie, bis die Ofentemperatur gesunken ist, bevor Sie sie herausnehmen, um zu verhindern, dass die Beschichtung durch das Einsetzen kalter Elektroden in einen Hochtemperaturofen oder durch plötzliches Abkühlen Risse bekommt.

5) Beim Trocknen von Schweißdrähten sollten diese nicht gestapelt oder gebündelt werden, sondern in Schichten ausgelegt werden, wobei jede Schicht nicht zu dick sein sollte, im Allgemeinen 1~3 Schichten.

6) Schweißdrähte mit niedrigem Wasserstoffgehalt müssen im Allgemeinen nachgetrocknet werden, wenn sie länger als 4 Stunden bei Raumtemperatur gelegen haben, ausgenommen solche, die bei konstanter Temperatur in einem Niedrigtemperaturofen aufbewahrt wurden. Die Anzahl der Rücktrocknungszeiten sollte 3 nicht überschreiten.

7) Bei Arbeiten im Freien müssen die Schweißdrähte über Nacht ordnungsgemäß gelagert werden und dürfen nicht im Freien liegen bleiben.

4. Verwaltung von Schweißdrähten

(1) Lagerung und Konservierung von Schweißdrähten

1) Schweißdrähte sollten nach Typ, Marke, Charge, Spezifikationen und Lagerzeit gelagert werden, und jeder Stapel sollte deutlich gekennzeichnet sein, um Verwechslungen zu vermeiden.

2) Schweißdrähte müssen in einem trockenen und gut belüfteten Raum gelagert werden. Im Lagerraum für Schweißdrähte sollten ein Thermometer und ein Hygrometer installiert sein. Die Raumtemperatur für wasserstoffarme Schweißdrähte sollte nicht unter 50°C liegen und die relative Luftfeuchtigkeit sollte unter 60% liegen.

3) Schweißstäbe sollten in Gestellen gelagert werden, deren Höhe mindestens 300 mm vom Boden und mindestens 300 mm von den Wänden entfernt ist. Unter den Gestellen sollten Trockenmittel angebracht werden, um Feuchtigkeit zu vermeiden.

4) Nach der Lieferung an die Nutzereinheit sollte die weitere Verwendung von Schweißdrähten für mindestens 6 Monate gewährleistet sein, und bei der Ausgabe von Schweißdrähten sollten diejenigen bevorzugt werden, die zuerst gelagert wurden.

5) Schweißdrähte, die feucht sind oder deren Verpackung beschädigt ist, sowie Schweißdrähte, die bei der erneuten Kontrolle durchfallen, dürfen nicht im Lager gelagert werden.

6) Schweißdrähte, die feucht, verfärbt oder rostig sind, müssen vor der Qualitätsbewertung getrocknet werden. Sie können nur gelagert werden, wenn sie alle Leistungsnormen erfüllen, andernfalls sind sie zur Lagerung nicht zugelassen.

7) Schweißdrähte, die länger als ein Jahr gelagert werden, sollten vor der Verteilung verschiedenen Leistungstests unterzogen werden. Sie können nur ausgegeben werden, wenn sie die Anforderungen erfüllen, andernfalls sollten sie nicht aus der Lagerung freigegeben werden.

8) Schweißdrähte, die für wichtige Schweißprojekte verwendet werden, insbesondere solche mit niedrigem Wasserstoffgehalt, sollten idealerweise in einem speziellen Lagerhaus gelagert werden, das bestimmte Temperatur- und Feuchtigkeitsniveaus einhält. Die empfohlene Temperatur beträgt 10~25°C, mit einer relativen Luftfeuchtigkeit <50%.

(2) Verwaltung von Schweißdrähten während des Baus

1) Während der Bauarbeiten müssen die Schweißdrähte von einer bestimmten Person verwaltet werden, die sie mit einem Anforderungsformular für Schweißdrähte aus dem Lagerraum holt.

Das Formular sollte den Namen der Person, die die Stäbe abruft, den Typ (Marke) des Schweißdrahtes, den Durchmesser, die entnommene Menge, die Unterschrift der verantwortlichen Person aus der Basiseinheit, das Datum der Anforderung sowie Angaben zum Hersteller, zur Produktionscharge, zum Herstellungsdatum und zum Lagerdatum enthalten.

2) Nach Erhalt der Schweißdrähte sollte die Basisproduktionseinheit ein Lagerbuch für Schweißdrähte ausfüllen, das Einzelheiten wie Hersteller, Produktionscharge, Art (Marke) des Schweißdrahtes, Durchmesser und erhaltene Menge enthält.

Die Stäbe sollten vor der Verwendung getrocknet werden, und während dieses Prozesses sollte ein Trocknungsprotokoll erstellt werden. Zu den wichtigsten Inhalten des Protokolls gehören der Hersteller, die Art (Marke) des Schweißdrahtes, die Produktionscharge, der Durchmesser, die Trocknungstemperatur, die Trocknungszeit, die Menge der getrockneten Stäbe sowie die Unterschriften der für die Trocknung verantwortlichen Person und des Inspektors.

Dieses Dokument sollte in dreifacher Ausfertigung erstellt werden, um die Unterlagen aufzubewahren. Nach dem Trocknen können die Stäbe an die Schweißer ausgegeben werden, die ein Anforderungsformular für die getrockneten Stäbe ausfüllen müssen, das Angaben wie Hersteller, Typ (Marke), Charge, Durchmesser, Menge, Zeitpunkt der Anforderung und die Unterschrift der Person enthält, die die Stäbe entgegennimmt.

In den Notizen sollte angegeben werden, für welche Schweißungen an welchen Werkstücken die Stäbe verwendet werden. Bei der Entgegennahme der Stäbe sollten die Schweißer die Trocknungsbescheinigungen vom Grundlagerhalter anfordern. Stäbe ohne Trocknungsnachweis sollten nicht an Schweißer ausgegeben werden.

3) Nach Erhalt der getrockneten Schweißdrähte sollten die Schweißer diese in einen Schweißdraht-Isolierzylinder legen.

Pro Zylinder ist nur eine Art (Marke) von Schweißdraht erlaubt, um eine Vermischung und mögliche Qualitätsmängel beim Schweißen zu vermeiden. Die Schweißer sollten nicht mehr als 5 kg Stäbe auf einmal mitnehmen, und die restlichen Stäbe müssen ordnungsgemäß in der Materialkammer der Werkstatt oder beim Materialteam der Baustelle gelagert werden.

(3) Handhabung von abgelaufenen Schweißdrähten

"Abgelaufen" bezieht sich nicht auf das Überschreiten einer bestimmten Lagerzeit, sondern auf unterschiedliche Grade der Qualitätsminderung (Verschlechterung). Gut gelagerte Schweißdrähte können viele Jahre lang unverändert bleiben.

1) Schweißstäbe, die über viele Jahre gelagert werden, sollten einer Prüfung der Prozessleistung unterzogen werden. Vor der Prüfung sollten alkalische Stäbe mit niedrigem Wasserstoffgehalt 1~2 Stunden lang bei ca. 300°C getrocknet werden, saure Stäbe 1~2 Stunden lang bei ca. 150°C.

Wenn sich bei der Verfahrensprüfung das Flussmittel nicht in Stücken ablöst und die alkalischen wasserstoffarmen Stäbe keine Porosität aufweisen, sind die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindungen im Allgemeinen gewährleistet.

2) Der Kern des Schweißdrahtes ist leicht verrostet, was seine mechanischen Eigenschaften im Allgemeinen nicht beeinträchtigt. Allerdings sollten Elektroden mit niedrigem Wasserstoffgehalt nicht zum Schweißen kritischer Strukturen verwendet werden.

3) Wenn Elektroden mit niedrigem Wasserstoffgehalt stark verrostet sind oder die Flussmittelumhüllung abblättert, können sie entsprechend herabgestuft oder zum Schweißen allgemeiner Bauteile verwendet werden. Wenn möglich, können ihre mechanischen Eigenschaften gemäß den nationalen Normen geprüft werden, bevor eine Entscheidung über eine Herabstufung getroffen wird.

4) Wenn verschiedene Arten von Schweißdrähten stark beschädigt sind, dürfen sie nicht wiederverwendet werden; die Flussmittelschicht sollte entfernt werden, und der Kerndraht kann für die Wiederverwendung gereinigt werden.