Pręty spawalnicze: Rodzaje, wybór i zarządzanie

1. Klasyfikacja prętów spawalniczych

(1) Klasyfikacja według przeznaczenia drutu spawalniczego

1) Pręty spawalnicze ze stali węglowej są używane głównie do spawania stali niskowęglowej i niskostopowej o niższych klasach wytrzymałości.

2) Pręty spawalnicze ze stali niskostopowej są stosowane głównie do spawania stali niskostopowej o wysokiej wytrzymałości, stali żaroodpornej zawierającej molibden i kobaltowo-molibdenowej z niższymi pierwiastkami stopowymi oraz stali niskotemperaturowej.

3) Pręty spawalnicze ze stali nierdzewnej są stosowane głównie do spawania stali żaroodpornej molibdenowej i stali żaroodpornej kobaltowo-molibdenowej z wyższymi pierwiastkami stopowymi oraz różnych rodzajów stali nierdzewnej.

4) Pręty spawalnicze do napawania są stosowane do napawania powierzchni metalowych, których osadzony metal ma dobrą odporność na zużycie i korozję w temperaturze pokojowej lub wysokiej.

5) Spawanie żeliwa są specjalnie używane do spawania i spawania naprawczego żeliwa.

6) Pręty spawalnicze z niklu i stopów niklu są używane do spawania, spawania naprawczego lub napawania niklu i stopów niklu.

7) Pręty spawalnicze z miedzi i stopów miedzi są używane do spawania, spawania naprawczego lub napawania miedzi i stopów miedzi, a także mogą być używane do spawania naprawczego niektórych żeliw lub spawania różnych stopów miedzi. metale.

8) Pręty spawalnicze z aluminium i stopów aluminium są używane do spawania, spawania naprawczego lub napawania aluminium i stopów aluminium.

9) Specjalne pręty spawalnicze są używane do spawania podwodnego, cięcia i spawania rur itp.

(2) Klasyfikacja na podstawie właściwości żużla powstałego po stopieniu powłoki elektrody

Podczas procesu spawania, po stopieniu powłoki elektrody, elektrody są dzielone na elektrody zasadowe (zasadowość żużla ≥1,5) i elektrody kwaśne (zasadowość żużla ≤1,5) w zależności od tego, czy powstały żużel jest kwaśny czy zasadowy. Porównanie wydajności procesu i właściwości metalu spoiny elektrod kwaśnych i zasadowych przedstawiono w tabeli 5-7. Elektrody kwaśne nie nadają się do spawania materiałów o wysokiej zawartości pierwiastków stopowych. Elektrody zasadowe, charakteryzujące się lepszą plastycznością, wytrzymałością i odpornością na pęknięcia niż elektrody kwaśne, są zwykle używane do spawania ważnych elementów.

Tabela 5-7 Porównanie wydajności procesu i właściwości metalu spoiny między elektrodami kwaśnymi i zasadowymi

2. Wymagania i zasady doboru elektrod

(1) Podstawowe wymagania dotyczące elektrod

Podczas procesu spawania elektrody powinny charakteryzować się dobrą wydajnością procesu i zapewniać, że spawany metal ma wymagane właściwości mechaniczne, skład chemiczny lub właściwości specjalne. W związku z tym proponuje się następujące wymagania dla elektrod:

1) Łuk powinien łatwo się zapalać, palić się stabilnie podczas procesu spawania i być łatwy do ponownego zapalenia.

2) Powłoka topnika powinna topić się równomiernie bez zbrylania lub odpadania. Prędkość topnienia powłoki topnika powinna być nieco wolniejsza niż prędkość topnienia drutu rdzeniowego, umożliwiając topiącemu się końcowi elektrody utworzenie tulei w kształcie dzwonu, co sprzyja przechodzeniu kropelek metalu i tworzeniu atmosfery ochronnej.

3) Podczas procesu spawania nie powinno być nadmiernego dymu ani zbyt dużych lub zbyt wielu odprysków.

4) Upewnienie się, że osadzony metal ma określoną odporność na pękanie, wymagane właściwości mechaniczne i skład chemiczny.

5) Zapewnienie normalnego formowania spoiny i łatwego usuwania żużla.

6) Kontrola radiograficzna spoiny nie może być niższa niż poziom II określony w GB/T 3323-2005 "Radiographic Photography of Metal Fusion Welded Joints".

(2) Zasady wyboru elektrod

1) Wymagania dotyczące wydajności metalu spoiny.

W przypadku spawania stali konstrukcyjnej, podczas spawania tego samego rodzaju stali, elektrody należy dobierać zgodnie z zasadą dopasowania wytrzymałości stali na rozciąganie;

Podczas spawania różnych rodzajów stali należy wybierać stal o niższej wytrzymałości;

W przypadku spawania stali żaroodpornej należy brać pod uwagę nie tylko wydajność metalu spoiny w temperaturze pokojowej, ale także wybrać ją na podstawie wydajności w wysokiej temperaturze;

W przypadku spawania stali nierdzewnej należy upewnić się, że skład spoiny jest zgodny ze składem materiału podstawowego, zapewniając w ten sposób specjalną wydajność połączenia spawanego.

2) Rozważenie warunków pracy spawanych części.

W przypadku elementów spawanych pracujących w warunkach wysokiej lub niskiej temperatury należy stosować elektrody ze stali żaroodpornej lub elektrody ze stali niskotemperaturowej;

W przypadku części spawanych wymagających odporności na zużycie i zarysowania, należy wybrać elektrody o twardości w temperaturze pokojowej lub w wysokiej temperaturze oraz dobrej odporności na zarysowania, utlenianie i inne właściwości w zależności od temperatury roboczej;

W przypadku elementów spawanych mających kontakt z mediami korozyjnymi należy stosować elektrody ze stali nierdzewnej lub inne elektrody odporne na korozję; w przypadku elementów spawanych poddawanych obciążeniom wibracyjnym lub udarowym, oprócz zapewnienia wytrzymałości na rozciąganie, należy również wybrać elektrody o niskiej zawartości wodoru o wyższej plastyczności i wytrzymałości;

W przypadku części spawanych poddawanych jedynie obciążeniom statycznym wystarczy wybrać elektrody o wytrzymałości na rozciąganie porównywalnej z materiałem podstawowym.

3) Uwzględnienie kształtu, sztywności i pozycji spawania spawanych części.

W przypadku złożonych, sztywnych elementów spawanych, ze względu na duże naprężenia generowane przez skurcz metalu spoiny, należy stosować elektrody o lepszej plastyczności; przy wyborze tego samego typu elektrody należy wziąć pod uwagę nie tylko właściwości mechaniczne, ale także wpływ kształtu złącza spawanego.

Ponieważ podczas spawania złączy doczołowych, jeśli wytrzymałość i plastyczność są umiarkowane, to podczas spawania spoin pachwinowych wytrzymałość będzie wysoka, a plastyczność niska; w przypadku części spawanych, które są trudne do czyszczenia, należy użyć elektrod utleniających, niewrażliwych na rdzę i olej, aby zapewnić jakość spoiny.

4) Należy wziąć pod uwagę odporność metalu spoiny na pękanie.

Gdy sztywność spawanej części jest wysoka, zawartość węgla, siarki i fosforu w materiale podstawowym jest wysoka lub temperatura zewnętrzna jest niska, spawana część jest podatna na pęknięcia. Do spawania najlepiej wybrać elektrodę zasadową o wyższej odporności na pękanie.

5) Należy wziąć pod uwagę funkcjonalność elektrody.

Podczas procesu spawania łuk powinien być stabilny, z minimalnymi odpryskami, czystym i symetrycznym formowaniem spoiny, łatwym usuwaniem żużla i odpowiednim do spawania we wszystkich pozycjach.

Tam, gdzie zarówno elektrody kwasowe, jak i zasadowe spełniają wymagania, należy w miarę możliwości stosować elektrody kwasowe o dobrej operatywności, ale najpierw należy zapewnić wydajność i odporność spoiny na pękanie.

6) Uwzględnienie warunków sprzętowych i konstrukcyjnych.

W przypadku braku spawarki DC nie należy używać elektrod ograniczonych do zasilania DC, zamiast tego należy wybrać elektrody o niskiej zawartości wodoru odpowiednie zarówno dla AC, jak i DC; gdy przedmiotu obrabianego nie można obrócić i należy go spawać we wszystkich pozycjach, należy wybrać elektrody, które można dostosować do różnych pozycji przestrzennych.

W przypadku spawania pionowego i napowietrznego zaleca się wybór elektrod w kolejności powłok typu tytanowego i ilmenitowego.

Podczas spawania w ograniczonym pojemniku lub wąskim środowisku, oprócz poprawy wentylacji, konieczne jest również unikanie stosowania elektrod zasadowych o niskiej zawartości wodoru, ponieważ elektrody te uwalniają dużą ilość szkodliwych gazów i pyłów podczas spawania.

W przypadku niektórych elementów (takich jak perlityczna stal żaroodporna), które wymagają obróbki cieplnej po spawaniu, ale nie mogą być poddane obróbce cieplnej ze względu na warunki konstrukcyjne, można wybrać specjalne elektrody, aby uniknąć obróbki cieplnej po spawaniu.

7) Rozważmy racjonalność ekonomiczną.

W tych samych warunkach, które zapewniają wymagania dotyczące wydajności spoiny, należy wybrać elektrody o niższych kosztach.

Na przykład koszt elektrod typu ilmenitowego jest znacznie niższy niż elektrod typu tytanowo-wapniowego, a elektrody typu ilmenitowego powinny być wybierane przy założeniu zapewnienia wydajności. Ponadto, w celu zapewnienia wydajności i funkcjonalności, należy odpowiednio wybrać elektrody o większych specyfikacjach i wyższej wydajności.

3. Stosowanie elektrod

Elektrody muszą posiadać certyfikat jakości od producenta, a w przypadku braku certyfikatu jakości lub wątpliwości co do ich jakości, należy przeprowadzić testy próbkowania partii.

Szczególnie w przypadku spawania ważnych produktów, wybrane elektrody powinny zostać zidentyfikowane przed spawaniem, a te przechowywane przez długi czas powinny zostać zidentyfikowane przed określeniem, czy mogą być używane.

W przypadku stwierdzenia rdzy wewnątrz elektrody, należy ją przetestować i zidentyfikować jako kwalifikowaną przed użyciem. Jeśli powłoka elektrody jest mocno zawilgocona i zaobserwowano oderwanie powłoki, należy ją zezłomować.

Przed użyciem elektrody należy wysuszyć w temperaturze określonej w instrukcji. Podczas suszenia elektrod należy zwrócić uwagę na następujące kwestie:

1) Elektrody celulozowe powinny być suszone w temperaturze 100~200°C przez 1 godzinę przed użyciem, uważając, aby ich nie przegrzać, ponieważ celuloza jest podatna na spalanie.

2) Elektrody kwasowe należy suszyć w temperaturze 70~150°C przez 1~2 godziny w zależności od stopnia zawilgocenia. Jeśli czas przechowywania jest krótki, a opakowanie nienaruszone, można ich używać do ogólnego spawania stali konstrukcyjnej bez dalszego suszenia przed użyciem.

3) Elektrody zasadowe są zazwyczaj suszone w temperaturze 350~400°C przez 1~2 godziny. Jeśli spawana stal niskostopowa jest podatna na pękanie na zimno, temperaturę suszenia można zwiększyć do 400~450°C i przechowywać w cylindrze grzewczym o temperaturze 100~150°C do natychmiastowego użycia.

4) Podczas suszenia elektrod należy umieścić je w piecu w niższej temperaturze i stopniowo zwiększać temperaturę.

Nie należy wyjmować ich bezpośrednio z pieca wysokotemperaturowego; przed wyjęciem należy odczekać, aż temperatura pieca spadnie, aby zapobiec pękaniu powłoki w wyniku umieszczenia zimnych elektrod w piecu wysokotemperaturowym lub nagłego schłodzenia.

5) Podczas suszenia prętów spawalniczych nie należy ich układać w stosy ani wiązać, ale układać warstwami, przy czym każda warstwa nie powinna być zbyt gruba, zazwyczaj 1 ~ 3 warstwy.

6) Pręty spawalnicze o niskiej zawartości wodoru zazwyczaj wymagają ponownego suszenia, jeśli znajdowały się w temperaturze pokojowej przez ponad 4 godziny, z wyjątkiem tych przechowywanych w stałej temperaturze w piecu niskotemperaturowym. Liczba powtórzeń suszenia nie powinna przekraczać 3.

7) Podczas pracy na zewnątrz pręty spawalnicze muszą być odpowiednio przechowywane przez noc i nie mogą być pozostawione na zewnątrz.

4. Zarządzanie prętami spawalniczymi

(1) Przechowywanie i konserwacja prętów spawalniczych

1) Pręty spawalnicze powinny być przechowywane według typu, marki, partii, specyfikacji i czasu przechowywania, a każdy stos powinien być wyraźnie oznaczony, aby uniknąć pomyłek.

2) Pręty spawalnicze muszą być przechowywane w suchym i dobrze wentylowanym pomieszczeniu. W pomieszczeniu do przechowywania prętów spawalniczych należy zainstalować termometr i higrometr. Temperatura w pomieszczeniu dla prętów spawalniczych o niskiej zawartości wodoru nie powinna być niższa niż 50°C, a wilgotność względna powinna wynosić poniżej 60%.

3) Pręty spawalnicze powinny być przechowywane na stojakach o wysokości co najmniej 300 mm od podłoża i co najmniej 300 mm od ścian. Pod stojakami należy umieścić środki osuszające, aby zapobiec zawilgoceniu.

4) Po dostarczeniu do jednostki użytkownika, pręty spawalnicze powinny być zagwarantowane do ciągłego użytku przez co najmniej 6 miesięcy, a wydawanie prętów spawalniczych powinno być priorytetowe dla tych, które były przechowywane w pierwszej kolejności.

5) Pręty spawalnicze, które są wilgotne lub mają uszkodzone opakowanie, a także te, które nie przejdą ponownej kontroli, nie mogą być przechowywane w magazynie.

6) Pręty spawalnicze, które są wilgotne, odbarwione lub zardzewiałe muszą zostać wysuszone przed oceną jakości. Mogą być przechowywane tylko wtedy, gdy spełniają wszystkie standardy wydajności, w przeciwnym razie nie mogą być przechowywane.

7) Pręty spawalnicze przechowywane przez ponad rok powinny przejść różne testy wydajności przed dystrybucją. Mogą one być wydawane tylko wtedy, gdy spełniają wymagania, w przeciwnym razie nie powinny być zwalniane z magazynu.

8) Pręty spawalnicze używane w ważnych projektach spawalniczych, zwłaszcza pręty o niskiej zawartości wodoru, powinny być przechowywane w dedykowanym magazynie utrzymującym określone poziomy temperatury i wilgotności. Zalecana temperatura to 10~25°C, przy wilgotności względnej <50%.

(2) Zarządzanie prętami spawalniczymi podczas budowy

1) Podczas budowy prętami spawalniczymi musi zarządzać wyznaczona osoba, która pobiera je z magazynu za pomocą formularza zapotrzebowania na pręty spawalnicze.

Formularz powinien zawierać imię i nazwisko osoby pobierającej pręty, typ (markę) pręta spawalniczego, średnicę, pobraną ilość, podpis osoby odpowiedzialnej z jednostki bazowej, datę zapotrzebowania oraz uwagi dotyczące producenta, partii produkcyjnej, daty produkcji i daty przechowywania.

2) Po otrzymaniu prętów spawalniczych, podstawowa jednostka produkcyjna powinna wypełnić księgę magazynową prętów spawalniczych, która zawiera szczegółowe informacje, takie jak producent, partia produkcyjna, typ (marka) pręta spawalniczego, średnica i otrzymana ilość.

Pręty należy wysuszyć przed użyciem, a podczas tego procesu należy wypełnić protokół suszenia. Główna treść protokołu obejmuje producenta, typ (markę) pręta spawalniczego, partię produkcyjną, średnicę, temperaturę suszenia, czas suszenia, ilość wysuszonych prętów, podpisy osoby odpowiedzialnej za suszenie i inspektora.

Dokument ten należy przygotować w trzech egzemplarzach w celu prowadzenia dokumentacji. Po wysuszeniu pręty mogą być wydawane spawaczom, którzy muszą wypełnić formularz zapotrzebowania na wysuszone pręty, zawierający szczegóły takie jak producent, typ (marka), partia, średnica, ilość, czas zapotrzebowania i podpis osoby odbierającej pręty.

Uwagi powinny określać, do jakich spoin na jakich elementach obrabianych pręty są używane. Przy odbiorze prętów spawacze powinni zażądać dokumentów certyfikacji suszenia od magazyniera bazy. Pręty bez dokumentów suszenia nie powinny być wydawane spawaczom.

3) Po otrzymaniu wysuszonych prętów spawalniczych spawacze powinni umieścić je w cylindrze izolacyjnym.

Dozwolony jest tylko jeden rodzaj (marka) pręta na butlę, aby zapobiec mieszaniu i potencjalnym incydentom związanym z jakością spawania. Spawacze nie powinni jednorazowo pobierać więcej niż 5 kg prętów, a wszelkie pozostałe pręty muszą być odpowiednio przechowywane w pomieszczeniu materiałowym warsztatu lub przez zespół materiałowy na placu budowy.

(3) Postępowanie z przeterminowanymi prętami spawalniczymi

Termin "przeterminowany" nie odnosi się do przekroczenia określonego limitu czasu przechowywania, ale raczej do różnego stopnia degradacji jakości (pogorszenia jakości). Dobrze przechowywane pręty spawalnicze mogą pozostać niezmienione przez wiele lat.

1) Pręty spawalnicze przechowywane przez wiele lat powinny przejść testy wydajności procesu. Przed testami, alkaliczne pręty o niskiej zawartości wodoru powinny być suszone w temperaturze około 300°C przez 1~2 godziny, a kwaśne pręty w temperaturze około 150°C przez 1~2 godziny.

Podczas testu wydajności procesu, jeśli topnik nie odpada w kawałkach, a alkaliczne pręty o niskiej zawartości wodoru nie wykazują porowatości, właściwości mechaniczne połączeń spawanych są ogólnie zapewnione.

2) Rdzeń pręta spawalniczego jest lekko zardzewiały, co zasadniczo nie wpływa na jego właściwości mechaniczne, jednak elektrody o niskiej zawartości wodoru nie powinny być używane do spawania konstrukcji krytycznych.

3) Jeśli elektrody niskowodorowe są mocno zardzewiałe lub powłoka topnika łuszczy się, można je odpowiednio obniżyć lub użyć do spawania ogólnych elementów. Jeśli to możliwe, ich właściwości mechaniczne można przetestować zgodnie z normami krajowymi przed podjęciem decyzji o ich obniżeniu.

4) Jeśli różne rodzaje prętów spawalniczych są poważnie uszkodzone, nie wolno ich ponownie używać; należy usunąć powłokę topnika, a drut rdzeniowy można oczyścić do ponownego użycia.