Электроды с кислым покрытием

Большую часть покрытия 60-70 % составляет шлакообразующие компоненты, состоящие из оксидов железа, марганца, кремния – Fe₂O₃, MnO₂, SiO₂, немного Al₂O₃, TiO₂. Раньше покрытия назывались рудно-кислыми.

В качестве газообразующих применяется органические вещества: крахмал, декстрин, целлюлоза. В качестве раскислителя и легирующих компонентов вводят только Fe-Mn. Стержень изготавливают из проволоки Св-08 – связующее жидкое стекло.

Составы кислых покрытий электродов ЦМ-7 и ЦЛ-6 приведены в таблице

Наименование	ЦМ-7	ЦЛ-6
Гематит Fe2O3	33	31
Гранит 2К2О 5Al2O3 33SiO2	32	30
Крахмал [C6(H2O)5]n	5	5
Ферромарганец Fe-Mn	30	28
Fe-Mо	-	3
Сухая шихта	100 %	100 %
Жидкое стекло Na2O nSiO2 mH2O	30 %	30 %
Сварочная проволока	Св-08-Э	Св-08-Э
Коэффициент покрытия Кп	0,4	0,4

При нагревании протекает реакция:

[C₆(H₂O)₅]_n+n/2O₂=6nCO+5nH₂

В газовой фазе много СО и Н₂ (см. табл. 3): СО=47,6 % Н₂=39 %

Газовая фаза носит восстановительный характер.

При плавлении покрытия образуется кислый шлак

К_к>1 – кислый шлак, коэффициент основности В = 0, 7 <1 (см. табл. 4)

Гематит Fe₂O₃ и SiO₂ вызывают сильное окисление металла.

1. (Fe₂O₃)+Fe=3[FeO]

2. (SiO₂)+2Fe=2[FeO]+[Si]

3. (SiO₂)+2[Mn]=2(MnO)+[Si]

4. (Fe₂O₃)+3[Mn]=2Fe+3(MnO)+Q₁ - экзотермическая реакция.

За счет 1 и 2 реакций происходит сильное окисление железа, сварочная ванна насыщается оксидом [FeO]. За счет 3 и 4 реакций происходит окисление большого количества [Mn]. Раскисление происходит по реакции: [FeO]+[Mn]=Fe+(MnO)

Так как для раскисления остается мало Mn, а он слабый раскислитель, то сварочная ванна остается нераскисленной, металл шва соответствует по составу кипящей стали. Такой шов имеет низкую прочность, пластичность, ударную вязкость, склонность к старению и хладноломкости. В покрытие нельзя вводить кремний и другие более сильные раскислители, т.к. при полном раскислении сварочной ванны образуются водородные поры. Водородные поры предупреждаются благодаря протеканию реакции:

[FeO]+[H]=Fe+OН

Водород выделяется из сварочной ванны в виде газа ОН до начала кристаллизации сварочной ванны.

Достоинства электродов с кислым покрытием:

1. Покрытия имеют простой состав. В них нет дорогих, дефицитных компонентов.

2. Так как в покрытии отсутствует дестабилизатор дуги CaF₂, благодаря этому обеспечивается хорошая стабильность горения дуги, возможность сварки на переменном токе. Это исключает магнитное дутье и допускает применение простого и надежного источника питания - сварочного трансформатора.

3. Высокая стойкость против образования пор при увлажнении покрытия и наличии на кромках окалины, ржавчины, влаги, органических загрязнений (масла), при удлинении дуги и форсированных режимах сварки.

4. Повышенный коэффициент наплавки _н = 11–12 г/Ач, благодаря экзотермической реакции окисления марганца оксидами железа.

Недостатки электродов с кислым покрытием:

1. Повышенная токсичность покрытий в результате большого выделения марганцовистых соединений при сварке, вызывающих у сварщиков хроническую болезнь - силикоз. При выявлении этого недостатка ужесточили требования ПДК на марганцовистые выделения, поэтому электроды ЦМ-7, неудовлетворяющие новым требованиям, были сняты с производства.

2. Шлакообразующие компоненты вызывают сильное окисление легирующих элементов, поэтому электроды с кислым покрытием нельзя применять для сварки высоколегированных сталей.

3. Сильное окисление железа, отсутствие кремния и других сильных раскислителей не обеспечивает раскисление сварочной ванны. Шов по составу соответствует кипящей стали: содержание кислорода в шве 0,09 – 0,12 %. Поэтому металл шва имеет низкую прочность, пластичность, ударную вязкость, склонность к старению и хладноломкости.

4. В покрытие нельзя вводить кремний и другие сильные раскислители, обеспечивать полное раскисление сварочной ванны, так как это приводит к образованию водородных пор.

5. Кислый шлак загрязняет шов включениями SiO₂, которые значительно снижают пластичность и ударную вязкость.

6. Кислый шлак не обеспечивает десульфурации, дает повышенное содержание серы в шве и низкую стойкость против горячих трещин. Поэтому электроды с кислым покрытием не пригодны для сварки сталей с повышенным содержанием углерода и серы.

7. Кислый шлак не обеспечивает дефосфорации, дает повышенное содержание фосфора и склонность металла шва к хладноломкости.

8. Температура прокалки ограничена 180 – 220 ^оС из-за содержания в покрытии органических газообразующих компонентов. Влага недостаточно удаляется из покрытия. Электроды дают повышенное содержание водорода в шве (0,2-0,25 см³/г) и низкую стойкость против образования холодных трещин при сварке бейнитных и других сталей, чувствительных к водороду.

9. Повышенное разбрызгивание металла при сварке электродами с кислым покрытием.

10. Плохая отделимость шлаковой корки, образование шлаковых включений при многослойной сварке.

Электроды с кислым покрытием применяются для сварки и наплавки неответственных конструкций из низкоуглеродистых и некоторых низколегированных сталей с пределом прочности _в 420 МПа. Поэтому электроды с кислым покрытием относятся к типу Э42. Электроды ЦЛ-6, ЦЛ-14 предназначены для сварки низколегированных теплоустойчивых сталей.