Справочное руководство по ручной сварке стержневыми электродами EWM - часть 4

 

 

14 10.02

. : WM022408.doc

 

начала сварки. После этого дуга возвращается 

к  начальной  точке  шва,  и  в  ходе  дальнейшей 
сварки  первые  капли,  которые  в  большинстве 

случаев  оказываются  пористыми,  снова 
заплавляются. 

7.2  Ведение электрода 

Электрод  подводится  к  поверхности  металла 

вертикально  или  под  небольшим  углом.  При 
выполнении движения он слегка наклоняется в 

направлении 

сварки. 

Видимая 

длина 

электрической  дуги,  т.е.  расстояние  между 

краем  кратера  и  поверхностью  изделия, 
должнa  примерно  соответствовать  диаметру 

центрального  стержня.  Основные  электроды 
должны  свариваться  очень  короткой  дугой 

(расстояние =0,5 x диаметра  стержня).  Для 
этого  их  следует  вести  под  более  крутым 

углом, чем рутиловые электроды. 
В  большинстве  положений  выполняется 

ниточный 

наплавленный 

валик, 

либо 

выполняется  колебательное  движение  с 

увеличением  высоты  к  кромкам  шва.  Только  в 
положении PF выполняется 

широкий 

наплавленный валик по всей стороны шва. Как 
правило  выполняется  сварка  опиранием, 

только  в  положении PF электрод  прикасается 
колющим движением. 

 

7.3  Магнитное дутье 

Под  дутьем  понимается  явление,  при  котором 

электрическая  дуга  удлиняется  вследствие 
отклонения  по  центральной  оси  и  издает  при 

этом  шипящий  звук.  Вследствие  этого 
отклонения  могут  возникать  непровары.  Таким 

образом, 

провар 

может 

оказаться 

недостаточным,  и  при  сварочном  процессе  с 

ведением  шлака  при  опережающем  движении 
шлака  в  шве  могут  возникать  шлаковые 

включения. 
Отклонение 

производится 

силами, 

возникающими в окружающем магнитном поле. 
Как  любой  проводник,  по  которому  течет  ток, 

электрод и электрическую дугу также окружает 
кольцеобразноe  магнитное  поле,  которое 

отклоняется  в  области  дуги  при  переходе  в 
основной  материал.  При  этом  магнитные 

силовые  линии  на  внутренней  стороне 
уплотняются, а на внешней расширяются –Рис. 

19 (a) [2]. 
Дуга  отклоняется  в  область  с  меньшей 

плотностью  токовых  линий.  При  этом  она 
удлиняется  и  из-за  повышения  дугового 

напряжения 

издает 

шипящий 

звук. 

Противоположный  полюс  также  оказывает 

отталкивающее воздействие на дугу. 
Другая  магнитная  сила  возникает  из-за  того, 

что магнитное поле лучше распространяется в 
ферромагнитном  материале,  чем  в  воздухе. 

Поэтому  электрическая  дуга  притягивается 
большой  массой  стали  –Рис. 19 (b). Это 

проявляется,  например,  в  том,  что  при  сварке 
на  поддающемся  намагничиванию  материалу 

на кромках листа дуга отклоняется внутрь. 
Отклонение дуги  можно  компенсировать  путем 

соответствующего  наклона  электрода  –Рис. 19 
(c).  Поскольку  дутье  при  сварке  постоянным 

a)

b)

c)

Fe

+

 

Рис. 19 

Отклонение электрической дуги 
окружающими магнитными полями 

 

 

15 10.02

. : WM022408.doc

 

токоом  особенно  сильно,  его  следует  избегать 

или  хотя  бы  существенно  снизить  выбром 
сварки переменным током, если это возможно. 
Особенно  сильным  дутье  может  стать  из-за 
окружающих  масс  стали  при  сварке  корня. 

Здесь  может  помочь  подход,  когда  магнитный 
поток поддерживается близко расположенными 

друг  к  другу,  не  слишком  короткими 
прихватками. 

7.4  Сварочные параметры 

При  ручной  сварке  стержневыми  электродами 

регулируется  только  сила  тока,  напряжение 
дуги 

определяеттся 

длиной 

дуги, 

поддерживаемой  сварщиком.  При  регулировке 
силы  тока  следует  учитывать  токонагрузочную 

способность  используемого  электрода  данного 
диаметра.  Таблица 5 дает  ориентировочные 

данные  токонагрузочной  способности  для 
электродов разного диаметра. 
При  этом  применяется  следующее  правило: 
нижние границы применяются для сварки корня 

и  положения PF, а  верхние - для  остальных 
положений,  заполняющего  и  верхнего  слоев. 

При  возрастающей  силе  тока  возрастает  и 
мощность  расплавления  и  связанная  с  ней 

скорость  сварки.  При  возрастании  тока  провар 
также  увеличивается.  Указанные  значения 

силы 

тока 

применяются 

только 

для 

нелегированных  и  низко легированных  сталей. 

Для высоколегированных сталей и материалов 
на 

основе 

никеля 

ввиду 

высокого 

электрического  сопротивления  центрального 
стержня должны устанавливаться более низкие 

значения. 
Регулируемые 

параметры 

для 

разных 

сварочных  заданий  приведены  в  Таблица 4, 
Таблица 6 и Таблица 7, [2], [5]. 

8 

Техника безопасности 

При  ручной  сварке  стержневыми  электродами 

для 

сварщика 

существуют 

опасности, 

создаваемые 

дымом 

и 

газами, 

выделяющимися  из  оболочки  стержневых 
электродов  и  испарении  металла,  излучения 

видимого  спектра,  а  также  ультрафиолетовым 
и  инфракрасным  излучением  электрической 

дуги, 

а 

также 

опасность 

поражения 

электрическим током. 
По  действующим  в  настоящее  время 
инструкциям  по  предотвращению  несчастных 

случаев  при  ручной  сварке  стержневыми 
электродами  на  стационарных  сварочных 

площадках  должен  быть  предусмотрена 
отсасывающая вентиляция непосредственно на 

участке  возникновения  вредных  газов.  Только 
при кратковременной и нестационарной сварке 

при  определенных  условиях  допускается 
свободный  обдув  или  общая  техническая 

вентиляция помещения. 

Толщ

ин

а 

листа

, мм

 

Положе

ние

 сва

рки

 

Тип

 шв

а 

Тип

 эл

ек

тр

од

а 

Диаметр

 электр

ода

, 

мм

 

Сила

 тока

, амп

ер

 

Примечание

 

4 

2,5 75 

- 

3,2 140 

Корень 

6 

RA 

4,0 180 

Верхний 

слой 

3,2 120 

Корень 

PA 

B 

4,0 170 

Верхний 

слой 

3,2 95 

Корень 

10 

PF RB 

4,0 160 

Верхний 

слой 

3,2 130 

Корень 

PA B 

4,0 170 

Заполняющи

й и верхний 

слои 

3,2 90 

Корень 

15 

PF B 

4,0 140 

Верхний 

слой 

4,0 160 

Корень 

PA B 

5,0 220 

Заполняющи

й и верхний 

слои 

3,2 90 

Корень 

20 

PF 

V 

B 

4,0 140 

Заполняющи

й и верхний 

слои 

Таблица 4  Регулируемые параметры для стыковых 

швов на нелегированных и 
низколегированных листовых материалах 
Значения из [2] и [5] 

Диаметр 
(d, мм) 

Длина 
(l, мм) 

Сила тока 
(I, A) 

Эмпирическое 
правило для 
силы тока, A 

2,0 

250/300 

40...  80 

2,5 350 50...100 

20...40 x d 

3,2 350/400 90...150 
4,0 350/400 120...200 
5,0 450 180...270 

30...50 x d 

6,0 

450 

220...360 

35...60 x d 

 

Таблица 5  Значения силы тока в зависимости от 

диаметра электрода 

 

 

16 10.02

. : WM022408.doc

 

Излучение  электрической  дуги  вызывает 

ослепление  глаз  и  может  привести  к 
„выгоранию“  глаз,  т.е.  их  воспалению.  Однако 

излучение может также привести к ожогам кожи 
и  явлениям,  схожим  с  солнечным  ожогом. 

Учитывая  это,  сварщик  обязан  защитить  себя 
соответствующей защитной одеждой и щитком 

с соответствующими защитными фильтрами по 
стандартам EN 166 и EN 169. В  качестве 

защитного  фильтра  следует  использовать 
фильтры ступеней от 9 (для тонких электродов 

и  низкой  силы  тока)  до 14 (для  толстых 
электродов  и  высокой  силы  тока).  Прозрачное 

стекло  перед  защитным  фильтром  или 
прозрачные очки защищают от ожогов глаз при 

выбросах шлака. 
Опасность поражения электрическим током при 

электродуговой  сварке  возникает  в  основном 
из-за  напряжения  холостого  хода,  т.к.  оно 

является  самым  высоким  напряжением, 
присутствующим  при  включенном  источнике 

тока  между  двумя  полюсами  при  простое 
сварки.  В  отличии  от  него  присутствующее  во 

время  сварки  напряжение  дуги  значительно 
ниже и составляет в зависимости от диаметра 

электрода  и  длины  дуги  около 20-30 вольт. 
Поэтому  значение  напряжения  холостого  хода 

ограничивается  правилами  предупреждения 
несчастных  случаев.  С  постоянным  током  оно 

не  должно  превышать  пикового  значения 113 
вольт,  а  с  переменным - 113 вольт  и 

эффективным значением 80 вольт. 
Особенно  велика  опасность  поражения 

электрическим током для сварщика при сварке 
в  тесных  и  влажных  помещениях  и  на/внутри 

массивных  стальных  конструкциях.  Здесь 
допускаются  источники  постоянного  тока  с 

пиковым  значением  до 113 вольт.  При 
переменном  токе  значение  напряжения 

холостого  хода  ещe  более  ограничено.  Его 
пиковое  значение  не  должно  превышать 68 

вольт,  а  эффективное - 48 вольт.  Источники 
сварочного 

тока, 

выполняющие 

это 

требование,  имеют  особую  маркировку. 
Аппараты,  изготовленные  в  последнее  время, 

имеют  знак „S“ (Безопасность),  на  более 
старых  имеется  маркировка „K“ на  источниках 

постоянного  тока  и „42 V“ на  источниках 
переменного тока. 
Однако сварщик должен и сам следить за тем, 
чтобы  не  касаться  токоведущих  деталей  и 

иметь  на  себе  изолирующую  одежду,  обувь  с 

Таблица 6  Регулируемые параметры для стыковых 

швов на трубах из нелегированной и 
низколегированной стали Значения из [2] 

Толщ

ин

а 

стен

ки

, мм

 

Положе

ние

 сва

рки

 

Тип

 шв

а 

Тип

 эл

ек

тр

од

а 

Диаметр

 электр

ода

, 

мм

 

Сила

 тока

, амп

ер

 

Примечание

 

125 

Корень 

170 

Горячий 

проход 

150 

Средний 

слой 

8 4,0 

130 

Верхний 

слой 

130 

Корень 

4,0 

180 

Горячий 

проход 

190 

Средний 

слой 

10 

5,0 

175 

Верхний 

слой 

130 

Корень 

4,0 

180 

Горячий 

проход 

200 

Средний 

слой 

12 

PG V  C 

5,0 

175 

Верхний 

слой 

а-

размер

, мм

 

Положе

ние

 сва

рки

 

Тип

 шв

а 

Тип

 эл

ек

тр

од

а 

Диаметр

 электр

ода

, 

мм

 

Сила

 тока

, амп

ер

 

Примечание

 

2 PG 

RC  2,5 

70  - 

3 3,2 

130 

- 

RR 

180 - 

4 

RR160 190 

- 

4,0 

180 

Корень 

5 RR 

240 

Верхний 

слой 

RR160 

5,0 

290 - 

4,0 180 

Корень 

240 

Верхний 

слой 

6 

PB 

RR 

5,0 

255 - 

3,2 110 

Корень 

8 PF 

T 

B 

4,0 140 

Верхний 

слой 

Таблица 7  Регулируемые параметры для угловых 

швов на нелегированной и 
низколегированной стали Значения из [2] 

 

 

17 10.02

. : WM022408.doc

 

хорошими  резиновыми  подошвами  и  кожаные 

перчатки.  При  работе  на  металлоконструкциях 
дополнительно  рекомендуется  использовать 

изолирующий мат. 

9 

Особенности применения данного 
метода на разных материалах 

Ручная  сварка  стержневыми  электродами 

применяется  сегодня  в  основном  для  сварки 
нелегированных и низколегированных сталей, а 

также  строительных  сталей,  жаростойких, 
высокопрочных  и  холодновязких  сталей,  а 

также  нержавеющих  хром-никелевых  сталей  и 

никелевых  сплавов.  Ещe  одной  областью 
применения  стержневых  электродов  является 

наплавка. 
В  отличие  от  этого  сварка  алюминия  и 

алюминиевых сплавов, а также меди и медных 
сплавов 

стержневыми 

электродами 

с 

покрытием  была  практически  полностью 
замещена  сваркой  в  защитном  газе  и  в 

настоящее  время  используется  лишь  в 
качестве  крайнего  средства,  когда,  например, 

на  строительных  площадках  организация 
сварки 

в 

атмосфере 

защитного 

газа 

невозможна. 
Ниже  излагаются  некоторые  особенности  и 

возможности 

применения 

для 

разных 

материалов. 

9.1  Нелегированные и низколегированные 

стали 
Для  нелегированных  и  низколегированных 
сталей 

ручная 

сварка 

стержневыми 

электродами 

вследствие 

незначительной 

потребности  применяется  лишь  на  малых 

предприятиях  с  низкой  интенсивностью 
сварочных  работ,  где  приобретение  более 

крупных  сварочных  установок  экономически 
невыгодно. Кроме того, стержневые электроды 

ещe  применяются  на  строительных  площадка, 
например, при сварке на открытом воздухе, где 

сварка  в  защитном  газе  требует  сложных 
приготовлений для защиты от ветра, Рис. 20. 
Во  всех  других  случаях  этот  метод  должен 
доказать  свою  экономическую  эффективность 

по  сравнению  с  другими,  механизированными 
методами дуговой сварки. Поэтому там, где это 

возможно,  применяются  электроды  высокой 
мощности  с  выводом 160-180 %. Рутиловые 

электроды  с  высоким  выводом  благодаря 
высокой скорости сварки и хорошему внешнему 

виду  шва  очень  хорошо  подходят  для  сварки 

угловых швов с a-размером 3-5 мм. 
В изготовлении напорных резервуаров и котлов 

популярностью 

пользуются 

основные 

стержневые электроды из-за отличных свойств 

сварочного соединения, причем более высокое 
качество  соединений  оказывается  иногда 

более  важным  фактором,  чем  экономические 
соображения. 
Высокопрочные  стали,  к  которым  относится 
также  строительная  сталь S355, если 

используется  материал  со  значительной 
толщиной  (

>20  мм),  имеют  склонность  к 

растрескиванию при сварке, если друг на друга 

накладываются три фактора, а именно высокое 
содержание  водорода,  высокие  напряжения  и 

резкое  охлаждение  после  сварки.  Таких 
трещин,  вызванных  водородом,  легче  всего 

избежать,  если  содержание  водорода  в 
металле  шва  удерживается  низким (<5 мл/100 

г).  Поскольку  при  ручной  сварке  стержневыми 
электродами  в  противоположность  сварке  в 

защитном  газе  водород  передается  прежде 
всего  из  покрытия,  для  этих  целей  должны 

использоваться  только  сухие  основные 
электроды. Влажные электроды и электроды, в 

отношении  которых  существует  подозрение, 
что  они  набрали  влагу,  перед  сваркой 

 

Рис. 20 

Применение в качестве источника питания 
инвертора PICO 140 (4,6 кг/140 A) на 
строительной площадке