Сварочные электроды: маркировка, выбор и хранение

На объекте электрод часто воспринимают как расходник, о котором вспоминают, когда пачка закончилась. Берут то, что было на соседнем складе, открывают коробку под дождём и удивляются, почему шов «стреляет», шлак не отбивается, а при контроле находят цепочки пор. Между тем электрод — это небольшой металлургический процесс в руке сварщика, и его результат зависит от трёх вещей: правильной марки, правильного режима и правильного хранения. Ниже — то, что мы объясняем своим бригадам и заказчикам, когда речь заходит о ручной дуговой сварке.

Что написано на пачке и как это прочитать

На этикетке любого электрода, выпущенного по ГОСТ 9466, есть условное обозначение, которое многие пропускают. А зря: в нём зашифровано почти всё, что нужно знать сварщику. Обозначение записывается в виде дроби. Над чертой — тип электрода, марка, диаметр, назначение, коэффициент толщины покрытия и номер партии. Под чертой — группа индексов, характеризующих наплавленный металл, вид покрытия, допустимые пространственные положения и род тока.

Расшифруем по порядку основные элементы:

• Тип электрода — например, Э42, Э46, Э50А. Цифра показывает гарантированное временное сопротивление металла шва в килограммах силы на квадратный миллиметр: Э46 — около 46 кгс/мм², то есть примерно 450 МПа. Буква «А» означает повышенные пластические свойства и ударную вязкость металла шва.
• Марка — фирменное или традиционное название: УОНИ-13/55, МР-3, АНО-4, АНО-21, ОЗС-12, ЛБ-52У и т. д. Одному типу соответствует много марок с разными технологическими свойствами.
• Диаметр — по стержню, без покрытия: 2; 2,5; 3; 4; 5 мм.
• Назначение — буква «У» означает электроды для углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением до 600 МПа. Для теплоустойчивых, высоколегированных и наплавочных — другие буквы.
• Толщина покрытия — «С» (средняя), «Д» (толстая) и т. д. Для строительных марок почти всегда «Д».
• Вид покрытия — «Б» (основное), «Р» (рутиловое), «А» (кислое), «Ц» (целлюлозное), «РБ», «РЦ» и другие смешанные.
• Положения — цифра: «1» — все положения, «2» — все, кроме вертикального сверху вниз, «3» — нижнее, горизонтальное на вертикальной плоскости и вертикальное снизу вверх, «4» — только нижнее.
• Род тока и полярность — последняя цифра. «0» — только постоянный ток обратной полярности; другие цифры указывают, можно ли варить на переменном токе и при каком напряжении холостого хода источника.

Если на пачке написано, условно, «Э50А-УОНИ-13/55-4,0-УД» над чертой и «Е 432(5)-Б20» под чертой, это читается так: электрод типа Э50А марки УОНИ-13/55 диаметром 4 мм для конструкционных сталей, с толстым покрытием; основное покрытие, все положения, кроме вертикального сверху вниз, постоянный ток обратной полярности. Уже по этой строке понятно, что от бытового сварочного трансформатора переменного тока такой электрод нормально гореть не будет.

Типы покрытий: в чём реальная разница

В строительной практике по углеродистым сталям чаще всего встречаются два вида покрытия — рутиловое и основное. Именно между ними обычно и приходится выбирать.

Рутиловые электроды

Основа покрытия — рутиловый концентрат (диоксид титана). Классические марки — МР-3, АНО-4, АНО-21, ОЗС-12. Они легко зажигаются, устойчиво горят на переменном и постоянном токе, дают мелкочешуйчатый аккуратный шов и легко отделяемый шлак. Менее требовательны к чистоте кромок и к влажности, чем основные. Их любят за «прощающий» характер: сварщик средней квалификации получает приличный внешний вид шва.

Ограничения тоже есть: металл шва содержит больше водорода, ударная вязкость при отрицательных температурах ниже. Для ответственных несущих узлов, конструкций, работающих при динамических нагрузках и низких температурах, рутиловые электроды обычно не назначают.

Основные (фтористо-кальциевые) электроды

Покрытие на основе карбонатов кальция и магния и плавикового шпата. Типичные марки — УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, ТМУ-21У, ЛБ-52У. Металл шва получается с низким содержанием водорода, высокой пластичностью и ударной вязкостью, устойчив к образованию горячих и холодных трещин. Именно такие электроды указывают в проектах для несущих металлоконструкций, закладных деталей, узлов ферм и колонн.

Цена этих преимуществ — капризность. Основные электроды требуют постоянного тока обратной полярности (за исключением отдельных марок для переменного тока), короткой дуги, тщательной зачистки кромок от ржавчины и масла и, главное, сухого покрытия. Влажный УОНИ — гарантированные поры, особенно в начале шва.

Кислые и целлюлозные

Кислые покрытия сегодня встречаются редко. Целлюлозные электроды применяются в основном для сварки корня шва трубопроводов в положении сверху вниз — на обычной стройплощадке им почти нет места.

Как подобрать электрод под задачу

Выбор начинается не с марки, а с вопросов. Мы обычно проходим их в таком порядке:

1. Что говорит проект. В рабочих чертежах КМ или КМД часто прямо указан тип электрода, например Э46 или Э50А. Если указан тип, марку можно подобрать любую, которая ему соответствует. Заменять тип на более низкий нельзя без согласования с проектировщиком.
2. Какая сталь. Для Ст3 и аналогичных углеродистых сталей обычно хватает Э42–Э46. Для низколегированных сталей вроде 09Г2С — Э50А, так как прочность металла шва должна быть не ниже прочности основного металла.
3. Какая толщина и тип соединения. От толщины зависят диаметр электрода и количество проходов. Для тонкостенных труб и профилей лучше рутиловый электрод небольшого диаметра; для толстого листа и многопроходных швов — основной.
4. Какое положение. Потолочные и вертикальные швы требуют электродов, допускающих эти положения (индекс 1 или 2), и меньшего диаметра.
5. Какой источник тока. Если на объекте только трансформатор переменного тока, основные электроды для постоянного тока брать бессмысленно. Сегодня большинство бригад работает инверторами, но проверить стоит.
6. Где и когда варим. Сварка на открытом воздухе при минусовой температуре и высокой влажности — аргумент в пользу основного покрытия и обязательной прокалки.

Диаметр и сила тока

Ориентировочно диаметр электрода выбирают по толщине металла: для 2–3 мм — 2,5 мм; для 3–6 мм — 3 мм; для 6–12 мм — 4 мм; свыше 12 мм — 4–5 мм, но корневой проход всё равно делают электродом 3 мм. Сила тока — по паспорту марки, а в общем случае примерно 30–40 ампер на миллиметр диаметра для нижнего положения. При вертикальной и потолочной сварке ток снижают на 10–20 процентов.

Цифры в таблице — отправная точка, а не догма. Конкретные значения у разных производителей отличаются, поэтому окончательно ток выставляют по паспорту и по пробному шву.

Признаки некачественного или испорченного электрода

Принимая партию, полезно вскрыть одну пачку и осмотреть электроды. Вот на что смотрим мы:

• Эксцентричность покрытия. Если покрытие с одной стороны заметно толще, при сварке образуется «козырёк», дугу уводит в сторону, шов получается односторонним. Допустимая разнотолщинность нормируется, и на глаз сильный перекос видно сразу.
• Трещины, сколы, вздутия покрытия. Небольшие поверхностные сетки трещин допускаются, но осыпающееся покрытие — брак.
• Ржавчина на оголённом конце стержня — признак того, что электроды хранились во влажности.
• Белёсый налёт на покрытии — характерно для отсыревших электродов с основным покрытием: выступают соли.
• Покрытие крошится при лёгком изгибе или, наоборот, мягкое — плохая технология или переувлажнение.
• Нет сертификата или паспорта на партию. Для ответственных работ это самостоятельный повод отказаться от партии.

Отдельно о подделках. На рынке встречаются электроды известных марок, произведённые непонятно где. Признаки — подозрительно низкая цена, нечёткая печать на пачке, отсутствие номера партии, электроды разной длины в одной пачке. Такие изделия могут формально гореть, но механические свойства шва никто не гарантирует. Поэтому сварочные материалы для своих объектов мы берём только у проверенных поставщиков, а в разделе сварочных электродов и проволоки держим марки, которые сами используем в работе.

Хранение: где обычно всё портится

Покрытие электрода гигроскопично. Оно впитывает влагу из воздуха, а при сварке эта влага разлагается, водород переходит в металл шва. Итог — поры, свищи, холодные трещины в околошовной зоне, особенно на толстом и низколегированном металле. Электроды с основным покрытием особенно чувствительны: им достаточно нескольких часов во влажном воздухе.

Правильные условия хранения выглядят так:

• сухое отапливаемое помещение, температура не ниже плюс 15 °C, относительная влажность не более 50 процентов;
• пачки на стеллажах, не на полу и не у наружной стены, где возможен конденсат;
• раздельное хранение по маркам и диаметрам, с сохранением этикеток и сертификатов;
• вскрытые пачки — в герметичных контейнерах или пеналах, а для основных марок — в сушильном шкафу при 60–100 °C;
• никакого соседства с кислотами, растворителями, мокрым инструментом.

Типичная ошибка на стройплощадке — электроды лежат в бытовке, где днём жарко, ночью холодно, а на окнах конденсат. Это хуже, чем кажется: при каждом перепаде температуры влага оседает на пачках. Вторая типичная ошибка — «рабочий запас» в кармане или в ведре у места сварки на весь день. Для основных электродов норма — выдавать их сварщику на 3–4 часа работы, не больше, и держать в термопенале.

Прокалка: когда она нужна и как её делать

Прокалка — это нагрев электродов до температуры, при которой из покрытия удаляется адсорбированная влага. Её путают с подсушиванием, но это разные операции. Подсушивание при 60–100 °C поддерживает сухость уже прокалённых электродов. Прокалка при 150–400 °C восстанавливает их после увлажнения.

Основные правила

1. Режим берут строго из паспорта марки. Для УОНИ-13/55 и подобных — обычно 350–400 °C в течение часа; для рутиловых МР-3 и АНО — 150–180 °C, 30–60 минут. Перегрев так же вреден, как недогрев: при избыточной температуре выгорают компоненты покрытия, электрод начинает гореть нестабильно.
2. Электроды укладывают в печь слоем не толще 3–4 диаметров, чтобы прогрев был равномерным. Загружать в холодную печь и нагревать вместе с ней — допустимо и даже правильно.
3. Количество повторных прокалок ограничено — обычно не более двух-трёх за всё время жизни электрода. Дальше покрытие становится хрупким и осыпается.
4. После прокалки электроды переносят в сушильный шкаф или термопенал, где держат при 60–100 °C до выдачи.
5. Электроды, которые побывали в воде, прокалкой не спасают: покрытие может разрушиться изнутри. Такие списывают.

Прокаливать электроды в духовке, на горелке или на обогревателе нельзя. Температура неконтролируемая, нагрев неравномерный, и в итоге получается частично пересушенная, частично сырая партия.

Электроды в составе работ: что ещё влияет на шов

Даже идеально сухой и правильно подобранный электрод не вытянет шов, если игнорировать остальное. Перед сваркой кромки зачищают до металлического блеска на ширину 15–20 мм от края — ржавчина, окалина и краска дают те же поры, что и сырое покрытие. В мороз металл толщиной свыше 10–12 мм, особенно низколегированный, подогревают, а сварку при очень низких температурах ведут только по технологической карте. Шлак между проходами многопроходного шва удаляют полностью: оставленные включения при контроле выглядят как непровары.

Стоит помнить и о квалификации. Основные электроды требуют короткой дуги и правильной техники зажигания — на «чистом» металле рядом со швом, с последующим переплавлением этого участка. Если сварщик привык к МР-3 и впервые берёт УОНИ, первые швы почти всегда получаются с порами в начале. Это не брак электрода, а навык.

Если вы планируете сварочные работы на несущих элементах — каркасах, площадках, лестницах, — подготовку материалов и режимов лучше сразу закладывать в технологию. Наши бригады, выполняющие сварочные работы, приходят на объект со своими печами и пеналами, а марки электродов согласуем с проектом до начала монтажа.

Короткий чек-лист для заказчика и прораба

Если вы не сварщик, но отвечаете за результат, держите в голове несколько вопросов, которые стоит задать бригаде:

• Какой тип и марка электродов используются и совпадает ли тип с проектом?
• Есть ли сертификат на партию и совпадает ли номер партии с номером на пачках?
• Где хранятся электроды и есть ли печь для прокалки на объекте или на базе?
• Какой источник тока и подходит ли он под род тока, указанный на пачке?
• Ведётся ли журнал сварочных работ и журнал прокалки?
• Как зачищаются кромки и есть ли подогрев при работе в холод?

Если на большинство вопросов есть уверенные ответы, с электродами на объекте, скорее всего, всё в порядке. Если ответы звучат как «да нормальные электроды, всегда такими варим» — стоит присмотреться внимательнее. По опыту, именно с этой фразы начинается половина историй про переделку швов после ультразвукового контроля.