Контроль электродов и флюсов

Контроль электродов и флюсов: Обеспечение качества сварных соединений

Введение
Качество сварных соединений в решающей степени зависит от свойств расходуемых материалов – сварочных электродов и флюсов. Их стабильные и соответствующие требованиям характеристики являются обязательным условием получения надежных конструкций. Поэтому комплексный контроль электродов и флюсов на всех этапах – от производства до применения – выступает важнейшей составляющей технологического процесса сварочных работ. Данная статья посвящена ключевым аспектам этого контроля.

1. Объекты испытаний

Объектами контроля и испытаний являются все типы сварочных материалов:

1. Штучные сварочные электроды:
   • Электроды с покрытием для ручной дуговой сварки (РДС): основные, рутиловые, целлюлозные и др. спецтипы.
   • Неплавящиеся электроды: вольфрамовые (чистые, легированные), угольные, графитовые.
2. Сварочная проволока:
   • Сплошная проволока (для механизированной сварки в защитных газах - MIG/MAG и под флюсом - SAW).
   • Порошковая проволока (самозащитная - без газа, и газозащитная).
3. Сварочные флюсы:
   • Плавленые флюсы (стекловидные).
   • Керамические флюсы (агломерированные).
   • Спеченые флюсы.
   • Флюсы для электрошлаковой сварки (ЭШС).
4. Компоненты материалов: Покрытия электродов, шихта для флюсов, металлическая обмазка порошковой проволоки.

2. Область испытаний (Контролируемые параметры)

Основные характеристики, подвергаемые проверке:

• Химический состав:
  • Металла стержня/сердечника электрода или наплавленного металла.
  • Металлургического покрытия электрода.
  • Состава флюса (основные компоненты, легирующие добавки, вредные примеси - S, P).
• Механические свойства наплавленного металла или сварного соединения:
  • Предел прочности при растяжении (временное сопротивление).
  • Предел текучести.
  • Относительное удлинение.
  • Ударная вязкость (при различных температурах).
  • Твердость.
• Технологические свойства:
  • Легкость зажигания и стабильность поддержания дуги.
  • Коэффициент наплавки (для плавящихся электродов/проволоки).
  • Формирование шва (форма валиков, качество чешуек).
  • Отделимость шлаковой корки (для материалов, образующих шлак).
  • Склонность к образованию пор и трещин.
  • Расплавляемость флюса, форма шлакового следа.
• Физико-химические свойства флюса:
  • Гранулометрический состав (размер и форма зерен).
  • Насыпная плотность.
  • Гигроскопичность (влажность, потеря массы при прокаливании).
• Качество изготовления:
  • Геометрия (длина, диаметр электродов/проволоки, толщина покрытия).
  • Целостность покрытия (отсутствие трещин, сколов).
  • Прочность покрытия на разрыв и удар.
  • Соосность стержня и покрытия.
  • Отсутствие посторонних включений в покрытии, стержне или флюсе.
  • Качество поверхности (отсутствие окалины, ржавчины на проволоке, загрязнений на флюсе).

3. Методы испытаний

Для оценки перечисленных характеристик применяются следующие группы методов:

• Лабораторно-химические:
  • Спектральный анализ (эмиссионный, рентгенофлуоресцентный - РФА).
  • Классические химические методы (гравиметрия, титриметрия).
  • Газовый анализ (определение водорода, азота, кислорода).
• Механические испытания:
  • Статические испытания на растяжение (на универсальных испытательных машинах).
  • Испытания на ударный изгиб (маятниковые копры).
  • Измерение твердости (методы Бринелля, Роквелла, Виккерса).
• Металлографические исследования:
  • Макроструктурный анализ (травление шлифов, выявление крупных дефектов, форма проплавления).
  • Микроструктурный анализ (исследование структуры металла под микроскопом, выявление мелких дефектов, фазового состава).
• Технологические пробы:
  • Наплавка валиков на пластину (оценка стабильности дуги, формирования шва, отделимости шлака, внешних дефектов).
  • Сварка образцов типа "Тек" (Tekken Test) или образцов с надрезом (оценка склонности к образованию трещин).
  • Определение коэффициента наплавки.
  • Оценка гигроскопичности флюса.
• Измерительно-контрольные:
  • Измерение геометрических параметров (штангенциркуль, микрометр).
  • Определение прочности покрытия (специальные приспособления).
  • Ситовой анализ флюса (набор калиброванных сит).
  • Определение насыпной плотности флюса.
  • Визуальный и измерительный контроль качества поверхности.

4. Испытательное оборудование

Для проведения испытаний используется специализированное оборудование:

• Для химического анализа: Спектрометры (оптические эмиссионные, РФА), лабораторные печи, аналитические весы, титраторы, установки для вакуумного плавления/экстракции газов.
• Для механических испытаний: Универсальные испытательные машины (разрывные), маятниковые копры для ударных испытаний, твердомеры (Бринелля, Роквелла, Виккерса).
• Для металлографии: Абразивное оборудование (шлифовально-полировальные станки), режущие станки (для изготовления темплетов), микроскопы (световые, стереоскопические), травящие установки, аппараты для нанесения покрытий (для электронной микроскопии).
• Для технологических проб:
  • Сварочные преобразователи/выпрямители/инверторы.
  • Сварочные автоматы и полуавтоматы.
  • Горелки для ручной и механизированной сварки.
  • Стенды для наплавки.
  • Установки для испытания на стойкость к образованию трещин.
• Для измерительно-контрольных операций:
  • Штангенциркули, микрометры, нутромеры.
  • Измерительные приборы для определения прочности покрытия электродов.
  • Наборы стандартных сит с встряхивателем.
  • Приборы для определения насыпной плотности сыпучих материалов.
  • Контрольные пластины, шаблоны.
  • Лупы, микроскопы для визуального контроля.

Заключение

Контроль сварочных электродов и флюсов представляет собой комплексную систему взаимосвязанных испытаний, направленных на гарантированное обеспечение их соответствия требованиям нормативно-технической документации (ГОСТам, ТУ, спецификациям проектов). Регулярное проведение контрольно-испытательных мероприятий позволяет:

1. Предупредить использование некондиционных материалов.
2. Обеспечить стабильное качество сварных соединений.
3. Повысить надежность и долговечность сварных конструкций.
4. Оптимизировать технологические процессы сварки.
5. Снизить риск возникновения дефектов и брака.

Постоянное совершенствование методов и оборудования для испытаний сварочных материалов является залогом прогресса в сварочном производстве и повышения уровня промышленной безопасности.