6.4.4.1
Plněné elektrody pro svařování nelegovaných a jemnozrnných ocelí s přívodem nebo bez přívodu ochranného plynu (2021)
Ing. Josef Trejtnar
Požadavky n a klasifikaci a značení výše uvedeného druhu plněných elektrod, určených pro svařování značného počtu běžných ocelí jsou specifikovány v nové ČSN EN ISO 17632, která nahradila podobně jako u norem jiných druhů svařovacích materiálů předcházející ČSN EN 758. Tato nová norma stanovuje požadavky na klasifikaci plněných elektrod pro svařování nelegovaných a jemnozrnných ocelí s nejmenší kluzu do 500 MPa nebo s nejmenší pevností do 570 MPa ve stavu po svařování nebo po tepelném zpracování po svařování. Opět, podobně jako jiné normy pro klasifikaci svařovacích materiálů, využívá možnosti klasifikace podle evropského systému – A nebo podle systému pacifického – B. Oba systémy jsou dále stručně popsány. V obou případech klasifikace vychází z vlastností čistého svarového kovu, který vzniká při svařování klasifikovanou plněnou elektrodou s vhodným ochranným plynem. Průměr elektrody je 1,2 mm nebo větší (pokud menší není vyráběn), pro elektrody s vlastní ochranou pak průměr 2,4 mm nebo větší. Pro svařování se nepoužívá pulzní proud, který může vlastnosti svarového kovu ovlivnit.
Každý typ plněné elektrody přitom může být klasifikován s různým ochranným plynem a podle jednoho nebo obou systémů – pak může být použito jedno nebo obě klasifikační označení.
Podle požadavku čtenářů jsou dále doplněny i klasifikace podle norem AWS A5.18 a A5.20., které tuto skupinu plněných elektrod zahrnují. Přesto, že tyto uvedené normy zůstávají stále v platnosti, byla zpracována a odsouhlasena nová souhrnná norma AWS A5.36, jejíž klasifikační výklad byl dále nově zařazen. V přehledu plněných elektrod této kategorie od několika hlavních výrobců pak naleznete jak označení podle původních norem, tak i klasifikace podle uvedené nové normy. Upozorňuji, že ne všichni výrobci tuto novou klasifikaci již akceptovali.
NahoruKlasifikace podle ČSN EN ISO 17632-A
Systém klasifikace -A je založen na hodnotě meze kluzu a průměrné nárazové práce čistého svarového kovu 47 J. Další vysvětlení vyplývá z následujícího příkladu. Jt třeba upozornit na určité rozdíly (naleznete v textu normy) v klasifikaci pro plněné elektrody, určené pro vícevrstvé svařování a pro typy, určené pro jednostranné svary.:
Plněná elektroda: ČSN EN ISO 17632-A T 46 3 1Ni B M21 1 H5
V uvedeném příkladu označení je část T 46 3 1 Ni B M21 částí povinnou, zbytek 1 H5 částí nepovinnou, kterou výrobce nemusí uvádět, protože by bylo nutno specifikovat další podmínky pro svařování.
Význam jednotlivých částí klasifikace je následující:
T – je označení pro plněnou elektrodu
46 – je označení pro pevnostní vlastnosti čistého svarového kovu podle tab.1
3 – udává teplotu, při které je dosažena průměrná nárazová práce 47 J s významem podle tab.2
1Ni - udává chemické složení čistého svarového kovu s významem podle tab.3.
Poznámka: Jednotlivé hodnoty jsou hodnotami maximálními. Obsah Al platí pouze pro plněné elektrody s vlastní ochranou. Jak vyplývá z této tabulky, může tato část klasifikace být i bez označení.
B – je označení pro druh náplně elektrody a pro charakteristiku její strusky.
Vysvětlení podává tab.4
M21 – je označení pro ochranný plyn podle ČSN EN ISO 14175, v tomto případě směsný plyn M21. Pro plněné elektrody pro obloukové svařování bez ochranného plynu (s vlastní ochranou) se použije značení N0
1 – číslice 1 až 5 udávají polohy, které jsou vhodné pro klasifikaci v souladu s normami ČSN EN ISO 17632-1 až 3. Označení poloh je dle ČSN EN ISO 6947 a význam uvádí tab.5.
H5 – písmeno H a číslice 5, 10 resp. 15 udává max. přípustný obsah difúzního vodíku v ml/100g čistého svarového kovu, stanovené měřením podle ČSN EN ISO 3690.
NahoruKlasifikace podle ČSN EN ISO 17632-B
Systém klasifikace podle systému –B výše uvedené normy je založen na pevnosti v tahu čistého svarového kovu a jeho průměrné nárazové práci 27 J při zkušební teplotě. Klasifikace je v řadě detailů od klasifikace podle systému – A rozdílná a tyto odchylky jsou patrné z rozboru klasifikačního značení dle dále uvedeného příkladu:
Plněná elektroda ČSN EN ISO 17632-B – T554T5-1M21A-N2-UH5
kde:
T – označuje plněnou elektrodu
55 – značí pevnostní vlastnosti čistého svarového kovu při vícevrstvém svařování nebo pevnost základního materiálu, použitého pro klasifikaci pro jednostranné svařování s významem podle tab.6
4 – udává teplotu, při které je dosažena minimální nárazová práce 27 J s označením dle tab. 3, shodné s klasifikací podle systému – A
T5-zařazení do jedné ze skupin T1 až T15 resp. TG charakterizuje použití dané plněné elektrody. Charakteristiky jsou popsány v tab.č.7
1 – označuje polohy, pro které je plněná elektroda klasifikována. Na rozdíl od systému
- -
A zde existují jen dvě možnosti: označení "0" znamená pouze polohy PA a PB
- -
označení "1" značí polohy PA, PB, PC, PD,PF nebo PG, nebo PF + PG
M21 – označuje ochranný plyn stejným způsobem jako v systému – A., tj. značkou podle ČSN EN ISO 14175. Navíc umožňuje použití písmene "G", které znamená, že pro klasifikaci byl použit ochranný plyn o složení, které bylo vzájemně dohodnuto s odběratelem
A - znamená, že plněná elektroda byla klasifikována pro svarový kov ve stavu po svařování. Jestliže je klasifikována ve stavu po tepelném zpracování po svařování, je označení písmenem "P". Existuje i možnost, kdy je klasifikace provedena jak pro stav po svařování, tak i pro stav po tepelném zpracování po svařování-v tomto případě je nutno použít oba symboly, tj. "AP"
N2 – tento symbol udává chemické složení čistého svarového kovu v souladu s tab. č.8.
Jak vyplývá z obsahu této tabulky, může být na tomto místě klasifikace i bez označení chemického složeni Zde končí povinné klasifikační značení.
Nepovinná část klasifikace může mít následující části:
U – používá se pouze v případě, kdy nárazové vlastnosti čistého svarového kovu splňují současně i podmínku hodnoty 47 J.
H5 – znamená obsah difúzního vodíku v ml/100g čistého svarového kovu stejně jako v případě klasifikace podle systému – A,
V klasifikaci podle obou systémů ČSN EN ISO 17632 existují i další rozdíly ve způsobu a podmínkách svařování, tepelném zpracování apod. Tyto je nutno zjistit v citované normě.
NahoruKlasifikace podle AWS A5.18
Plněné elektrody s náplní kovového prášku jsou podle této normy chápány jako "kompozitní dráty" a jsou proto klasifikovány obdobným způsobem, jako plné svařovací dráty, tj. podle chemického složení jejich čistého svarového kovu a podle jeho mechanických vlastností.
Způsob klasifikace a značení je vysvětlen již v předchozí kapitole pro plné dráty (MAG, TIG). Na následujícím příkladu jsou vysvětleny jen odchylky a význam nových označení:
E 70C-3M (N) H5
Kde:
E je označení pro plněné elektrody (kompozitní dráty) na rozdíl od značení ER, používaného pro plné dráty
70 označuje minimální pevnost svarového kovu v jednotkách ksí
C – je označení pro plněné elektrody s náplní kovového prášku
3 – resp. 6, G nebo GS charakterizují chemické složení čistého svarového kovu (jestliže je předepsáno) a jeho mechanické vlastnost v souladu s tab. 9 a 10
Jednotlivé hodnoty jsou hodnotami maximálními.
Písmeno “x“ nahrazuje druh ochranného plynu a znamená:“ “C pro 100% CO2, “M“ pro směsný plyn
Označení “S “ znamená, že klasifikace byla provedena z jednovrstvého svaru
M – označení pro ochranný plyn- v tomto případě směsný plyn typu M21, nebo C pro čistý CO2
Pokud je v klasifikačním značení použito (N) znamená to, že daný typ je klasifikován pro oblast použití v nukleární technice, kde jsou rozdílné požadavky na obsahy nečistot a doprovodných prvků, např. obsah síry musí být nižší než 0,08% a obsah fosforu max. 0,012%.
H5 – je pak max. obsah difúzního vodíku ve svarovém kovu ml/100g svarového kovu
Tato klasifikace je postupně nahrazována klasifikací podle AWS A5.36 – viz dále.
NahoruKlasifikace podle AWS A5.20
Podle výše uvedené normy jsou klasifikovány plněné elektrody s tavidlovou náplní. Klasifikační systém je založen na získaných mechanických vlastnostech čistého svarového kovu a odpovídá níže uvedenému příkladu a vysvětlujícím tabulkám: V následujícím příkladu klasifikačního značení
E 71T-1M – J D H5
znamená:
E je obecné označení pro elektrodu pro obloukové svařování
7 je označení pro minimální pevnost v tahu čistého svarového kovu v jednotkách x 10 000 psí – viz tab. 11
Poznámky :Typy E7xT-2C, -2M, E7xT-3, E7xT-10, E7xT-13, E6xT-13,E7xT-14, E6xT-GS a E7xT-G jsou určeny pouze pro jednostranné svary.
1 – označuje vhodnost pro polohu svařování, stejně jako u klasifikace podle ČSN EN ISO 17632-B, tj. "0" pro polohy PA a PB, "1" pro všechny polohy svařování
T – je označení pro tavidlem plněnou elektrodu
1 – číslo 1 až 14 resp. písmena G nebo GS označují vhodnost pro polohu svařování a ostatní svařovací charakteristiky plněné elektrody podle tab.12
Poznámka: Pro polohy svařování platí: “0“ = PA,PB, “1“= PA,PB,PC,PD,PF nebo PG nebo PF + PG
M – označení pro ochranný plyn, použitý pro klasifikaci, v tomto případě směs 75 až 80%Ar + zbytek CO2. Další možné písmeno je "C" pro čistý oxid uhličitý. Pokud toto písmeno chybí, je daná plněná elektroda klasifikována bez ochranného plynu.
Nepovinná část pak může (a nemusí)obsahovat následující sdělení:
J – pokud existuje toto označení, znamená to, že svarový kov má zvýšenou houževnatost a že splňuje podmínku nárazové práce 27 J při –40°C
Písmena "D" resp. "Q" označují, že předepsané mechanické hodnoty svarového kovu jsou dosaženy i při využití nízkého svařovacího příkonu a rychlého ochlazování, resp. vysokého tepelného příkonu a pomalého ochlazování (více v sekci 17 citované normy)
H5 (H10, H15) udávají maximální obsah difúzního vodíku v ml/100g svarového kovu.
Chemické složení čistého svarového kovu se sice v klasifikaci neobjevuje, ale pro některé skupiny jsou stanoveny maximální hodnoty jednotlivých prvků v souladu s tab.13. Pro ostatní neuvedené klasifikované typy není chemické složení specifikováno
Poznámka: hodnota 0,18%C * platí pro svařování v ochr. plynu, pro elektrody s vlastní ochranou je max.0,30%C
Rovněž tato klasifikace je postupně nahrazována klasifikací podle AWS A5.36.
NahoruKlasifikace podle AWS A5.36
Tato nová norma AWS nahrazuje postupně od roku 2012 předchozí dokumenty AWS A5.20 a AWS 5.28, i když tyto dosud platí. Je určena pro plněné elektrody pro svařování nelegovaných a nízkolegovaných ocelí jak s tavidlovou náplní, tak i s náplní kovového prášku, ale určené pro použití s ochranným plynem. Klasifikace je založena na typu náplně elektrody, způsobu ochrany svarového kovu a jeho dosaženého chemického složení a mechanických hodnot včetně údaje o použitelnosti a technologických vlastnostech. Základní schema lze vyznačit následným obecným tvarem:
E 1 2 T 3 - 4 5 6 - 7 - 8 H 9
kde následující indexy označují:
E – je obecné označení pro elektrodu pro svařování
1 – je index, reprezentovaný některým z čísel 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 a 13 podle následující tabulky, které udává minimální hodnoty pevnosti a meze kluzu jimi získaného čistého svarového kovu v jednotkách ksí (MPa)
2 – je označení pro vhodnost použití pro určitou polohu svařování, a to:
0 – pro polohy PA a PB
1 – pro všechny polohy svařování
T – je označení pro plněnou elektrodu
3 - index, charakterizující druh náplně elektrody, způsob ochrany svarového kovu, druh proudu a doporučené polohy svařování.
Doplňující písmeno S doporučuje použití pro zoxydované povrchy svaru.
Přehled označení uvádí následující tabulka:
4 – označení pro druh použitého ochranného plynu podle ČSN EN ISO 14175, tj. např. C1, M21 apod. Pokud označení pro ochranný plyn chybí, jedná se o plněné elektrody s vlastní ochranou.
5 – označení pro stav, ve kterém byly zjišťovány mechanické hodnoty čistého svarového kovu a to takto:
A – stav ihned po svařování
P – stav po tepelném zpracování po svařování dle doporučení této normy
G – stav po tepelném zpracování navrženém výrobcem plněné elektrody
6 – index pro teplotu, při které je dosaženo hodnoty vrubové houževnatosti čistého svarového kovu minimálně 27J s významem podle níže uvedené tabulky
7 – označení pro chemické složení čistého svarového kovu nejčastěji používaných plněných elektrod
Jednotlivé hodnoty jsou hodnotami maximálními.
Údaje pro obsah Al platí pro plněné elektrody s vlastní ochranou
8 – doplňující údaje s ozn. D a Q pro vlastnosti svarového kovu při vysokém příkonu a pomalém ochlazování a naopak, při nízkém příkonu a rychlém ochlazování. Bližší viz v tab.1
H – označení pro difuzní vodík v navařeném kovu
9 – číslo, označující max. množství difuzního vodíku v navařeném kovu svarového kovu a to v mezích max.:
2 - 4 - 8 a 16
ml/100g navařeného kovu
NahoruPříklady klasifikace plněných elektrod pro svařování nelegovaných a jemnozrnných ocelí
Jak je vidět z dále uvedeného přehledu, použití plněných elektrod pro svařování běžných typů ocelí velmi rychle roste a to nejen na úkor obalených elektrod, ale i na úkor běžných plných drátů. Vývojem vzniká i mnoho různých variant, které přizpůsobují jejich použití zcela konkrétním požadavkům uživatelů. Následující přehledy jsou zpracovány z hlediska
původního dělení na plněné elektrody s náplní tavidla a plněné elektrody s náplní kovového prášku. Pokud výrobci udávají již klasifikaci podle AWS A5.36, je doplněna, jinak odpovídá původním normám. Protože výrobců v této skupině je už mnoho, v níže uvedených tabulkách jsou uváděny především ty, jejichž výskyt byl na našem území zjištěn ve větším měřítku. Údaje odpovídají známému stavu k počátku roku 2021.