Lysbuesvejsning uden beskyttelsesgas

Transkript

1 Lysbuesvejsning uden beskyttelsesgas Artiklen omhandler lysbuesvejseprocesser, som ikke kræver beskyttelsesgas. Lysbue og smeltebad beskyttes gennem brug af forskellige mineraler, som danner gasser og slagger under svejsningen. Den vigtigste proces er lysbuesvejsning med beklædte elektroder. Litteraturhenvisning: 1. Killing Handbuch des Lichtbogenschweissen Deutscher Verlag für Schweisstechnik Düsseldorf Holm Die technische Physik der Lichtbogenschweissung Springer Verlag, Berling ESAB SVEJS Af lysbuesvejseprocesser uden beskyttelsesgas skal nævnes: såvel svejser som omgivelser beskyttes mod svejselyset. Lysbuesvejsning med beklædt elektrode er en typisk manuel svejseproces. Elektroden har en begrænset længde. Det giver mange stop og giver en dårlig udnyttelse af arbejdstiden. De mange stop betyder typisk, at lysbuen kun er i gang 25-60% af tiden. Der er forsøgt mange ting for at forbedre produktiviteten af lysbuesvejsning med beklædte elektroder. Produktiviteten kan øges ved at anvende trådelektroder, der kan føres kontinuerligt frem, men det giver vanskeligheder med beklædningen. Dette problem er løst ved den fluxfyldte elektrode og ved pulversvejsning, hvor beklædningen enten befinder sig indvendigt i tråden eller anbringes løst på emneoverfladen. 1. Lysbuesvejsning med beklædte elektroder, SMAW 2. Stativsvejsning med beklædt elektrode 3. Lysbuesvejsning med fluxfyldt tilsatstråd, FCA.W 4. Lysbuesvejsning med skjult elektrode, Elin Hafergut-svejsning 5. Pulversvejsning, SAW Lysbuesvejsning med beklædt elektrode Ved lysbuesvejsning med beklædt elektrode anvendes en elektrode, som består af en kærnetråd af stål, hvorpå der er påført en beklædning. Lysbuen brænder mellem enden af den beklædte elektrode og emnet. Stålkærnen smelter ned og giver det nødvendige tilsatsmateriale. Beklædningen udvikler beskyttelsesgasser under svejsningen beskyttelsesgas og slagge, der beskytter lysbue og smeltebad. Derved kan der fremstilles svejsninger uden luftens skadelige påvirkning. Strømkreds for proces Lysbuesvejsning med beklædte elektrode Under svejsning udvikles svejserøg og et kraftigt lys. Lyset er farligt for øjne og hud. Derfor skal 1

2 Lysbuen brænder mellem en afsmeltende elektrode og emnet. Ved forbrænding og/eller smeltning af en beklædning, som er påført elektroden, opstår der beskyttelsesgasser og slagge, som beskytter smeltebadet. udnyttelse af arbejdstiden. De mange stop betyder typisk, at lysbuen kun er i gang 25 60% af tiden. Lysbuesvejsning med beklædte elektroder (SMAW) anvendes fortrinsvis til svejsning af ulegerede, lavtlegerede og højtlegerede stål i godstykkelser fra ca. 2 mm. Den anvendes til svejsning af stålkonstruktioner, trykbeholdere og skibsbygning samt alle andre lignende konstruktioner fortrinsvis i enkeltstykproduktion eller mindre serier. Ved seriearbejde søges ofte anvendt processer, der er lettere at mekanisere. Skematisk billede af forløbet i lysbuen ved en beklædt elektrode Til venstre små dråber, til højre store dråber Den form for elektroder, der benyttes i dag, blev opfundet og patenteret i 1907 af den svenske ingeniør Oskar Keldberg. Han var den første, der påførte beskyttende stoffer uden på elektroden, idet han dyppede den i en opslemning, hvori der var forskellige mineraler med vandglas som bindemiddel. Med opbygningen af egnede strømkilder vandt elektrodesvejsning størkt frem og nåede sit toppunkt i årene Herefter er processen gået noget tilbage på grund af konkurrencen fra beskyttelsesgassvejseprocesserne. Slaggen, som dannes ved smeltning af beklædningen, lægger sig ovenpå svejsesømmen og beskytter og former svejsesømmen under størkningen. Slaggen skal fjernes efter hver streng. Den er ofte selvløsnende. Lysbuesvejsning med beklædt elektrode er en typisk manuel svejseproces. Elektroden har en begrænset længde på normalt mm. Hvis elektroder bliver væsentlig længere, vil modstanden mod svejsestrømmen, der skal gå gennem dem på langs, blive for stor. Ved meget lange elektroder kan svejseren vanskeligt holde enden af elektroden tilstrækkeligt roligt under svejsningen. Når den er smeltet ned, må lysbuen afbrydes for at skifte til en ny elektrode. Det giver mange stop, som kan medføre risiko for fejl og giver en dårlig En lysbue af bestemt længde i luft kræver en bestemt spænding og strømstyrke. Desuden skal luftstrækningen (lysbuegabet) være eller gøres elektrisk ledende, i modsat fald vil man ikke kunne danne nogen lysbue. Den vil slukkes straks efter tænding. Atmosfærisk luft er ikke elektrisk ledende. Derfor skal der i luftgabet være elektriske ladningsbærere (ioner, elektroner) for at give tilstrækkelig elektrisk ledningsevne. Luftgabet skal være ioniseret. Ved tænding af lysbuen sker en kortvarig kortslutning mellem elektrode og emneoverflade og som følge deraf en kraftig opvarmning. Ved den negative pol (katoden) strømmer der elektroner ud, der med stor hastighed bevæger sig gennem det elektriske felt til den positive pol (anoden). På deres vej støder de sammen med luftatomer/-molekyler. Derved frigøres yderligere elektroner, og resten bliver til positive ioner, der går mod katoden. Ved deres sammenstød med anode og katode frigøres der varme. Ved den stadige strøm af elektroner på grund af svejsespændingen opretholdes ioniseringen. Lysbuen er tændt og stabil. 2

3 Anoden (+pol) bliver normalt varmere end katoden (- pol). Ved svejsning med tyndt beklædte Svejselysbuens metallurgi elektroder er denne kraftigere opvarmning af anoden mest udpræget. Der svejses derfor med minuspol på elektroden for at udnytte varmeudviklingen på emnet. De fleste beklædte elektroder kan nedsmeltes med elektroden tilsluttet såvel +pol som pol. Sure og rutile elektroder tilsluttes dog normalt pol på elektroden og +pol på emnet. De basiske elektroder svejses derimod med +pol på elektroden. Elektrodeleverandøren angiver den anbefalede poling på elektrodepakken. Ved svejsning på vekselstrøm skifter spændingen 100 gange pr. sekund (50Hz) fra plus til minus. Når spændingen falder under et vist niveau, slukkes lysbuen. Ved en ubeklædt elektrode forsvinder ioniseringen straks. Lysbuen kan derefter kun gentændes ved en ny berøring af overfladen eller ved hjælp af en hjælpetænding. Det er på grund af særlige stoffer i beklædningen ioniseringen opretholdes, så der kan svejses på vekselstrøm. Derfor skal man være opmærksom på, om den aktuelle elektrodetype er egnet til at svejse på vekselstrøm. Jernkernen giver det svejsemetal, der skal udfylde svejsefugen. Under nedsmeltningen smelter kernematerialet hurtigere end beklædningen. Det giver det krater, der samler gasudviklingen i en fremadrettet luftstrøm, som er med til at bære dråberne over i smeltebadet. Gasstrømmen er så stor, at den sammen med de elektromagnetiske kræfter pincheffekt kan løfte dråberne, så der kan svejses underop. Dråbestørrelse og antal er afhængig af beklædningens type og tykkelse. En tyk beklædning giver små dråber spray-transfer, mens en tynd beklædning giver store dråber, som kan danne kortslutninger under dråbeoverførelsen. Slaggen overføres enten som en tynd film omkring dråberne eller som separate dråber. Ved de høje temperaturer i lysbuen findes en del af metallet på dampform, som fortættes i smeltebadet, og en del frigøres som svejserøg. De dråber, der dannes i krateret, kommer i tæt berøring med den smeltede beklædning, der overtrækker dråberne med en tynd slaggehinde. Denne tynde hinde kan overføre legeringselementer til dråben. Under dråbetransporten udjævnes legeringsforholdene i dråben. Derfor kan svejsemetalledt oplegeres gennem tilsætningsstoffer i beklædningen. Størkningen sætter ind i overgangszonen mellem smeltebadet og det omgivende ikke-smeltede grundmateriale. Den går hurtigst der, hvor godstykkelsen er størst. Normalt vokser størkningskrystallerne i modsat retning af den, hvor varmen ledes bort. Derfor vokser stangkrystaller ud fra smeltegrænsen vinkelret ind mod svejsningens midte. Krystalvækst vinkelret på denne retning forhindres af krystallerne gensidigt. 3

4 Krystallagenes tykkelse er afhængig af de lokale afkølingshastigheder. Den største afkølingshastighed findes ved grundmaterialet og den mindste i svejsesømmens midte under det varmeisolerende slaggelag. Størkningen sætter ind i overgangszonen mellem smeltebadet og det omgivende ikke-smeltede grundmateriale. Ved størkningen opstår der sejgringer, idet de krystaller, der størkner først, indeholder mindre mængder af legeringsstoffer og u- renheder end de sidst størknede. Den fremadskridende proces medfører, at urenheder skubbes foran ind mod midten af svejsebadet. Det kan medføre, at den centrale del af svejsningen, der størkner sidst, kan have en meget ringe trækstyrke. Ved smalle svejsesømme kan det medføre dannelse af varmerevner. Ved bredere svejsesømme vil krystallerne vokse mere ind i hinanden. Det giver en lynlåseffekt, som mindsker tendens til dannelse af varmrevner. Betegnelser for beklædte elektroder Der er et utal af mulige kombinationer ved fremstilling af beklædningstyper for elektroder til lysbuesvejsning. Normalt holder man sig til fire hovedtyper, men der findes mange varianter, som ikke kan betegnes som rene repræsentanter for den ene eller den anden type. Beklædte elektroder kan inddeles efter Beklædningstykkelse Beklædningstykkelsen beregnes som forholdet mellem elektrodens totale diameter og kærnetrådens diameter (D/d). Der bruges følgende betegnelser tyndt beklædte < 1,2 middeltykt beklædte 1,2 1,55 tyktbeklædte > 1,55 Efter denne opdeling er så godt som alle elektrodetyper i dag tyktbeklædte Beklædnigstype C Cellulose elektroder (organiske) A Sure elektroder R Rutile elektroder B Basiske elektroder Elektroder med en tyndere beklædning er koldsvejsende (store dråber), mens en tykkere beklædning gør elektroder varmsvejsende (små dråber). Koldsvejsende eller varmsvejsende betyder i denne sammenhæng ikke, at temperaturen i svejsningen eller lysbuen virkelig er lavere, men at smeltebadet synes koldere (mere trægtflydende) eller varmere (mere tyndtflydende). De sure, rutile og basiske elektroder findes alle med et ekstra tilskud af jernpulver i beklædningen. Sådanne elektroder kaldes jernpulverelektroder eller højudbytteelektroder. Lysbuespændingen afhænger af elektrodenbeklædningen, ikke mindst dens tykkelse. Den normale lysbuespænding ligger på: Normale elektroder Volt Højudbytteelektroder Volt Indtrængningselektroder Volt Udover grundtyperne findes der i dag en lang række blandingstyper f.eks. AR rutilsure elektroder. Ved de særlig tykt beklædte rutile elektroder anvender man betegnelsen RR Beklædningens formål De opgaver, der skal løses af elektrodens beklædning, er i det væsentligste: 1. Forbedring af ledningsevnen i lysbuen Ved tilsætning af stoffer, der let fordamper og let lader sig ioniser, bliver strømgennemgang lettere og lysbuen stabil. Derved opnås lettelse af tænding forbedring af svejseegenskaberne 2. Dannelse af slagge De smeltede mineraler fra beklædningen overtrækker de enkelte dråber med et tyndt slaggelag og dækker smeltebadet med en hinde, der beskytter mod oxygen, nitrogen og vanddamp. Ocygenindholdet i beklædningen påvirker overfladespændingen og dråbestørrelsen. Slaggen danner den form, hvori smeltebadeet størkner, så dens udflydning og flydeegen 4

5 skaber afgør, om svejsningen bliver jævn og glat eller ru og overhvælvet. Ved legerede materialer, som er hærdetilbøjelige, kan varmeisoleringen fra slaggen modvirke en for hurtig afkøling og utilsigtet hærdning. Derved opnås at slaggen påvirker dråbestørrelse at slaggen beskytter de afsmeltende dråber og det nedsmeltede metal mod luftens skadelige påvirkning at slaggen former den størknede svejsevulst at slaggen modvirker for hurtig afkøling. 3. Dannelse af beskyttelsesgas Beskyttelsesgas i lysbuen dannes ved forbrænding af organiske bestanddele f.eks. cellulose eller ved spaltning af karbonater f.eks. Ca. CO 2 til Ca. O + O 2, hvorved der frigives CO 2, som beskyttelsesgas. Ca. O er brændt kalk, som indgår i slaggen. Derved opnås et beskyttelsesgasdække af lysbue og smeltebad en luftstrøm, som hjælper til med materialetransport. 4. Deoxydering og evt. oplegering Næsten alle beklædningstyper inderholder ferrolegeringer (FeSi, FeMn) Derved opnås at smeltebadet bliver beroliget at poretendens bliver reduceret Fremstilling af beklædte elektroder Beklædte elektroder til svejsning er siden 1928 blevet fremstillet næsten udelukkende med påpresset beklædning. Kernetråden fremstilles af 5,5 6 mm tykke valsede tråde, som efter afrensning for glødeskaller bliver koldtrukket til den ønskede diameter. Efter retning klippes tråden af på længder 250, 350 eller 450 mm afhængig af type og diameter. Kernetrådsdiameter er normalt 1 1,25 2 2,5 3,15(3,25) 4(4,5) 5(5,6) 6,3 mm Når man omtaler en elektrodes størrelse, angiver man altid kernetrådsdiameteren. Kernetrådens sammensætning har stor betydning for svejsningens kvalitet, især dens indhold af mikrolegeringselementer og følgestoffer samt urenheder som svovl, fosfor, nitrogen, aluminium, kobber, arsen og tin. Tråd til kernetråd til ulegerede elektroder fremstilles normalt ens efter Stahl-Eisen-Werkstoffblatt Beklædningsmassen fremstilles af mineraler, kemikalier og ferrolegeringer, som formales fint og blandes i de rette forhold. Bindemiddel i form af vandglas tilsættes. Vandglas er en klar, klæbrig masse af natrium- eller kaliumsilikat. Den indeholder en større mængde vand. I presseriet bliver denne masse anbragt i en elektrodepresse. Kernetrådenskydes ved hjælp af en trådføring ind i pressen, hvor en dyse bestemmer tykkelsen af beklædningslaget. Efter pressen føres den beklædte elektrode ved hjælp af et transportbånd til en tørreovn. Undervejs bliver beklædningen fjernet fra den ende, der er beregnet til at sætte i elekdtrodetangen. Den modsatte ende bliver enset, og der påføres evt. en tændsats. I tørreovnene bliver beklædningen tørret. Temperaturen afhænger af beklædningstypen. Sure og rutile elektroder tørres ved 80 til 150 o C, mens basiske elektroder tørres hårdere ved 300 til 450 o C. Efter tørring mærkes elektroderne og pakkes og er klar til forsendelse. I løbet af processen bliver der udført de nødvendige kvalitetsinspektioner, f.eks. om kernetråden ligger rigtig centreret i beklædnigen. Beklædte elektroder med sur beklædning A Sure elektroder har middeltyk eller tyk beklædning og danner en jernoxyd manganoxyd silikatslagge. Metallurgisk er denne slagge sur. Beklædningen indeholder foruden oxider af jern og/eller mangan en forholdsvis høj procent af deoxydationsmidler. Den størknede slagge er forholdsvis let at fjerne. Den sure elektrodetype har normalt en høj afsmeltningshastighed og kan benyttes med høj strømstyrke. Der kan opnås en stor indsmeltning, især hvis beklædningen er tyk. Elektrodetypern er bedst egnet ovenned, men kan også bruges i andre 5

6 stillinger. Der kan anvendes både jævn- og vekselstrøm. Ved anvendelse af sure elektroder må grundmaterialet have god svejsebarhed, da der ellers kan opstå varmrevner. Følsomheden over for varmrevnedannelse er mest udpræget i stående kantsømme, når kulstofindholdet overstiger 0,24 %, idet beroliget stål er mere følsomt end uberoliget stål. Ligeledes stiger varmerevnetilbøjeligheden, når svovlindholdet er over 0,05% i beroliget stål og over 0,06% i uberoliget stål. Tyndere beklædte sure elektroder svejser forholdsvis koldt og kan derfor overbygge spalter, men sure elektroder er dog ikke egnede til svejsning af bundstrenge. Tykt beklædte sure elektroder er varmsvejsende. Det giver en stor nedsmeltningsydelse, en letløsnende slagge og en meget glat sømoverflade, men på grund af den meget findråbede materialetransport er de ikke egent til stillingssvejsning. På grund af et relativt stort oxydindhold i svejsemetallet er de mekaniske egenskaber og revnesikkerheden begrænset. Det letflydende smeltebad giver tendens til sidekærv. På grund af disse negative egenskaber er den sure elektrode for en stor del afløst af rutil-sure elektroder. Beklædte elektroder med rutilsur beklædning A Rutil-sure elektroder har normalt en tyk beklædning, der danner en slagge, som normalt ermeget tyndtflydende. Egenskaberne ligner meget de sure elektroders. De er dog mindre tilbøjelige til sidekærv. Forskellen ligger i at beklædningen indeholder titandioxyd, normalt dog max. 35%. Beklædte elektroder med rutil beklædning R RR Rutile elektroder indeholder rutil titandioxyd i beklædningen i større mængder > 50% (heri ikke medregnet organisk materiale). Typen adskiller sig fra de rutil-sure-ar-elektroder ved en større slaggemængde, men det er ikke altid let at se forskel, speciel ved middeltyk beklædning. På grund af forskellen i anvendelse og også i de mekaniske egenskaber har man foretaget en underinddeling efter beklædningens tykkelse. R RR Beklædningen er middeltyk. Til tider indeholder den små mængder af cellulose, max 15%. Disse elektroder er speielt egnet til lodret og underop svejsning. Beklædningen er meget tyk. Den kan indeholde cellulose i mængder op til 5%. Slaggen er tæt, men som oftest selvløsnende. Indsmeltningen er lille og smeltebdet letflydende. Normalt anvendes typen kun til stående og liggende kantsømme samt opfyldning af V-sømme. Tendensen til varmrevner er ikke så udpræget som ved sure elektroder, men man må tage hensyn til, at svejsningerne normalt udføres med mindre svejsetykkelser end ved svejsning med sure elektroder. Den maksimale strømstyrke er mindre end ved rutil-sure elektroder. Svejsemetallet fra de højrutile elektroder indeholder umiddelbart efter svejsningen betydelige mængder af hydrogen, som kan medføre lave indsnørings og kontraktionsværdier. Bøjeprøver i lidt stærkere stål kan undertiden brække før opnåelse af den krævede bøjevinkel på 180 o. Efter nogle uger, når hydrogenet er diffunderet ud eller efter en hydrogenfriglødning, er sejhedsværdierne imidlertid i orden. Beklædte elektroder med basisk beklædning B Basiske elektroder har normalt en tyk beklædning, som indeholder betydelige mængder af kalciumkarbonat eller andre basiske karbonater og flusspat, således at elektroderne metallurgisk har en basisk karakter. For at forbedre svejseegenskaberne ved vekselstrømssvejsning er der normalt tilsat betydelige mængder af ikke-basiske bestanddele f.eks. rutil og/eller kvarts. Slaggen er normalt tæt og har som oftest en brun eller mørkebrun farve og et glinsende udseende. Den er som oftest let at fjerne, hvis den ikke er klemt fast. Da den hurtigt flyder op til svejseoverfladen, er slaggeindeslutninger meget sjældne. Denne type elektrode giver en lysbue med middel 6

7 indsmeltning og egner sig til svejsning i alle stillinger. Rene basiske elektroder er ikke velegnet til vekselstrømsvejsning, men svejses normalt på jævnstrøm pluspol. Svejsemetallet fra basiske elektroder har en meget høj slagsejhedsværdi ved lave temperaturer. Det er desuden meget modstandsdygtigt over for varm og koldrevner. Derfor er disse elektroder velegnede til svejsning i store tværsnit og meget stive emner i ulegerede stål. De kan også anbefales til svejsning af lavtlegerede stål og andre stål med højere kulstof og svovlindhold. De basiske elektroder tørres meget hårdt. Derved undgås hydrogen og porøsitet i svejsemetallet, men det betyder, at basiske elektroder skal opbevares tørt. Hvis de allerede har suget fugtighed, skal de omtørres før brug i overensstemmelse med fabrikantens anvisninger (ofte ved o C). Det sikrer også, at svejsemetallet har et lavt hydrogenindhold (< 15 ml/100g svejsemetal) og reducerer faren for hydrogenrevner, hvis stålet har tendens til at hærde i den varmepåvirkede zone. Beklædte elektroder med cellulosebeklædning C Elektroder af cellulosetypern indeholder store mængder brændbare organiske bestanddele i beklædningen, og en spaltning af disse i lysbuen danner en kraftig gasbeskyttelse. Slaggemængden er lille og kan let fjernes. Denne elektrodetype er karakteristisk ved sin store indsmeltning og middelhøje afsmeltningshastighed. Tabet ved sprøjt er temmelig højt, og svejsningens overflade er ru med ujævnt fordelte riller. Disse elektroder er normalt egnet til svejsning i alle stillinger. Højudbytteelektroder En elektrodes udbytte udtrykkes i procent af kernetrådens vægt. Når man i elektrodekataloger ser angivet, at elektroder har et udbytte på 125%, betyder det, at svejsemetallet vejer 1.25 x kernetrådens vægt. Den ekstra jernmængde stammer fra jernpulver i elektrodens beklædning, og denne jernmængde overføres til svejsemetallet sammen med kernetråden. Jernpulveret i beklædningen smeltes ned uden brug af væsentlig større effekt ved hjælp af den overskudsvarme, der er i lysbuen. Højudbytteelektroder kaldes undertiden jernpulverelektroder. Højudbytteelektroder fremstilles normalt med udbytter på %. Der har været fremstillet højudbytteelektroder med udbytte på op til 300%. Elektroder med så høje udbytter kan kun anvendes til opfyldning af svejsninger ovenned og til stående kantsømme. Fordelen ved højudbytteelektroderne er, at de har større afsmeltningshastighed end normale elektroder, op til 3 gange større. Det skyldes, at jernpulveret i beklædningen giver en større beklædningstykkelse. Lysbuespændingen stiger med beklædningstykkelsen, så den samlede effekt bliver større. Det medfører en yderligere forøgelse af afsmeltningsmængden. Nedsmeltningstiden pr. elektrode stiger imidlertid med stigende beklædningstykkelse. Højudbytteelektroder er skyld i, at lysbuesvejsning med beklædte elektroder stadig kan konkurrere med de højproduktive hel- og halvautomatiske svejseprocesser. Celluloseelektroder bruges fortrinsvis til svejsning lodret faldende. Typen har en stor udbredelse i USA, men anvendes i Europa næsten kun til svejsning af rør (Pipelines). Den skarpe lysbue, den kraftige røgudvikling og stort sprøjtab gør celluloseelektroder upopulære til det meste andet svejsearbejde. 7

8 Opbevaring af beklædte elektroder til svejsning Tørreprocedure for almindelige basiske elektroder man ønsker stor sikkerhed mod porer og hydrogen i svejsemetallet, skal de basiske elektroder på svejsestedet være anbragt i varmespande, normalt med en temperatur på ca. 70 o C. Efter ca. 2 4 timer i en sådan varmespand, bør elektroderne omtørres. Det bindemiddel, der normalt anvendes i beklædningen til basiske elektroder, er kaliumvandglas. Efter tørring ved f.eks. 400 o C er der i dette bindemiddel stadig lidt vand, som er kemisk bundet. Ved at anvende et andet bindemiddel, baseret på natriumvandglas, fås ved samme tørring et mindre kemisk bundet vandindhold. En anden fordel ved natriumvandglas er, at det opsuger fugtighed meget langsommere. Ved en blanding af de to typer 70% natriumvandglas og 30% kaliumvandglas fås det optimale forhold for langsom fugtoptagelse, LMA-elektroder. Opbevaring af basiske elektroder Alle elektrodetyper skal opbevares tørt, men visse beklædningstyper er mere tilbøjelige til at optage vand end andre. Især er de basiske elektroder stærkt hygroskopiske. De rutile elektroder opsuger kun langsomt fugtighed, men til gengæld kan den fugtighed, derer i disse elektroder, ikke fjernes ved omtørring uden at skade beklædningen. Derfor må man ved svejsning med rutile elektroder regne med, at der er hydrogen i svejsemetallet. Omtørring af andre elektrodetyper en de basiske er normalt til ingen nytte, i de fleste tilfælde endog til skade for elektroderne. De er alligevel ikke i stand til at frembringe et svejsemetal med lavt hydrogenindhold, og det normale fugtighedsindhold i beklædningen er med til at give en stabil lysbue. Hydrogen i lysbuen forhøjer nemlig lysbuespændingen. Sure og rutile elektroder kan tørres ved ca. 100 o C, hvis de er blevet regulært våde, men normalt bør sådanne elektroder kasseres. Det er vigtigt ved basiske elektroder at have absolut gode opbevaringsforhold. Det betyder, at man ved åbnede pakninger er nødt til at opbevare elektroderne i varmeskab, normalt ved en temperatur over 100 o C. Varmeskabet skal være ventileret, så evt. fugt kan komme ud. Hvis basiske elektroder har været udsat for fugt, kan de omtørres. Det sker efter leverandørens anvisning, normalt ved en temperatur på o C i 0,5 2 timer. Hvor 8

9 Oversigt over Elektrodetyper Sure elektroder Rutil elektroder Basiske elektroder Magnetit Fe 3 O 4 50% Magnetit Fe 3 O 4 10% Flusspat Ca.F 2 45% Kvarts SiO 2 20% Kvarts SiO 2 20% Kvarts SiO 2 10% Kalkspat Ca.Co 3 10% Kalkspat Ca.Co 3 10% Kalkspat Ca.Co 3 40% Rutil TiO 2 45% Rutil TiO 2?? Ferromangan 20% Ferromangan 15% Ferromangan 5% Vandglas Vandglas Vandglas Udover grundtyper er de almindeligste blandingstyper organisk-rutile, rutile-sure og rutil-basiske. Svejseegenskaber for grundtyperne kan sammenstilles som følger: Slaggeegenskaber Grundtype Letflydenhed Slaggeløsning Metallurgisk virkning Sur A Rutil R RR Basisk B letflydende letflydende Sur afbrænding af legeringselementer Trægtflydende Trægtflydende Næsten selvløsnende god Mindre god Let sur Ringe afbrænding Basisk oplegerende varm svejsende Mellemstore dråber findråbet Mellemstore til store dråber kold svejsende Dråbeovergang Findråbet Stillingssvejsning Begrænset mulig Godt egnet Mindre godt egnet Godt egnet Mekaniske egenskaber middelgode gode Meget gode Normer for beklædte elektroder Elektrodebetegnelserne er normeret i EN 499 EN 757 AWS A5.1 AWS A5.4 Beklædte elektroder til manuel lysbuesvejsning af ulegeret og lavtlegeret stål Eks.: EN 499 E 42 5 B 45 H5 Beklædte elektroder til manuel lysbuesvejsning af højstyrkestål Eks.: EN 757 E 62 7 MnlNi 34 H5 Carbon Steel covered arc-welding electrodes Eks.: AWS E 7016 Corrosion-resisting chromium & Cr-Ni covered arcwelding electrodes Eks.: AWS E 316 L-16 9

10 EN 499 Mærkning af beklædte elektroder til manuel lysbuesvejsning af ulegeret og finkornstål (Se original standard for detaljerede oplysninger) E Ni B 1 2 H10 Beklædt elektrode Symbol Symbol Z A R e (min) N/mm R mt N/mm Slagsejhed Min 47 J Ingen krav + 20 o C 0 o C - 20 o C - 30 o C - 40 o C - 50 o C - 60 o C A 5 (min ) % Legerings Kemisk sammensætning symbol Mn Mo Ni Ingen symbol 2,0 - - Mo MnMo 1Ni 2Ni 3Ni Mn1Ni 1NiMo 1,4 > 1,4-2,0 1,4 1,4 1,4 > 1,4 2,0 1,4 0,3 0,6 0,3 0, ,3 0, ,6 1,2 1,8 2,6 >2,6 3,8 0,6 1,2 0,6 1,2 Z Anden godkendt sammensætning Hvis uspecificeret: Mo< 0,2, Ni< 0,3, Cr< 0,2, V< 0,05, Nb< 0,05, Cu< 0,3 H5 H10 H15 Symbol Symbol Symbol A C R RR RC RA RB B Hydrogenindhold ml/100g i svejsemetallet max Stillinger Alle stillinger Alle stillinger undtagen PG Stumpsøm PA, kantsøm PA og PB Stumpsøm og kantsøm PA Som 3 og svejsning PG Udbytte % < 105 < 105 >105 < 125 >105 < 125 >125 < 160 >125 < 160 > 160 > 160 Strømtype AC / DC DC AC / DC DC AC / DC DC AC / DC DC Beklædnings type Sur Cellulose Rutil Rutil tyk beklædt Rutil Cellulose Rutil Sur Rutil Basisk Basisk 10

11 Røgdeklaration for elektroder Røgdeklarationer for beklædte elektroder til svejsning er en oplysning til brugeren om den sundhedsfare, der er indbygget i elektroder i form af røgmængde afhængig af dimension, udbytte og kemisk sammensætning. Pr. 1. Jan trådte loven om røgdeklaration af svejseelektroder i kraft. Den kræver følgende oplysninger angivet på elektrodepakningen: 1. Røgemission g/h Røgemissionen i gram pr. time er den røgmængde, der udvikles ved svejsning med 100% intermittens og med den for elektrodedimmensionen maksimale strømstyrke. 2. GV mg/m 3 Grænseværdien regnes ud fra de analyserede stoffers mængde og GV-værdier 3. NL m 3 /h Nominelt Luftbehov angiver i m< pr. time den teoretiske luftmængde, som ville kunne give en sådan fortynding af røgmængden, at GVværdien ikke ville blive overskredet. 4. Røganalyse i % Svejserøgens sammensætning, angivet i vægtprocent. 5. Røgklasse Røgklassen er fastsat ud fra NL-værdien. Røgklasse 1 angiver den laveste værdi og Røgklasse 7 den højeste. Brug af røgklassificering Røgklassificering giver brugeren et indeks for den grad af sundhedsfare, som er indbygget i elektroden. Man kan sige, at elektrodens potentielle farlighed er angivet med dette tal. En klasse 7 elektrode er værre med hensyn til røg end en klasse 1 elektrode. Klassificering af sundhedsfaren ved elektorderne er baseret på, at al røg bliver indåndet. Udsugning forbedrer arbejdssituationen, så der normalt ikke er nogen sundhedsfare ved svejsning, men det forudsætter selvfølgeligt, at der er udsugningsudstyr, og at det bruges rigtigt. Belægninger, maling og lign. På arbejdsstykket kan forværre situationen. Den aktuelle sundhedsrisiko kan kun afgøres ved en direkte måling, hvor der tages en luftprøve ved svejserens indåndingszone. Røgklasse NL 1 < > > > > > > Valg af beklædt elektrode Styrke Ved valg af beklædt elektrode til svejsning må man sikre sig, at den giver svejsemetal med fornøden styrke, såvel trækstyrke som forlængelse og slagsejhed. For elektroder til svejsning af ulegerede stål vil styrkeegenskaberne fremgå af mærkningen, efter EN 499 f.eks. E 35 3 RR 1 1 Heraf fremgår at svejsemetallet har Flydegrænsen min. 355 N/mm 2 Forlængelsen min. 24% Slagsejhed min. 47 J ved 30 o C Ved valg af elektrodetype til hærdefølsomme stål kan det være vigtigt at sikre sig, at den ikke tilfører svejsemetal og den varmepåvirkede zone hydrogen, som kan være medvirkende til revner (se EN 1011). Svejseegenskaber Svejseegenskaberne er tilknyttet beklædningstyper. De to sidste cifre i elektrodemærkningen giver information om den egnethed til svejsning i forskellige svejsestillinger og strømegnethed. Rutil beklædte elektroder er normalt lette at svejse medog vælges derfor ofte. Rutile og sure elektroder giver ret høje hydrogenindhold i svejsningen. Basiske elektroder regnes for de vanskeligste elektroder at svejse med. De kræver en meget kort lysbue under svejsning. De er ikke særlig lette at 11

12 tænde, men giver svejsemetal medfremragende mekaniske egenskaber. Legering Ved svejsning af andre ståltyper end ulegerede stål er svejsemetallets kemiske egenskaber oftest afgørende for valg af elektrode. Svejsemetallet skal normalt have samme sammensætning som grundmaterialet. Ved sammensvejsning af materialer med forskellige legeringer vælger man normalt elektrodelegering efter det lavest legerede materiale. En undtagelse er dog sammensvejsning af ulegerede og rustfaste stål, hvor man anvender et højtlegeret tilsatsmateriale for at undgå, at svejsemetallet, der er en blanding mellem de to materialer, bliver sammensat på en sådan måde, at det bliver hærdbart. Økonomi En væsentlig faktor ved valg af elektrodetype er svejsehastigheden, målt i nedsmeltet kg/time. Højudbytteelektroder giver normalt en bedre svejseøkonomi end andre elektrodetyper, men de kan normalt kun anvendes i svejsestillingerne ovenned og stående. En hjælp ved vurdering af økonomi fås fra leverandørernes kataloger, hvoraf nedsmeltningstallene fremgår. Ved vurdering af elektrodeøkonomi bør man være opmærksom på proser og tilbud fra forskellige leverandører. Elektrodepriser er normalt udtrykt i kr./kg, hvorved forstås kg indkøbt materiale. Vil man kende prisen på svejsemetallet, skal man tage hensyn til elektrodernes nyttetal, der er et udtryk for, hvor meget der forsvinder i form af slagge, sprøjt og elektrodestumper. Ved svejsning med beklædte elektroder bør svejsere være omhyggelige med at bruge elektroderne helt op, max stumplængde normalt 50 mm. Visse svejsere har den uvane at smide halve elektroder bort. Det medfører et unødig højt forbrug af elektroder, som koster penge, men også et unødigt stort antal stop i svejsningens forløb. Det koster tid. Stop/startsteder er typiske fejlsteder i svejsesømme. 12