Электроды Э85 для теплоустойчивых сталей: состав, свойства и регламент применения
Электроды марки Э85 — покрытые металлические электроды для ручной дуговой сварки теплоустойчивых низколегированных сталей перлитного класса, работающих при температурах до 585 C. Наплавленный металл по химсоставу и механическим свойствам соответствует требованиям к сварным соединениям пароперегревательных труб, коллекторов и корпусных деталей энергооборудования. Тип Э85 регламентируется ГОСТ 9467-75; электроды предназначены для сварки сталей марок 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМЛ и аналогичных, эксплуатируемых в условиях ползучести под внутренним давлением пара.
Технические характеристики наплавленного металла
Наплавка обеспечивает регламентированный комплекс свойств после термической обработки — высокого отпуска при 710–750 C. Ключевой параметр — длительная прочность при рабочей температуре, а не только кратковременные механические показатели. Металл шва легирован хромом, молибденом и ванадием, что тормозит коагуляцию карбидов и замедляет ползучесть.
| Показатель | Значение | Условия | Норматив | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести т | 355 МПа | 20 C, после отпуска | ГОСТ 9467-75 | тип Э85 |
| Временное сопротивление в | 490 МПа | 20 C | ГОСТ 9467-75 | — |
| Относительное удлинение 5 | 14 % | 20 C | ГОСТ 9467-75 | — |
| Ударная вязкость KCU | 78 Дж/см | 20 C | ГОСТ 9467-75 | — |
| Содержание Cr | 0,8–1,3 % | наплавленный металл | паспорт партии | стабилизация карбидов |
| Содержание Mo | 0,4–0,7 % | наплавленный металл | паспорт партии | жаропрочность |
| Содержание V | 0,1–0,3 % | наплавленный металл | паспорт партии | сопротивление ползучести |
Покрытие и технология сварки
Электроды Э85 выпускаются преимущественно с рутил-карбонатным или основным (фтористо-кальциевым) покрытием. Основное покрытие требует прокалки при 350–400 C в течение 1–2 ч и обеспечивает низкое содержание водорода в наплавленном металле, что критично для предотвращения холодных трещин в толстостенных соединениях. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности, реже — на переменном токе. Пространственное положение — нижнее и наклонное; для вертикальных швов применяют электроды диаметром 3,0–4,0 мм с пониженной погонной энергией.
Области применения
- Пароперегреватели и конвективные пакеты котельных агрегатов ТЭС и ТЭЦ.
- Коллекторы и трубопроводы острого пара Ду 100–400 мм.
- Корпусные детали арматуры высокого давления (задвижки, клапаны) энергетических установок.
- Сварные соединения роторов и диафрагм паровых турбин.
- Ремонтная наплавка изношенных поверхностей теплообменного оборудования НПЗ.
- Технологические трубопроводы установок каталитического крекинга и гидроочистки.
Регламент термообработки и контроль
Сварные соединения на сталях 12Х1МФ и 15Х1М1Ф после сварки подвергают высокому отпуску при 710–750 C с выдержкой 1 ч на 25 мм толщины, но не менее 30 мин. Скорость нагрева под отпуск — не более 150 C/ч при толщине стенки свыше 25 мм. Контроль качества включает радиографию по ГОСТ 7512, ультразвуковую дефектоскопию и измерение твёрдости металла шва (HB 140–200). Превышение твёрдости указывает на недостаточный отпуск и риск замедленного разрушения.
Условия эксплуатации и ограничения
Наплавленный металл сохраняет работоспособность при длительной эксплуатации до 585 C; при 600 C и выше ресурс резко сокращается из-за интенсивной ползучести. Электроды не предназначены для сварки аустенитных сталей и разнородных соединений без переходных вставок. При сварке в условиях отрицательных температур (ниже 0 C) требуется предварительный подогрев кромок до 150–200 C. Влажность покрытия перед сваркой не должна превышать 0,3 %.
Вопросы и ответы
Для каких марок сталей применяют электроды Э85?
Для теплоустойчивых низколегированных сталей перлитного класса: 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМЛ, 12МХ и их аналогов, эксплуатируемых при температуре до 585 C.
Какой ток и полярность используют при сварке электродами Э85?
Постоянный ток обратной полярности (электрод — плюс). Допускается переменный ток для электродов с рутил-карбонатным покрытием. Род тока указывается в паспорте партии.
Нужна ли термообработка после сварки?
Да. Высокий отпуск при 710–750 C обязателен для снятия остаточных напряжений и формирования требуемой структуры наплавленного металла. Без отпуска возрастает риск холодных трещин.
При какой температуре прокаливают электроды перед сваркой?
Электроды с основным покрытием прокаливают при 350–400 C в течение 1–2 ч. Прокалка снижает содержание водорода и предотвращает пористость шва.
Какой диаметр электродов Э85 доступен?
Стандартный ряд — 2,5; 3,0; 4,0; 5,0 мм. Для корневых швов и вертикальных соединений применяют диаметр 2,5–3,0 мм, для заполнения разделки — 4,0–5,0 мм.
