Чем электроды УОНИ отличаются от электродов МР-3
Чем электроды УОНИ отличаются от электродов МР-3Сварочный электрод — это металлический стержень, который способен проводить электрический ток к свариваемой заготовке. Таким образом, по сути, образуется короткое замыкание, которое сопровождается большой температурой, вследствие чего и плавится металл.
Электроды бывают плавящегося и неплавящегося типа. Те электроды, на которых присутствует специальная обмазка, являются плавящимися, и именно они при расплавлении заполняют собой сварную ванну. На сегодняшнее время существуют различные электроды для сварки.
Огромной популярностью пользуются такие рутиловые электроды, как УОНИ и МР-3. В данной статье сайта ММА сварка для начинающих mmasvarka.ru будет рассказано о том, чем отличаются эти электроды и где их предпочтительно использовать при сварке металлов.
Электроды УОНИ
Данный вид электродов применяется в тех случаях, когда к сварке предъявляются особые требования.
Наиболее популярные марки этих электродов, это УОНИ 13/55 и УОНИ 13/45. Первые используются для сварки конструкций, которые будут подвергаться в процессе эксплуатации динамическим нагрузкам, а вторые, при эксплуатации в условиях сильного холода. Главное требование при работе с электродами УОНИ, это хорошая подготовка поверхности для сварки, на ней не должно быть какой-либо ржавчины или жирных пятен от масла.
Электроды МР-3
Также популярный на сегодняшнее время вид электродов, который применяется исключительно для сварки углеродистых сталей. Электроды МР-3 отлично варят удлинённой дугой, им не страшна ржавая поверхность и даже повышенная влажность.
Самой ходовой маркой этих электродов, является марка МР-3. Данные электроды обеспечивают надежное сварное соединение и гарантируют качественный и прочный шов. Также немаловажным преимуществом электродов МР-3 является и то, что они могут работать с любым током и даже обратной полярности.
Чем электроды УОНИ отличаются от электродов МР-3
Итак, подобьем все вышесказанное и рассмотрим, чем отличаются электроды МР-3 от УОНИ:
- У электродов МР-3 рутиловое покрытие, в то время как у электродов УОНИ — основное;
- Сварка электродами МР-3 возможна как на постоянном, так и на переменном токе любой полярности. Варить электродами УОНИ можно только на постоянном токе обратной последовательности;
- Электроды МР-3 менее требовательны к подготовке свариваемого металла, чем электроды УОНИ. И если перед сваркой электродами МР-3 можно не очищать металл от ржавчины, то в случае работы с электродами УОНИ, делать это нужно обязательно.
Кроме того, существенные отличия электродов МР-3 и УОНИ заключаются в условиях проведения сварочных работ.
Так, например, электродами МР-3 можно варить даже при сильной влажности, поскольку она им не страшна, в то время, как электроды УОНИ, намного чувствительнее к влаге.
Поделиться в соцсетях
Электроды УОНИ или МР-3: что лучше выбрать, чем отличаются | Сварка и Пайка
Электроды выбираются максимально близкие к составу металла для сварки. Сталь нельзя варить электродами по алюминию, и наоборот.
В свою очередь существуют плавящиеся электроды, те, что с обмазкой, и неплавящиеся, без обмазки. Для изготовления неплавящихся электродов применяется вольфрам, отсюда и название — вольфрамовые электроды.
Среди многочисленных марок электродов наибольшей популярностью пользуются электроды УОНИ и МР-3. И та, и другая марка электродов применяется для сварки ответственных конструкций из низколегированных и углеродистых сталей.
Тем не менее, несмотря на это, они имеют отличие. Узнать, какое именно, вы сможете из данной статьи.
Электроды УОНИ или МР-3 — что лучше выбрать
Все электроды отличаются видом металла, из которого изготавливается стержень и составом обмазки. Так же, как было упомянуто выше, бывают электроды и вовсе без обмазки, так называемые — неплавящиеся электроды, которые получили наибольшее применение в аргонодуговой сварке.
Самые популярные марки электродов, это электроды УОНИ и МР-3. Варить ими можно ответственные конструкции, которые изготовлены из стали с большим содержанием углерода. Одно из существенных отличий электродов МР-3 от УОНИ заключается в том, что они не так сильно боятся влаги.
Также для сварки электродами УОНИ нужно качественно подготовить свариваемую поверхность и кромки заготовок, в то время как электроды МР-3 менее капризные в данном плане. Кроме всего вышеперечисленного, электроды МР-3 наиболее популярны при сварке трубопроводов.
Чем отличаются электроды УОНИ от МР-3
Ниже вашему вниманию будут представлены основные отличия электродов УОНИ от МР-3:
Тип покрытия : электроды МР-3 имеют рутиловое покрытие. Рутил является неплохим проводником электрического тока, поэтому все рутиловые электроды имеют лёгкий розжиг дуги. Хорошо зажигаются они и повторно, чего не скажешь про электроды с основным покрытием.
В свою очередь электроды УОНИ имеют именно основной тип покрытия. Поэтому первое отличие электродов УОНИ от электродов МР-3 заключается в типе обмазки.
Сварочный ток : для сварки электродами МР-3 подходит как переменный ток, так и постоянный. Кроме того варить рутиловыми электродами можно на любой полярности. Этого нельзя сказать про электроды УОНИ. Варить ими можно только на постоянном токе обратной полярности .
Многие начинающие сварщики как раз и сталкиваются с основной проблемой при сварке электродами УОНИ, они не знают, какой ток, и какая полярность нужна.
Условия работы : варить электродам МР-3 можно ржавый и грязный металл, то есть, плохо подготовленный к свариванию. Рутиловые электроды хорошо разжигаются и так, чего не скажешь, про основные электроды. Так же, как было сказано выше, электроды МР-3 менее чувствительны к влаге, чем электроды УОНИ.
Вам также может понравиться:
О бедном электроде замолвите слово или МР-3 против УОНИ — Записки странствующего слесаря
Мне постоянно присылают вопросы с просьбой объяснить, почему в кругах гаражных кулибиных считается, что конкретные пацаны должны варить только электродами марки УОНИ, а все остальные электроды, особенно МР-3, это чисто для лохов. Объяснить логику конкретных пацанов я не смогу, но со своей колокольни вопрос попробую разобрать.Начнем с маркировки. Обычно на пачке с электродами не просто кратко написано «УОНИ 13/45», а нарисовано что-то типа такой дроби:
Э42А — УОНИ-13/45 — 3,0 — УД
Е 412(4) — Б20
Что же это значит? Давайте обратимся к ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75 и посмотрим.
Числитель дроби:
Первая группа букв и цифр, тип электрода, у нас они Э42А — тут самое интересное это две цифры после буквы Э, они показывают прочность металла шва на разрыв в десятках МПа, в нашем примере оно 420 МПа.
Вторая группа букв и цифр, марка электрода — тут все просто, что написано, то и есть, в данном случае УОНИ-13/45.
Третья группа цифр, диаметр электрода — если написано 3,0, значит электрод диаметром 3 мм, тоже все просто.
Четвертая группа букв. Первая буква — назначение электрода: У — для сварки обычных углеродистых и низколегированных конструкционных сталей; Л — для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 60 кгс/мм2; Т — для сварки теплоустойчивых сталей; В — для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами; Н — для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. Вторая буква — толщина покрытия: М — с тонким покрытием; С — со средним покрытием; Д — с толстым покрытием; Г — с особо толстым покрытием. У нас в примере это буквы УД — получается «для сварки обычных сталей», «покрытие толстое».
Знаменатель дроби:
Первая группа букв и цифр, в нашем примере Е 412(4) — это индексы характеристик наплавленного металла шва, это очень сложно и для любительской сварки совершенно не нужно, разбирать не будем.
Вторая группа букв и цифр. Первая буква — тип покрытия электрода: А — кислое покрытие; Б — основное покрытие; Ц — целлюлозное покрытие; Р — рутиловое покрытие; П — прочие покрытия. При покрытии смешанного вида — сочетание двух букв. Если в составе покрытия содержится железный порошок в количестве более 20% — добавляется буква Ж. Второй знак, цифра — показывает, в каких пространственных положениях можно производить сварку швов данными электродами: 1 — в любом положении; 2 — любое положение шва, кроме вертикального сверх вниз; 3 — нижнее положение, горизонтальное на вертикальной плоскости и вертикальное снизу вверх; 4 — только нижнее положение. Третья цифра — напряжение холостого хода сварочного аппарата и полярность: 0 — только постоянный ток обратной полярности; 1 — 50 вольт переменного тока или постоянный ток любая полярность; 2 — 50 вольт переменного тока или постоянный ток прямая полярность; 3 — 50 вольт переменного тока или постоянный ток обратная обратная полярность; 4 — 70 вольт переменного тока или постоянный ток любая полярность; 5 — 70 вольт переменного тока или постоянный ток прямая полярность; 6 — 70 вольт переменного тока или постоянный ток обратная обратная полярность; 7 — 90 вольт переменного тока или постоянный ток любая полярность; 8 — 90 вольт переменного тока или постоянный ток прямая полярность; 9 — 90 вольт переменного тока или постоянный ток обратная обратная полярность. В нашем примере Б20 — «основное покрытие», «сваривать можно в любом положении, кроме вертикального сверху вниз», «только постоянный ток обратной полярности, холостой ход около 70 вольт». Примечания: цифра «0» обычно подразумевает среднее напряжении холостого хода, около 70 вольт постоянного тока; прямая полярность — минус на электрододержатель, плюс на изделие; обратная полярность — плюс на электрододержатель, минус на изделие. Требование соблюдать полярность вытекает из разного выделения тепла на катоде «-» и аноде «+», на аноде тепла выделяется в разы больше, чем на катоде, и это учитывается при разработке электродов.
А вот так полностью обозначаются электроды плебейского семейства МР-3, в частности МР-3С:
Э46 — МР-3С — 3,0 — УД
Е 431(3) — РЦ13
Найдем отличия в интересующих нас группах:
Первая группа букв и цифр числителя: УОНИ 13/45 — Э42А, МР-3С — Э46.
Последняя группа букв и цифр знаменателя: УОНИ 13/45 — Б20, МР-3С — РЦ13.
Расшифруем и сравним: шов сваренный электродами МР-3С прочнее шва, сваренного электродами УОНИ 13/45. Основное покрытие УОНИ 13/45 предъявляет повышенные требования к разделке и чистоте свариваемых кромок, вреднее для дыхательных органов сварщика, чем рутил-целлюлозное покрытие МР-3С. По пространственному положение шва УОНИ 13/45 имеют ограничения, МР-3С — без ограничений. По требованию к сварочному аппарату УОНИ 13/45 требуют только постоянный ток с напряжением ХХ около 70 вольт, а МР-3С могут свободно применяться как на постоянном, так и на переменном токе, и при этом будут гораздо лучше зажигаться и стабильнее гореть на бытовых сварочных аппаратах, имеющих низкое напряжение холостого хода около 50 вольт.
Так же посмотрим в Википедии прочность на разрыв для конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества типа Ст3, из которой и делаются всякие уголки, швеллеры, двутавры, трубы, арматура и прочие штуки, широко применяющиеся в дачно-гаражном строительстве, предел этот там указан 373 — 412 МПа. И УОНИ 13/45, и тем более МР-3С, дадут прочность шва выше, чем сам свариваемый металл. В быту нет никакой нужды гоняться за электродами, дающими какую-то экстраординарную прочность.
Вывод: электроды из первой половины 20 века марки УОНИ 13/45 значительно уступают современным электродам МР-3С при сварке изделий общего назначения типа водопровода или отопления из обычных труб, заборов и ворот для гаражей, силовых бамперов для джипов и остальных бытовых поделок.
Еще множество полезных сведений о сварке можно почерпнуть здесь: http://www.udarnik-truda.ru/workshop/welding/welding.htm
Сварочные электроды УОНИ. Характеристики марок 13-45 и 13-55
Применение электродов УОНИ
Электроды сварочные УОНИ применяют для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 50 кгс/мм2, когда к металлу сварных швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости. Электроды марки УОНИ находят применение при сваркеэлементов ответственных металлоконструкций, подверженных в процессе их эксплуатации динамическим нагрузкам в условиях низких температур.
Маркировка
В документации, согласно требованиям ГОСТ 9466—75, для обозначения, например, марки УОНИ 13/45 сварочных электродов применяется такая форма записи:
УОНИИ—13/45—3,0 ГОСТ 9466—75
На этикетках или маркировках коробок, пачек и ящиков со сварочными электродами условные обозначения приведены более подробно. Пример условного обозначения электродов типа Э46А по ГОСТ 9467—75, марки УОНИ—13/45, диаметром 3,0 мм, для сварки углеродистых и низколегированных сталей (У), с толстым покрытием (Д), с установленной по ГОСТ 9467—75 группой индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва, 43 2 (5), с основным покрытием Б, для сварки во всех пространственных положениях 1, на постоянном токе обратной полярности 0, приведен ниже:
Э46А—УОНИИ—13/45—3,0—УД/ Е 43 2 (5) Б—10 ГОСТ 9466—75, ГОСТ 9467—75
Сварочные работы
Сварочные электроды УОНИ 13/45 и УОНИ 13/55 после хранения в нормальных условиях не требуют прокалки перед выполнением сварочных работ. Прокалка электродов в течение одного часа при температуре 300-350С0 необходима в том случае, если покрытие имеет влажность выше 0,3%.
Для получения качественного шва места сварки предварительно хорошо зачищают. Сварку швов проводят по короткой дуге. Процесс сварки характеризуется легким начальным зажиганием и сопровождается стабильным горением дуги с формированием качественного сварного шва. При высококвалифицированном проведении процесса сварки потери металла от разбрызгивания сведены к минимуму. Шлаковая корка с готовых швов отделяется легко.
Сварочные электроды УОНИ 13/45 и УОНИ 13/55 изготавливаются с размерами диаметров от 2,0 мм до 6,0 мм и длиной электрода от 300 мм до 450 мм. На контактный торец электродов диаметром 3 мм (электроды УОНИ 3) и выше нанесено специальное ионизирующее покрытие, обеспечивающее легкий первоначальный розжиг. Наиболее востребованы потребителями сварочные электроды УОНИ 3 и сварочные электроды УОНИ 4.Товары каталога:
Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.

Какие сварочные материалы выбрать?
Сначала необходимо определиться для каких целей будут приобретаться сварочные электроды, на каком сварочном оборудовании будет выполняться работа, квалификация сварщика тоже имеет большое значение.
Приобретая сварочные расходные материалы в ТД «Дока» Вы можете быть уверены, что покупаете качественную продукцию проверенную временем по доступной цене.
В нашем магазине представлен достаточно широкий ассортимент самых «ходовых» электродов, как для ручной дуговой сварки, так и неплавящихся вольфрамовых электродов для аргонодуговой сварки. Кроме того, всегда в наличии порошковая и сплошная омедненная сварочная проволока, которая, если как следует окунуться в теорию, тоже является электродом.
Электроды МР3, МР3-С
В частном хозяйстве, на даче, в загородном доме, «заборостроении» Вам несомненно наиболее подойдут рутиловые (обмазка электродов на основе природного минерала – рутила) отечественные электроды МР-3, МР-3С (синие). Лучше всего приобрести диаметром 3 мм, так как они наиболее универсальные и в принципе ими можно выполнять 90% всех мыслимых работ в частном хозяйстве.
Также в продаже и электроды диаметром 2; 2,5; 4 и 5 мм в фасовке по 1 и 5 кг. МР3-С визуально отличаются от МР-3 цветом обмазки, они синие, благодаря введению в обмазку ионизирующих добавок, позволяющих легко зажигать дугу на бытовых сварочных аппаратах с низким напряжением холостого хода. Данные электроды предназначены как для работы на переменном токе (трансформаторы), так и на постоянном токе обратной полярности (инверторы, выпрямители). Электроды не требуют тщательной подготовки свариваемых поверхностей под сварку, ими можно работать даже по ржавчине. МР-3, МР-3С достаточно текучи, ввиду этого сварка производиться «в отрыв».
Электроды УОНИ
Для ответственных конструкций рекомендуем применять сварочные электроды УОНИ-13/55, предназначенные для работы на постоянном токе обратной полярности. Это электроды с основным покрытием, изобретенным в СССР в 1938 году, которое значительно улучшает металлургические процессы во время сварки.
И для рутиловых электродов МР3, МР3-С и особенно для электродов с основным покрытием УОНИ-13/55 крайне рекомендуется соблюдать правила хранения сварочных материалов, а также прокаливать их перед сваркой. Это значительно упрощает поджиг и сварку, улучшает технологические свойства электродов и, соответственно, влияет на результат – качество и внешний вид сварного шва, прочность конструкции. Для сушки и прокалки электродов используют специальные термопеналы и прокалочные печи.
Вольфрамовые электроды
В случае если Вы являетесь счастливым обладателем аппарата для аргонодуговой сварки, то Вам определенно потребуются электроды, позволяющие выполнять качественные, «литые» швы. Мы рады предложить Вам вольфрамовые лантанированные WL-20 (синие), WL-15 (золотистые) и торированные WT-20 (красные) электроды диаметром 1; 1,6; 2; 2,4; 3; 3,2 и 4 мм, что позволяет выполнять любые сварочные работы в среде аргона. Электроды упакованы в удобную, практичную коробочку по 10 шт. Универсальные вольфрамовые электроды WL-20, WL-15 предназначены для сварки на переменном и постоянном токе. Добавление 1,5-2,0% оксида лантана увеличивает максимальный ток. Износ электрода примерно на 50% меньше, чем у чистого вольфрамового электрода.
Вольфрамовые торированные электроды WT-20 предназначена для сварки углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей, титана, меди и их сплавов на постоянном токе. Торированные электроды обладают повышенной износостойкостью, долгое время сохраняют форму заточки даже при больших сварочных токах.
Рекомендуем также использование специальной машинки для заточки вольфрамовых электродов.
Порошковая проволока
Все более популярной становится полуавтоматическая сварка, медленно, но верно вытесняя ручную дуговую покрытыми электродами. Во многом это происходит ввиду появления доступных по цене порошковых сварочных проволок, так как их использование позволяет исключить использование баллона с защитным газом, редуктора и шлангов, что делает возможным применять в частном хозяйстве и на небольшом предприятии компактный полуавтомат наравне с инвертором для ручной дуговой сварки. В нашем магазине представлена качественная порошковая проволока E71T-GS диаметром 0,8 мм в катушках по 0,45; 0,8; 1 и 5 кг, позволяющая вести сварку во всех пространственных положениях, обеспечивая высокое качества шва при минимальном разбрызгивании.
Омедненная проволока
При больших объемах сварочных работ, использование порошковой проволоки возможно будет нецелесообразным. В этом случае, как правило, используют классический вариант с омедненной сварочной проволокой и защитным газом. Всегда в наличии для Вас сплошная омедненная сварочная проволока ER 70S-6 (аналог СВ-08Г2С-О) диаметром 0,8; 1; 1,2; 1,6 мм в катушках по 5 и 15 кг.
Если же у Вас еще нет в хозяйстве / на производстве сварочного полуавтомата, то Вы можете ознакомиться и при желании приобрести качественное и недорогое оборудование у нас.
Копирование контента без указания ссылки на первоисточник ЗАПРЕЩЕНО.
Марка российских электродов |
Тип наплавленного металла |
Рекомендуемый аналог фирмы ESAB |
Электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей |
||
АНО-4 |
Э46 |
OK 46. |
Электроды для сварки легированных, высокопрочных и теплоустойчивых сталей |
||
АНО-ТМ/Н |
Э50А |
ОК 73. |
Электроды для сварки нержавеющих и жаростойких сталей |
||
АНВ-23 |
08Х20Н9Г2Б |
ОК 61.41 |
Электроды для сварки трудносвариваемых сталей и разнородных сварных соединений |
||
АНВ-27 |
12Х12Н7Г15 |
OK 67. |
Электроды для сварки чугуна и сплавов на основе никеля |
||
АНЖР-1 |
08Х25Н60М10Г2 |
OK 92.45 |
Электроды для сварки меди и ее сплавов |
||
АНЦ/ОЗМ-3 |
медь |
ОК 94.25 |
Электроды для сварки алюминия и его сплавов |
||
ОЗА-1 |
«алюминий |
ОК 96. |
Электроды для строжки и резки |
||
АНР-2М |
резка, строжка |
OK 21.03 |
Электроды для наплавки и ремонта деталей из марганцовистых, инструментальных и теплоустойчивых сталей |
||
ОЗЛ-21 |
02Х21Н60М15ВЗ |
OK 92.35 |
Сварочные электроды МР-3. Новости компании «ООО «Профессионал Групп Самара»»
МР-3 Сварочные электроды с рутиловым покрытием для опытных и начинающих сварщиков! Легко варить, гладкий шов, не требует прокалки. Сварка по ржавчине, влажному и загрязненному металлу.
ПРОИЗВЕДЕНО В РОССИИ.
Тип покрытия – рутилово-основное.
Электроды МР-3 Универсальные электроды широкого применения. предназначенные для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей с временным сопротивлением до 490 МПа во всех пространственных положениях, кроме вертикали на спуск на постоянном токе любой полярности и переменном токе.
Электроды позволяют выполнять сварку по увеличенным зазорам. В отличие от большинства рутиловых электродов, МР-3 рекомендуются для сварки на форсированных режимах, благодаря чему имеют повышенную производительность процесса. Сварку рекомендуется выполнять на короткой или средней длине дуги. Повышенная энергия дуги гарантирует провар.
Прокалка не требуется. В случае потери сварочно-технологических свойств из-за набора обмазкой высокой влажности, электроды следует просушить при 70-90°С, 30 минут.
Ток: ~ / = (+)
Пространственные положения при сварке: 1, 2, 3, 4, 6
Напряжение холостого хода: 65В
Режимы прокалки: 150-180°С, 60 мин
Преимущества сварочных электродов МР-3 производства ESAB:
- Легко варить, гладкий шов, не требует прокалки
- Сварка во всех пространственных положениях, включая вертикальное на спуск
- Улучшенные характеристики при сварке в нижнем положении
- Хорошо поджигаются, в том числе повторно
- Сварка по ржавчине, влажному и загрязненному металлу
- Варят в широких зазорах, в узких местах и углах
- Сварка листов с гальваническим покрытием
- Идеальны для прихвток коротких и корневых швов
Области применения
- Гражданское строительство
- Энергетика
- Ремонт сельскохозяйственной техники
- Ремонтные мастерские
- Трубопроводы горячей и холодной воды
- Газовые трубопроводы низкого давления
- Листы, профили, трубы из конструкционной стали
- Хобби, гараж, дача
MR-3 2.![]() | 4595202WM0 |
MR-3 2.0x300mm 1kg | 4595202WZ0 |
MR-3 3.0x350mm | 4595303WM0 |
MR-3 3.0x350mm 1kg | 4595303WZ0 |
MR-3 4.0x450mm | 4595404WM0 |
MR-3 5.0x450mm | 4595504WM0 |
Характеристика частиц дыма, образующихся при дуговой сварке различными покрытыми электродами
Реферат
Дуговая сварка считается рискованной процедурой, так как при сварке образуется опасный для здоровья человека дым. В этом исследовании основное внимание уделяется ключевым характеристикам, а также моделям рассеивания сварочного дыма в рабочей зоне. Промышленные и широко применяемые типы электродов с различными типами покрытия (рутиловым, основным, кислотным и рутил-целлюлозным) были использованы в серии экспериментов по дуговой сварке при электрическом токе 100 и 150 ампер.Согласно результатам этого исследования, максимальные уровни загрязнения частицами фракции PM 10 наблюдаются в рабочем пространстве во время операций дуговой сварки. Независимо от типа используемых электродов, трехмерные модели рассеивания частиц РМ 10 в плоскости пола демонстрируют гофрированную морфологию, а также демонстрируют высокие концентрации частиц РМ 10 на расстояниях 0–3 м и 4–5 м от источник выбросов. Морфология этих частиц представлена твердыми и полыми сферами, структурами «ядро-оболочка», перфорированными сферами, пластинами с острыми краями, агломератами древовидной (коралловой) формы.Наконец, также показан и описан бифракционный механизм образования дымовых частиц для этого типа электродов. В статье представлены результаты, демонстрирующие опасность процесса дуговой сварки для здоровья человека. Представленные результаты характеризации ВФ улучшают наше понимание рисков, которые эти операции представляют для здоровья человека, и могут усилить потребность в их контроле и смягчении.
Введение
Сильный нагрев, типичный для сварочных операций, является причиной высоких уровней концентрации дыма в промышленных зонах. Дым состоит из переносимых по воздуху частиц металла или оксида металла, которые конденсируются из пара. В свою очередь, пары образуются в результате интенсивного высокотемпературного горения и улетучивания металла, флюса и легирующих элементов 1 . Во время этих процессов 1–3% массы электрода превращается в пары, а элементный состав сварочного дыма (WF) обычно определяется элементным составом электрода и свариваемого материала 2 . Основываясь на том факте, что осаждение частиц WF не происходит мгновенно, различия в этом процессе для нано- и микрочастиц объясняют их длительное состояние суспензии 3 .Низкая скорость осаждения мелких частиц ВФ (≤0,08 м / с) вызывает их равномерное рассеивание в рабочем пространстве, что требует соблюдения правил, обеспечивающих здоровье и безопасность таких рабочих 4 . Более того, эти частицы легко подвергаются воздействию воздушного потока и могут распространяться далеко за пределы рабочей зоны 2 , а также поглощаться телом сварщика 5 .
Основными компонентами ВС являются оксиды железа, марганца и кремния (~ 41, 18 и 6% соответственно), а также хром 6 , 7 .Проникновение токсичных соединений WF в организм человека через дыхательные пути связано с опасными последствиями для здоровья сварщиков. Биологическая опасность ВФ из-за окисления компонентов хорошо известна 5 .
Модернизация мер безопасности, в свою очередь, невозможна без детальной информации об образовании ВФ (в частности, фракции мелких частиц PM 10 ), их морфологии и элементном составе, а также модели рассеяние в пространстве рабочей зоны 8 , 9 .Меньшие размеры WF в диапазоне наноразмеров (<0,1 мкм) представляют больший риск для здоровья человека. Предыдущие исследования продемонстрировали способность наночастиц перемещаться даже в центральную нервную систему (ЦНС) 10 — 12 .
По литературным данным характеристики ВФ зависят от типа покрытия электрода 2 , 13 — 15 . Кроме того, другие исследования показали, что размеры частиц и дисперсия WF зависят от комбинации других параметров, таких как условия сварки, методы сварки, а также методы анализа 3 , 7 , 14 — 17 .Согласно большинству исследований, при переменном химическом составе частиц размер первичных частиц ВФ составляет от 10 до 200 нм, а размер их агломератов — от 100 нм до нескольких мкм 3 , 6 , 7 , 14 , 15 , 17 — 19 . Кроме того, сообщалось, что основное внимание при изучении дисперсии частиц ВТ должно быть связано с фактической зоной дыхания рабочих 9 , 20 — 22 .Возможные геометрические формы (3D-модели) распределения WF по размерам ранее не сообщались. Сегодня нет единой точки зрения на взаимосвязь между параметрами сварки, такими как сила тока и уровни WF; некоторые авторы фиксируют снижение уровня паров при увеличении силы тока 13 .
Согласно другим источникам, сила тока, приложенная к сварочной дуге, пропорциональна температуре расплавленного металла, которая влияет на интенсивность их испарения и образования паров (и, следовательно, дыма) 3 .
В этом исследовании основное внимание уделяется ключевым характеристикам, а также моделям рассеивания WF в рабочей зоне на примере дуговой сварки стандартными электродами с различными типами покрытия. Такие исследования необходимы для первоначальной оценки риска для здоровья и токсичности электродов с целью минимизации уровней сварочных паров (дыма).
Материалы и методы
Методы отбора проб ВФ в пространстве рабочей зоны
Все эксперименты проводились на кафедре сварки Инженерного факультета Дальневосточного федерального университета.Эксперименты проводились в изолированном помещении площадью 60 м 2 (7,5 м × 8 м) без естественной и механической вентиляции.
Перед началом процесса сварки пластиковые (ПВХ) контейнеры с 2,7 литрами деионизированной воды были размещены по линии пола и по высоте, как описано ниже. Они размещались на линии пола на отметке 0,0 в трех направлениях (↓ S, ← W, → E) и с шагом 1 м от сварочной рамы (ее центр принимается за центр координат (рис.) и по высоте ↑ H — с шагом 0,5 м от столешницы сварочной рамы (H = 0,8 м от линии пола). В ходе сварочных экспериментов пробы воздуха отбирались из 20 различных точек лабораторного пространства (по 5 в каждом направлении) (рис.). Этот метод оценки применялся ранее. 23 , 24 .
Методы отбора проб ВФ в пространстве рабочей зоны.
При проведении экспериментов использовались 4 вида популярных сварочных электродов с разными типами покрытия, на силу тока 100 и 150 А (УДСУ-251, СЭЛМА, Россия).Эксперимент проводился с трехкратным повторением с использованием описанных электродов разных производителей. В таблице приведена информация об используемых промышленных электродах, типе и толщине пластины.
Таблица 1
Сводка использованных коммерческих электродов, типа и толщины пластины.
№ | Тип и толщина пластины | Тип сварочного электрода |
---|---|---|
1 | Пластина металлическая ВСт-3сп (конструкционная сталь), S = 8 мм | MR-3 с рутилом покрытие, Ø3 мм |
2 | КК-50N Kiswel с рутиловым покрытием, Ø3 мм | |
3 | Cho Sun CR-13 с рутиловым покрытием, Ø3 мм | |
4 | UONI- 55 с основным покрытием, Ø3 мм | |
5 | Мост J-421 с кислотой, Ø3 мм | |
6 | Пластина из нержавеющей стали, S = 4 мм | EA-395 / 9-3.![]() |
7 | EA-112 / 15-4.0-LD2 E-B20 с рутиловым покрытием, Ø4 мм | |
8 | Металлическая пластина VSt-3sp ( конструкционная сталь), S = 8 мм | 48N-1-LD с основным покрытием, Ø1 мм |
9 | Металлическая пластина ВСт-3сп (конструкционная сталь), S = 8 мм | ESAB OK-46 с рутилом -целлюлозное покрытие, Ø3 мм |
10 | МГМ-50М с основным покрытием |
Продолжительность каждого эксперимента определялась временем горения одного электрода (~ 1 мин) и временем, необходимым для полного осаждения ВФ (1 час).Этот временной промежуток был выбран исходя из средней продолжительности работы сварщика на одном месте в технологическом процессе производства. Лаборатория была вакуумирована до полного осаждения частиц в емкости (после сгорания электрода). Характеристика гранулометрического состава образцов ВФ, собранных в емкости с водой, предполагает приближение условий внутри человеческого тела с точки зрения их размера и морфологии за счет возможных процессов дополнительной агрегации.Это приближение менее применимо при описании гранулометрического состава частиц непосредственно в воздухе или после концентрирования на фильтрах. Поэтому будут представлены дальнейшие результаты для распределения частиц по размерам, отражающие распределение частиц по размерам после их поглощения водой, то есть в условиях, которые приблизительно имитируют их первичный контакт с телом сварщика.
Характеристика образцов WF
Гистограммы гранулометрического состава WF после их осаждения на поверхность деионизированной воды определяли методом динамического светорассеяния (DLS) с использованием Analysette 22 NanoTec plus (Fritsch GmbH, Германия).Измерения каждого образца проводились в режиме Nano (0,01–45,00 мкм) и Micro (0,08–2000,00 мкм) под ультразвуком в течение 30 секунд. Поскольку некоторые частицы имеют сложную геометрическую форму, идеальное совпадение гистограмм гранулометрического состава невозможно, с увеличением диапазона размеров (≥1 мкм) эти различия станут более значительными. Следовательно, гистограмма считалась правильной, когда значение Span ([D 90 — D 10 ] / D 50 ) отличалось менее чем на 10% от характеристик предыдущего образца (D 10 , D . 50 и D 90 — это точки пересечения для 10%, 50% и 90% совокупного числа соответственно).
Морфологию и количественный химический анализ ВФ исследовали на электронно-зондовом комбинированном микроанализаторе WDS-EDX JXA 8100 (JEOL, Япония) с энергодисперсионным спектрометром INCA X-Sight (Oxford Instruments, Великобритания).
3D-моделирование
3D-моделирование ВФ проводилось на основе данных лазерной нефелометрии частиц с использованием специализированного программного обеспечения AutoCAD (версия J.51.0.0, Autodesk Education Master Suite 2015, серийный номер продукта: 545-89603482) . Для построения трехмерных моделей использовался следующий алгоритм:
От центра каждого контейнера была проведена прямая линия, соответствующая процентному содержанию частиц размером в диапазоне <10 мкм (РM 10 фракция) в образце. Прямая линия была проведена по оси ↑ Н для контейнеров, размещенных на линии пола, тогда как для контейнеров, размещенных по высоте, линия была проведена параллельно полу (ось ↓ S, ← W, → E).
Крайние точки линий, проведенных из центров контейнеров, соединены изогнутыми линиями. Для контейнеров, размещенных на линии пола — изогнутые линии пересекают верхние точки линий, которые были одинаково смещены от источника излучения, сварочного салазок. Для емкостей, размещенных по высоте — изогнутые линии обозначают окружности с радиусами, равными длине прямых линий (стр. 1).
В соответствии с полученными данными, стр.1, 2 плоскости нанесены следующим образом: первая соединяет кривые для контейнеров по линии пола, а вторая — кружки для контейнеров, размещенных по высоте.
Результаты и обсуждение
На основании результатов ранее опубликованных исследований 14 , 15 , 17 , 23 , которые показали типичное преобладание микро- и наночастиц в ВФ, 3D-моделирование облаков основывалась на гранулометрических данных, полученных в режиме измерений «Нано».Следует отметить, что в зависимости от свариваемых материалов средние значения гранулометрического состава (D 50 ) варьировались от 0,06 мкм (электрод EA-395 / 9-3.0-LD1 E-B20) до 94,71 мкм (электрод КК-50Н Кисвель). Это показывает, что в радиусе 5 м от источника размер частиц после поглощения водой изменяется в очень широком диапазоне. В этом случае только часть мелких частиц способна образовывать относительно стабильные аэрозоли, тогда как крупные частицы подвержены быстрому осаждению, если они не содержат полостей.Независимо от причин образования крупных частиц (вторичная агломерация в воздухе и воде или образование брызг), их присутствие при поглощении водой указывает на возможность их поглощения телом сварщика. Минимальный размер частиц, потенциально поглощаемых телом сварщика частиц в различных точках рабочей зоны, определялся с помощью электрода МР-3 с рутиловым покрытием (Ø3 мм) (рис.).
Гранулометрический состав ВФ в режиме «Нано» (стержень MR-3 с рутиловым покрытием).
Таким образом, исследованы особенности образования дымовых частиц фракции РМ 10 во всем пространстве рабочей зоны с использованием промышленных электродов Cho Sun CR-13, UONI-13/5, Bridge Brand J-421, ESAB. ОК-46 с различными видами покрытия (рис. А, таблицы а). В таблице представлены средние значения результатов измерений. Различия в значениях не превышают 12%. По другим справочным данным, наличие частиц РМ 10 в воздухе рабочих помещений колеблется в пределах 15–80% (в зависимости от типа производственного объекта) 25 .Таким образом, максимальные уровни загрязнения частицами фракции PM 10 наблюдаются в рабочем пространстве при проведении дуговой сварки (таблица). На рисунке представлены трехмерные модели распределения частиц РМ 10 в рабочем пространстве при прилагаемой силе тока 150 А и использовании различных типов покрытых электродов. 3D модели с приложенной силой тока 100 А были представлены в предыдущих исследованиях 23 , 24 . Эти модели представляют собой процентное содержание частиц фракции РМ 10 от общего количества ВФ в различных точках рабочего пространства.Следовательно, сложение процентов каждого из 3 направлений (↓ S, ← W, → E) соответствует 100% всех WF. Независимо от типа используемых электродов, трехмерные модели распределения частиц РМ 10 в плоскости пола имели гофрированную морфологию. Все 3D-модели демонстрируют высокие концентрации частиц РМ 10 на расстояниях 0–3 м и 4–5 м от источника выброса (рис.). Эта особенность может быть связана с высотой источника излучения от линии пола (0.8 м). Дымовое облако, по-видимому, достигает уровней Q (РМ 10 )> 60% даже на расстоянии 5 м от зоны излучения при использовании электродов с рутиловым, основным и кислотным покрытиями и прикладываемой силой тока 150 А (таблица, рис.
). Следует отметить, что это влечет за собой загрязнение во время сварочных работ площади более 280 м 3 , которое может быть вызвано всего одним электродом (~ 1 мин). Поэтому нахождение обслуживающего персонала в этой рабочей зоне без средств защиты опасно для их здоровья (в соответствии с рис.).
3D модели распределения частиц РМ 10 фракции WF при сварке промышленными электродами Cho Sun CR-13 ( a ), UONI-13/55 ( b ), Bridge Brand J-421 ( c ), ЭСАБ ОК-46 ( d ) (пластины металлические ВСт-3сп, S = 8 мм, I = 150 А).
Таблица 2
Гранулометрические характеристики ВС в зависимости от силы тока дуговой сварки покрытыми электродами различных типов (металлические пластины ВСт-3сп, S = 8 мм).