الکترود کربنی و کم آلیاژ

امروزه تنوع زیادی از الکترود کربنی و کم آلیاژ (Carbon And Low Alloy Electrod) در بازار وجود دارد. این یک اصطلاح کلی برای فولاد ساختار کربنی و کم آلیاژ محسوب می‌شود. فولاد کربنی تولید چین بیش از 80 درصد از کل تولید جهان را تشکیل می‌دهد.

جوش‌پذیری فولاد کربنی ارتباط نزدیکی با محتوای کربن نوع فولاد دارد. هر چه میزان کربن بیشتر باشد، جوش‌پذیری آن بدتر خواهد بود. در این مطلب از گروه آرکامتال همراه باشید تا را مورد بررسی قرار دهیم.

الکترود کربنی و کم آلیاژ چیست؟

میله‌های جوشکاری فولاد کربن در حال حاضر از تعداد زیادی سیم جوش زیر 490 مگاپاسکال تشکیل‌شده است. هنگام جوشکاری با فولاد کم کربن (کربن کمتر از 0.25 درصد)، بیشتر از الکترودهای سری کم آلیاژ استفاده می‌شود.

این سری از الکترودها مدل‌های متنوع و گریدهای بیشتری دارند و بسته به مواد پایه خاص، شرایط کار، شکل و ساختار جوش و ضخامت ورق فولادی انتخاب می‌شوند.

هنگام جوشکاری فولاد کربن متوسط و فولاد پرکربن باید یک الکترود قلیایی کم هیدروژن با محتوای ناخالصی کم و توانایی گوگردزدایی مشخص انتخاب شود. ترکیب شیمیایی سیم فولادی مورد استفاده در الکترودهای E60XX و E70XX دقیقا یکسان است.

استحکام افزوده شده سری E70XX از آلیاژهای موجود در پوشش‌های فلاکس ناشی می‌شود. ترکیب پوشش روی الکترودها، با توجه به کاربرد برنامه‌ریزی شده از الکترود کربنی، به طور قابل توجهی متفاوت است.

طبقه‌بندی الکترود کربنی و کم آلیاژ

طبقه‌بندی الکترود کربنی و کم آلیاژ از چهار یا پنج رقم استفاده می‌کند. برای فولادهای کربنی، الکترودها از سری E60XX یا E70XX هستند. حداقل مقاومت کششی مجاز برای جوش ساخته‌شده با الکترود در سری 60 حدود 62 هزار psi می‌باشد.

ازدیاد طول بیشتر ممکن است باعث شود استحکام کششی برخی از این الکترودها تا 60 هزار psi کاهش یابد. برای سری 70، حداقل استحکام کششی جوش داده شده 72 هزار psi می‌باشد. بااین‌حال، ازدیاد طول ممکن است باعث شود استحکام کششی برخی از آن‌ها به 70 هزار psi کاهش یابد. فلزات از نظر ترکیب برای هر شماره طبقه‌بندی مشابه هستند.

معنای ارقام در طبقه‌بندی الکترود کربنی

معنی ارقام در عدد چهار یا پنج رقمی طبقه‌بندی سیم جوش ‌های کم آلیاژ به شرح زیر است.

دو یا سه رقم اول

دو یا سه رقم اول (E60XX یا E100XX) نشان‌دهنده مقاومت کششی آن‌ها می‌باشد. پس 60 به معنای 60 هزار psi و 100 به معنای 100 هزار psi خواهد بود. مقدار 60 هزار psi (پوند بر اینچ مربع) ممکن است به عنوان 60ksi هم نشان داده شود. بنابراین مشخصات سازنده الکترود کم آلیاژ را برای تعیین اینکه استحکام کششی نشان داده شده در چه شرایطی رخ می‌دهد، ببینید.

رقم دوم از سمت راست

رقم دوم از سمت راست نشان‌دهنده موقعیت توصیه شده برای اتصالی است که الکترود برای جوش دادن آن طراحی می‌شود. به‌عنوان مثال، یک الکترود EXX1X در همه موقعیت‌ها جوش می‌دهد در حالی که الکترودهای EXX2X فقط برای جوش در موقعیت جوشکاری صاف یا افقی استفاده می‌شوند. الکترود EXX4X برای جوشکاری صاف، افقی، بالای سر و عمودی در سراشیبی توصیه می‌شود.

رقم سمت راست

رقم سمت راست الکترود کربنی، نوع پوشش و وجود پودر آهن یا مشخصه کم هیدروژن یا هر دو را نشان می‌دهد. گاهی اوقات این رقم ممکن است یک حرف و عدد بعد از چهار یا پنج رقم معمولی داشته باشد، مانند E7010-A1 یا E8016-B2. ترکیب یا پسوند حرف و عدد در الکترودهای فولادی کم آلیاژ استفاده می‌شود. پسوند، نشان‌دهنده ترکیب شیمیایی فلز جوش رسوب شده است.

• • حرف A نشان‌دهنده یک الکترود فولاد کربن-مولیبدن.

• • B مخفف الکترود فولاد کروم-مولیبدن.

• • C یک الکترود فولاد نیکل.

• • D یک الکترود فولاد منگنز-مولیبدن.

• • G برای تمام الکترودهای کم آلیاژ دیگر با حداقل مقادیر مولیبدن (حداقل 0.20 درصد) استفاده می‌شود.

• • E قبل از عدد چهار یا پنج رقمی (EXXXX) نشان‌دهنده یک الکترود جوشکاری است که در جوشکاری قوس الکتریکی استفاده می‌شود.

رقم پایانی در پسوند نیز نشان‌دهنده ترکیب شیمیایی در یکی از این طبقه‌بندی‌های شیمیایی گسترده می‌باشد. ترکیب شیمیایی دقیق ممکن است از سازنده الکترود به‌دست‌ آید.

الکترود کربنی و کم آلیاژ ایساب

شرکت ایساب (ESAB) در ارائه درک از خوردگی جوش، ازجمله پوسیدگی آن، کار بسیار خوبی انجام می‌دهد. در طول جوشکاری فولادهای زنگ‌نزن اغلب مناطق حساس به خوردگی ایجاد می‌شوند. حساسیت به دلیل تشکیل کاربید کروم در امتداد مرز جوش است که منجر به تخلیه کروم در ناحیه مورد نظر می‌شود.

این کاهش کروم سلول‌های گالوانیکی بسیار موضعی تولید می‌کند. بدین ترتیب، منطقه به خوردگی حساس می‌شود و درنتیجه حمله بین‌دانه‌ای ایجاد خواهد کرد. خوردگی بین‌دانه‌ای باعث از بین رفتن فلز در ناحیه‌ای می‌شود که به موازات رسوب جوش قرار دارد. این رفتار خوردگی را «واپاشی جوش» می‌نامند.

از آنجایی که جوشکاری می‌تواند یک عامل حیاتی در بسیاری از صنایع باشد، هم ارزی کربن باید محاسبه شود. ایساب برای کمک به اطمینان از کیفیت و یکپارچگی سیم ‌جوش ‌های کم آلیاژ خود از آنالایزرهای XRF دستی برای تایید عناصر موجود در فلز استفاده می‌کند.

فلورسانس اشعه ایکس (XRF) یک فناوری اثبات شده برای آنالیز عنصری آلیاژهای ویژه است. این فناوری اطمینان حاصل می‌کند که آلیاژهای الکترود کربنی در درصدهای مناسب و صحیح ترکیب شده‌اند و محصول نهایی مطابق با مشخصات دقیق تولید شده باشند. شرکت ایساب به کنترل و تضمین کیفیت (QA/QC) مواد ورودی و کالاهای نهایی خروجی اهمیت بسیار زیادی می‌دهد.

ویژگی‌های الکترود کربنی و کم آلیاژ

الکترود کربنی آلیاژی از آهن و کربن می‌باشد. الکترود کم آلیاژ شامل کربن و افزودنی‌های کوچک از سایر عناصر آلیاژی مانند کروم، منگنز، مولیبدن و غیره تا حداکثر 5 درصد کل محتوای آلیاژی اضافه شده است. با افزایش میزان کربن سختی سیم‌جوش افزایش می‌یابد. اما سختی فلز باید کنترل شود، زیرا ممکن است شکننده گردد.

شکنندگی سیم‌جوش می‌تواند یک عامل مخرب باشد. به مته‌ای فکر کنید که از آن استفاده می‌کردید، اما در وسط یک عملیات می‌شکند. این ابزار معیوب ممکن است به این دلیل خراب شده باشد که محتوای کربن بالایی داشته و درواقع کاملا شکننده شده بود. علاوه بر شکنندگی، نقطه تسلیم، استحکام کششی و زنگ‌زدگی همگی تحت‌تاثیر افزایش غلظت کربن هستند.

افزایش کربن به‌خصوص بالاتر از سطح 0.25 درصد می‌تواند جوش‌پذیری را هم کاهش دهد. آهنگری را در نظر بگیرید که در حال کوبیدن تیغه چاقو است. اگر کربن بیش از حد وجود داشته باشد، فلز می‌تواند شکسته شود و نمی‌تواند در محصول نهایی شکل بگیرد یا با آن ممزوج شود.

البته اگر محصولی خراب هم نشود، لزوما به این معنی نیست که کیفیت خوبی دارد. کربن بالاتر همچنین مقاومت در برابر خوردگی هوا را کاهش می‌دهد که باعث زنگ‌زدگی می‌شود و بعدا می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند. سطح نادرست کربن همچنین می‌تواند منجر به پوسیدگی جوش و پارگی آن شود.

کاربردهای الکترود کربنی و کم آلیاژ

الکترود کربنی و کم آلیاژ در جوشکاری و برش قوس الکتریکی استفاده می‌شود. آن‌ها از یک میله کربن یا گرافیت تشکیل شده‌اند که ممکن است با مس یا مواد دیگر پوشش داده شود. همچنین برای جوشکاری فلزات با محتوای کربن کم هم کاربرد زیادی دارند.

سیم ‌جوش ‌های کربنی و کم آلیاژ برای جوشکاری سازه‌های حیاتی با فولادهای کربنی و کم آلیاژ در نظر گرفته شده‌اند. یعنی زمانی که جوش فلزی نیاز به شکل‌پذیری و چقرمگی را افزایش می‌دهد. این سیم ‌جوش ‌های کم آلیاژ در تمام موقعیت‌های جوشکاری به جز عمودی (بالا به پایین) و قطب معکوس جریان مستقیم کاربرد دارند.

هنگام استفاده از الکترودهای کم کربن، رعایت تمام اقدامات احتیاطی بسیار مهم خواهد بود. الکترود قبل از استفاده باید تمیز و خشک باشد و اطراف جوش نیز عاری از ذرات گردد. علاوه بر این، الکترود باید به درستی وارد دستگاه جوش شود و دستگاه جوش باید روی ولتاژ و آمپر صحیح تنظیم گردد. برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با کاربردهای این الکترودها با آرکامتال در واتس اپ تماس بگیرید.

سیم‌ جوش‌ های کم آلیاژ

انتخاب الکترود کربنی و کم آلیاژ

هنگام جوشکاری فولاد نورد گرم و نرمال‌شده، اطمینان از مطابقت خواص مکانیکی مانند استحکام، انعطاف‌پذیری و چقرمگی سیم‌جوش با فلز پایه مبنای اصلی برای انتخاب مواد جوشکاری می‌باشد. اما در نظر گرفتن قوام ترکیب شیمیایی فلز جوش و فلز پایه ضروری نیست.

هنگام جوشکاری قطعات ضخیم و برای جلوگیری از ترک‌های سرد در جوشکاری می‌توان از اصل «تطابق کم استحکام» استفاده کرد. یعنی مواد جوشکاری با استحکام کمتر از فلز پایه انتخاب شود. استحکام بیش از حد الکترود کربنی نیز منجر به کاهش انعطاف‌پذیری فلز جوش، چقرمگی و مقاومت آن در برابر ترک می‌شود.

قیمت الکترود کربنی و کم آلیاژ

هر سازنده‌ای ترکیبات مخصوص به خود را برای پوشش‌های کم آلیاژ دارد. بنابراین، الکترودهای کربنی و کم آلیاژ تولیدکنندگان مختلف ممکن است استحکام کششی دقیقا یکسانی نداشته باشد، حتی اگر اعداد طبقه‌بندی آن‌ها یکسان در نظر گرفته شود. بنابراین شماره طبقه‌بندی نشان‌دهنده حداقل مقاومت کششی و قیمت الکترود کربنی است.

به طور کلی، فولادهای کم آلیاژ معمولا شامل فولادهای کربنی ساده و فولادهایی با محتوای کل آلیاژی تا 12 درصد درنظر گرفته می‌شوند. به این ترتیب، آن‌ها بسیار ارزان‌تر از مواد با آلیاژ بالا هستند که اغلب در مقادیر زیاد و در صنایع مهندسی سنگین کاربرد دارند.

خریدار الکترود کربنی و کم آلیاژ

الکترودهای کربنی و کم آلیاژ معمولا برای مقاومت در برابر خوردگی در دمای بالا خریداری می‌شوند. همچنین خرید آن‌ها عمدتا به بودجه، سهولت ساخت و خواص مکانیکی بستگی دارد. آن‌ها اغلب برای کار در محیط‌های تهاجمی با دمای بالا خریداری می‌شوند.

به‌عنوان مثال، صنایع تولید برق، سوزاندن زباله و صنایع شیمیایی از لوله‌های مبدل حرارتی فولاد کم آلیاژ استفاده زیادی می‌کنند. از این رو، خواص اکسیداسیون دمای بالا فولادهای کم آلیاژ اغلب در تعیین قیمت آن‌ها بسیار مهم است. افراد و شرکت‌هایی که خواهان خرید سیم ‌جوش ‌های کم آلیاژ با قیمت مناسب هستند، می‌توانند با شرکت آرکامتال تماس حاصل فرمایند.

مزایا و معایب الکترود کربنی و کم آلیاژ

الکترودهای کربنی و کم آلیاژ مزایای بسیار زیادی نسبت به انواع دیگر الکترودها دارند. آن‌ها در برابر عیوب جوشکاری مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهند. همچنین تخلخل کمتری دارند و دودهای جوشکاری کمتری هم تولید می‌کنند. علاوه بر این، الکترودهای کم کربن را می‌توان در طیف وسیع‌تری از مواد و کاربردهای جوشکاری استفاده کرد.

در عین حال، استفاده از الکترود کم آلیاژ دارای چندین معایب نیز می‌باشد. مثلا آن‌ها نسبت به انواع دیگر الکترودها گران‌تر هستند و استفاده از آن‌ها به مهارت بیشتری نیاز دارد. علاوه بر این، الکترودهای کم کربن در صورت عدم استفاده صحیح می‌توانند به ایجاد نقص در جوشکاری منجر شوند.

---

سوالات متداول

1. الکترود کربنی و کم آلیاژ چیست؟

الکترودهای فولادی کم آلیاژ، فلز پرکننده را برای جوشکاری فولادی در کارهای SMAW (جوشکاری قوس فلزی محافظ) فراهم می‌کند.

2. مهم‌ترین ویژگی الکترود کربنی و کم آلیاژ چیست؟

این سیم‌جوش‌ها دارای پوششی هستند که در حین گرم شدن، گاز محافظی را آزاد می‌کند. این گاز به دور نگه داشتن آلاینده‌ها از حوضچه جوش کمک می‌کند.

3. آیا فولاد کم کربن برای جوشکاری خوب است؟

فولادهای کم کربن با 0.15-0.3 درصد کربن و تا 0.9 درصد منگنز دارای جوش‌پذیری بسیار خوبی هستند. آن‌هایی که کمتر از 0.2 درصد کربن دارند ایده‌آل هستند. اگر میزان ناخالصی‌ها کم نگه داشته شود، این فلزات به ندرت در طول فرایند جوشکاری مشکل ایجاد می‌کنند.

4. بهترین میله جوش برای فولاد کم کربن چیست؟

میله‌های جوش 7018 برای سازه‌های فولادی کم آلیاژ با استحکام بالا و فولادهای کم، متوسط و با کربن بالا ایده‌آل هستند.

---

سخن آخر

فولاد یکی از رایج‌ترین مواد در جهان است که به دلیل استحکام کششی بالا و تطبیق‌پذیری بی‌نظیر خود استفاده گسترده‌ای دارد. فولاد که در همه چیز از ساخت سازه‌ای گرفته تا طرح‌های زیبایی‌شناسی دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد، در طیف وسیعی از درجه‌ها ساخته می‌شود. هر درجه دارای نقاط قوت خاصی می‌باشد و برای نوع خاصی از پروژه بهینه شده است.

الکترود کربنی و کم آلیاژ را می‌توان برای پروژه‌های جوشکاری در سازه‌های حیاتی با فولادهای کربنی و کم آلیاژ استفاده کرد. در پایان خواهشمندیم نظرات و سوالات خود را با گروه آرکامتال در میان بگذارید.