Как варить нержавейку электродом: Какими электродами варить нержавейку — FotoNaStenu.ru — интернет магазин

Содержание

Какими электродами варить нержавейку

Сваривание нержавейки становится популярным, ведь этот металл обладает многими прекрасными качествами, позволяющими Вам как можно быстрее и качественней сделать то или иное изделие. К примеру, многие люди делают у себя дома водяной бак, чтобы всегда был небольшой запас воды. Как известно, пластмасс, который уже нашел широкое применение по всему миру, наносит вред здоровью. Несмотря на то, что многие люди выбирают пластиковые баки, некоторые люди все-таки решаются на сваривание бака с нержавеющей стали.

Пример с баком показывает, что нержавейка становится очень популярной, ведь все люди хотят иметь крепкое здоровье и долговечные вещи. Как известно, нержавейка практически не поддается коррозии, поэтому, чтобы ее уничтожила ржавчина, нужна не одна сотня лет. Такая особенность этого сплава стали с хромом облегчает участь сварщика, которому не нужно очищать металл от следов коррозии. Однако его все равно желательно зачищать от других загрязнений перед свариванием

Для произведения сварочных работ с нержавеющим металлом используются известные в России электроды ОЗЛ-6 и ОЗЛ-8. Они очень доступны, поэтому Вы можете без проблем их купить в любом специализированном магазине, продающим электроды и сварочное оборудование. Также Вы можете использовать для сваривания нержавейки электроды МР-3 или ОК 46.00 и другие. Сразу же хотелось бы отметить, что сваривание электродами ОК 46.00 и МР-3 получается наиболее качественным и комфортным. Высокое качество шва, который получается при сваривании этими электродами, показывает, что их использование — это ключ к успешной работе с нержавейкой.

Эти электроды являются и удобными, и опасными. После сваривания, когда сварочный шов уже остывает, происходит отскакивание шлаков, которые имеют очень большую температуру. Это удобно, потому что Вам не нужно очищать металл от шлаков. Для очистки металла, Вам нужно просто отойти. Однако при этом Вам нужно соблюдать осторожность, ведь отскакивание горячих шлаков опасно для здоровья.

Если Вы не будете внимать мерам предосторожности при работе с нержавейкой, то можете повредить или потерять зрение или получить сильные ожоги.

Сваривание этими видами электродов происходит при токе обратной полярности в предпочтительно нижнем положении шва.

Предпочтение нижнему положению шва отдается потому что при остывании шов становится опасен для здоровья. Однако если у Вас безвыходное положение, то есть нужно обязательно производить сваривание над головой, то обезопасьте свое здоровье, используя несколько методов защиты.

У Вас обязательно должна быть маска для сваривания, качественный держатель электродов, который способен обезопасить руки, а также специальная сварочная одежда их прочной ткани большой толщины. Имея такое снаряжение сварщика Вы сможете без проблем производить сваривание во всех пространственных положениях.

Однако даже если Вы имеете все необходимое снаряжение, то Вам все равно нужно обязательно отходить от места сваривания, потому никакое снаряжение не может гарантировать Вам безупречную защиту.

Как варить нержавейку без полуавтомата, обычным электродом | Сварка и Пайка

Благодаря высоким антикоррозийным свойствам нержавейка применяется повсеместно, начиная от промышленных емкостей и заканчивая бытовой тарой. Часто нержавеющая сталь используется для производства трубопроводов, которые обладают долгим сроком эксплуатации.

Несмотря на это со временем может потребоваться ремонт нержавеющих изделий в домашних условиях. Для этих целей чаще всего применяются полуавтоматы, которые дают возможность с «ювелирным» подходом подойти к ремонту нержавеющих изделий, поскольку нержавейка боится сильных перегреваний.

Но что делать, если под рукой нет полуавтомата, а есть обычный инвертор для ручной дуговой сварки? Как заварить нержавейку электродом, а главное, каким?

Как варить нержавейку сварочным инвертором

Для сварки нержавейки используются особые электроды, которые по своему составу наиболее всего подходят к нержавеющей стали. Если варить нержавейку неподходящими для этого электродами, то взаимодействие основного металла с расплавленным будет низким, что грозит появлением различных дефектов.

Плюс ко всему, такое сварное соединение со временем начнёт ржаветь, что приведёт к возникновению более глубокой коррозии. Для сварки нержавеющей стали популярны такие марки электродов, как ЦЛ-11 и НЖ-13. Данные электроды имеют специальное покрытие, которое надежно изолирует сварочную ванну и предотвращает тем самым межкристаллитную коррозию шва.

Нередко сварка нержавейки осуществляется и неплавящимися вольфрамовыми электродами. Однако для сварки неплавящимися электродами понадобится полуавтомат, так как подобная сварка осуществляется строго в среде защитного газа. Ну а поскольку у нас под рукой не оказалось полуавтоматической сварки, то варить нержавейку мы будет электродами, наиболее подходящими для этих целей.

Что включает в себя технология сварки нержавейки электродами?

Сварка нержавеющей стали сильно отличается от сварки обычной стали. Вследствие этого многие боятся осуществлять данный сварочный процесс обычным инвертором. Однако если произвести все правильно, то сложность сварки нержавейки не более чем преувеличена.

Процесс сваривания нержавеющей стали включает в себя следующие этапы:

Очистку металла от загрязнений и краски, которые попав в сварочную ванну, вызовут появление пены;
Разделку кромок, только в том случае, когда толщина свариваемого металла более 4 мм. Для этих целей делается острый скос кромок с дальнейшим их соединением. Зазор между элементами должен быть порядка 1 мм. При сварке тонкой нержавейки зазоры не делаются;
Прогрев нержавеющих деталей перед сваркой. Опять, только в том случае, если их толщина составляет 7 и более миллиметром. Прогрев нержавейки перед сваркой позволит не допустить резкого перепада температур, что чревато деформацией металла;
Сначала детали прихватываются короткими швами, и лишь затем налаживается основной шов. Угол наклона электрода при сварке нержавейки должен быть не более 60 градусов.
Вести электрод при сваривании нержавеющей стали нужно быстрее, чем при сварке обычных стальных изделий. Связано это с тем, что нержавейка не терпит перегреваний.

Основное отличие сварки нержавейки от обычной стали в том, что сварочная ванна здесь слишком густая, а процесс формирования шва, во многом чем-то напоминает лепку пластилина. Расплавленный металл настолько густой, что он как бы вдавливается в сварочную ванну концом электрода, формируя тем самым сварное соединение.

Одно из самых главных правил при сварке нержавейки заключается в том, что после завершения сварочных работ металл нельзя охлаждать, поливая водой. Сварному соединению нужно дать остыть самостоятельно, а иначе это приведёт к появлению многочисленных дефектов и трещин.

Как варить нержавейку инвертором — Торговый Дом Центр Сварки

Изделия из нержавейки пользуются большой популярностью. Наверняка у каждого дома найдётся хоть одно такое изделие, отличающееся прочностью и надежностью в использовании.

Однако порой случается так, что и изделия из нержавейки требуют ремонта. Для этих целей чаще всего используется сварка. А поскольку в последнее время для бытовых нужд приобретаются инверторы, то и возникает закономерный вопрос об их работе с нержавейкой.

Сварка нержавейки: что нужно знать?

Нержавейка относится к высоколегированной стали, большую часть которой составляет хром. Есть в составе нержавейки также и никель, титан, мобилен, и другие добавочные элементы, улучшающие характеристики этого металла против коррозии.

Из-за того, что нержавеющая сталь имеет теплопроводность почти, что вдвое меньше, чем у обычной стали, варить её довольно сложно. Делать это нужно только при пониженном напряжении и на обратной полярности тока.

Также, при неправильной сварки нержавейки, её может сильно повести, и это нужно обязательно учитывать, выставляя необходимые зазоры между свариваемыми элементами. Кроме того, после сварки, места швов будут подвержены коррозийным процессам, поэтому их следует защитить, чтобы уберечь целостность металлоизделия.

Как варить нержавейку инвертором

Чтобы правильно сварить нержавейку инвертором следует придерживаться таких правил:

Не перегревать слишком сильно заготовку, поскольку температура свыше 150 градусов здесь является уже критической;
Варить нержавейку допускается только на малом токе. При этом нужно исключить колебательные движения электродом и увеличить скорость сварки до предела;

Обязательно нужно позаботиться об отводе тепла, для чего под свариваемые заготовки рекомендуется подкладывать медные пластины достаточной толщины;
Сварка толстой нержавейки должно осуществляться с разделкой и многопроходным соединением.
Для сварки нержавеющей стали нужны специальные электроды, которые предназначены для этих целей (можно варить и обычными электродами, но качество сварочного шва будет намного хуже).

Перед тем как варить нержавейку инвертором, место сваривания заготовок нужно обезжирить. Для этого можно использовать ацетон или бензин. Обезжиренная поверхность позволить сварочной дуге гореть более устойчиво.

Если сварка осуществляется электродами 3 мм, то ток на инверторе должен быть выставлен не менее 80 А. Так же, как было сказано выше, варить нержавейку рекомендуется на токе обратной полярности, обязательно подложив под металлоизделие теплоотводящие пластины из меди.

Для надежной дуги расстояние между электродом и нержавеющим металлом должно быть выдержано в 2-3 мм. При этом угол наклона электрода при сварке, также имеет немалое значение. Угол электрода к поверхности нержавейки должен составлять около 80 градусов, и только к дуге.

Обязательно после сварки нержавейки швы должны быть защищены от процессов коррозии. Для этого они при необходимости зачищаются, после чего покрываются специальной пастой с антикоррозийным составом.

Сварка нержавейки инвертором, в силу своих особенностей, требует немалого опыта. Новичку в этом, на первых порах, будет сложно, поэтому без экспериментов, ошибок и проб, не обойтись.

способы и как правильно варить

Больше ста лет человечество находит применение нержавеющей стали во многих сферах своей деятельности. Ее применяют для производства различных конструкций, арматуры, емкостей, разнообразного крепежа, инструментов. Достаточно часто изготовить либо отремонтировать изделия из нержавеющих сплавов невозможно без применения соответствующего сварочного процесса.

При этом необходимо понимать, что сварка нержавейки должна осуществляться с учетом специфических особенностей данного высоколегированного металла.

1 / 1

Нержавеющая сталь – что это за материал

Главное достоинство высоколегированного коррозионностойкого сплава – это уникальная комбинация железа с углеродом (<0,12%) и хромом (>10,5%). Такое содержание основных химических компонентов позволило значительно повысить антикоррозионную стойкость металла.

С учетом химического состава специалисты условно разделяют нержавеющие сплавы на 3 основные группы:

Хромистые. Наиболее дешевый класс нержавейки. Характеризуются повышенной прочностью. Однако за счет низкой пластичности плохо поддаются обработке.
Хромоникелевые. Имеют большую пластичность. Пользуются большой востребованностью. Присутствие никеля позволяет стабилизировать структуру металла, а также придать сплавам слабые магнитные характеристики.
Хромомарганцевоникелевые. За счет добавления марганца не только сохраняется пластичность металла, но и увеличивается его прочность.

Также нержавеющие сплавы могут различаться физическим строением. Наиболее известные виды имеют ферритную, аустенитную, мартенситную структуру.

Какими методами сваривают нержавейку

Сварку нержавеющих сталей можно осуществлять разнообразными способами. К наиболее популярным технологиям относятся:

Ручная дуговая сварка с использованием плавящихся покрытых электродов (ММА). Практически каждый сварщик-любитель может позволить себе покупку инвертора для РДС для бытовых работ. Этот способ сварки может обеспечить высокое качество сварного соединения деталей из нержавейки при наличии определенного опыта.
Полуавтоматическая сварка проволокой с применением смеси защитного газа (MIG/MAG) на основе инертного (аргона). Применение этого способа сварки (сварочных полуавтоматов) позволяет быстро производить сварку, гарантируя получение равномерного шва высокого качества. Рекомендуется использовать этот способ сварки для выполнения сварных швов большой протяженности.
Сварка с помощью неплавящегося электрода в среде инертного газа (TIG). За счет применения инверторов для ручного аргонодугово

го сварочного процесса предоставляется возможность соединять тонколистовые заготовки с высоким качеством и привлекательным внешним видом. Рекомендуется для сварки конструкций, имеющих особые требования.

Особенности сварки нержавеющей стали

Необходимо понимать, что сварка нержавеющей стали имеет определенные нюансы из-за специфических особенностей этого высоколегированного металла:

За счет наличия хрома в структуре стали значительно снижаются прочностные параметры сварного соединения. Так как в результате создания высоких температур в ходе сварочного процесса этот химический элемент начинает вступать в реакцию с углеродом. Как следствие, образуется карбид хрома. В связи с этим рекомендуется быстро охлаждать место соединения заготовок, даже с помощью обычной воды.
Пониженная теплопроводность. Поэтому для осуществления сварочного процесса нужно применять ток силой на 15-20% ниже, чем при соединении деталей из обычных сталей.
Металл характеризуется повышенным коэффициентом расширения. В связи с этим требуется постоянно контролировать величину зазора между соединяемыми заготовками.
Отличается большим электрическим сопротивлением. Поэтому рекомендуется применять для сварки электроды на основе хромоникелевых стержней не длиннее 350 мм.

Приступая к процессу соединения деталей из нержавеющих сплавов, требуется учитывать эти нюансы. Это даст возможность получить качественный результат. При не соблюдении этих рекомендаций появляется большая вероятность образования дефектов в сварном шве.

Обработка изделий перед сваркой

Перед осуществлением сварочного процесса требуется непременно выполнить следующие операции:

Удалить с поверхности соединяемых деталей загрязнения. Это можно сделать с помощью металлической щетки, наждачной бумаги.
Обработать места соединения заготовок любым растворителем (специальной жидкостью, ацетоном, уайт-спиритом). Отсутствие жировых пятен позволит значительно увеличить устойчивость дуги.
Произвести обработку свариваемых поверхностей средством, исключающим налипание брызг расплавленного металла. Это даст возможность устранить необходимость в последующей очистке изделия.

Обработка изделий после сварки

Дополнительная обработка изделий из нержавеющей стали после завершения сварочного процесса должна осуществляться непременно. Не проведение этой операции может спровоцировать появление негативных последствий: образованию коррозии, уменьшению прочностных характеристик готового изделия.

Для обработки сваренной продукции из нержавеющих сплавов стандартно применяют следующие технологии:

Механическую очистку с использованием стальных щеток. Позволяют улучшить внешний вид.
Пескоструйный способ. Дает возможность придать изделию достаточную привлекательность.
Шлифование. Гарантирует получение шва с идеально ровной поверхностью.
Для защиты места неразъемного соединения от естественного разрушения применяют пассивацию и травление.

Оборудование для сварки нержавейки

Выбирая сварочные аппараты в Москве, необходимо учитывать специфические нюансы конкретных соединяемых деталей. В нашем магазине можно купить оборудование для сварки по любой технологии:

Аппараты КЕДР PRIME для метода MMA/ARC. Отличаются эффективной системой охлаждения, высокой мощностью, хорошей защищенностью. Быстрая настройка основных параметров сварочного процесса обеспечивается за счет оснащения модели цифровым информативным дисплеем.
Сварочные полуавтоматы КЕДР UltraMIG. Позволяют осуществлять полуавтоматическую и ручную дуговую сварку как углеродистых, так легированных стальных сплавов.
Аппараты аргонодуговой сварки КЕДР TIG. Позволяют производить сварочные процессы в линейных и импульсных режимах. При этом можно легко менять настройки любого рабочего параметра.

Все модели отличаются компактными размерами и небольшим весом. Их можно применять как на производствах, так и в автосервисах.

Сварка нержавеющей стали (нержавейки) – основные моменты

Нержавеющая сталь является очень популярным материалом. Нержавейка активно используется в промышленной, производственной и бытовой сферах. Из коррозионностойких сталей изготавливаются многие агрегаты, конструкции, сооружения и оборудование различного назначения. Востребованность обусловлена техническими параметрами нержавейки, в частности, стойкостью к коррозии, долговечностью эксплуатации, прочностью, привлекательным внешним видом и простотой обработки.
Наиболее ходовым способом работы с нержавеющей сталью являются сварка. Сварочный процесс обладает нескольким особенностями:

невысокий уровень свариваемости значительно влияет на формирование соединения;
низкая теплопроводимость нержавейки приводит к тому, что свариваемые изделия проплавляются даже при достаточно небольших величинах силы тока;
высокий коэффициент расширения означает, что при нагреве изделие как бы растягивается. В то время как при остывании появляется стягивающий эффект. Инородный металл, входящий в структуру основной конструкции и обладающий меньшим коэффициентом расширения, оставляет микротрещины. Поэтому важно правильно подбирать расходные материалы;
при нагреве более 500°С в изделиях из нержавейки возникает межкристаллитная коррозия. Чтобы этого избежать нужно тщательно подбирать режим сваривания, а также принудительно охлаждать свариваемые детали.

Сварка электродами по нержавейке

Сваривание коррозионностойких сталей является сложным и трудоемким процессом. Данная процедура требует от исполнителя наличия теоретических знаний и практического опыта. Ещё одним важным критерием для комфортного проведения сварочных работ является правильный выбор электродов.

Особые характеристики нержавейки, а также несколько особенностей сваривания данного материала требует применения специальных сварочных материалов. Сварка нержавейки правильно подобранным электродом является гарантией надежности, прочности и долгого эксплуатационного срока готового изделия.

Как обычным электродом заварить нержавейку

Очень часто начинающие сварщики задаются вопросом: можно нержавейку варить обычными электродами? Важно отметить, что сварка коррозионностойких сталей обычными электродами технически возможна. При отсутствии или нехватке специальных сварочных материалов можно использовать простые расходники. Многие мастера неоднократно применяли такой подход, но исключительно для обработки деталей бытового использования. Так как к промышленным конструкциям применяются повышенные требования по надежности и монолитности.

С технологической точки зрения, рекомендуется использовать специализированные электроды, имеющие подходящее покрытие. Сварка нержавейки простыми электродами отрицательно сказывается на качестве соединения, также возможно появление микротрещин.
Вывод! Поэтому сварка нержавейки обычными электродами должна применяться как крайняя мера, только в экстренном случае или если вы мало чем рискуете.
Также часто возникает вопрос: можно ли варить нержавейку обычной сваркой? Здесь также подразумевается возможность применения простых расходников для работы с коррозионностойкими сталями.

Видео

Предлагаем посмотреть небольшой ролик, где самодельщик показывает как заварил теплообменник банной печи черным электродом. В комментариях видно, что мнения по поводу допустимости такой сварки разделились, что делает такой подход спорным.

Применяемые электроды

Чтобы хорошо понимать, какими электродами варить нержавейку, стоит помнить о тепловом коэффициенте металла. Для этого подбираются стержни электродов, имеющие тот же состав, что и свариваемый элемент. Это обеспечивает взаимодействие основного и присадочного материалов, предупреждая появление дефектов.

Возможный вариант используемых электродов:

«ЦЛ-11». Это довольно дорогие расходные материалы, покрытые специальной обмазкой, и хорошо изолирующие сварочную ванну от внешних факторов воздействия. Металл стержня хорошо вплавляется в основной материал и создает прочное соединение.
«НЖ-13» являются еще одним подходящим расходным материалом. Они создают надежный шов с ударной вязкостью в 120 Дж/см, и предотвращают явление межкристаллитной коррозии. Отличие электродов состоит в образовании тонкого слоя шлака, который после остывания поверхности и сжатия материала до первоначального размера, отпадает самопроизвольно. Это ускоряет процесс обработки сварного соединения, когда требуется выполнить много швов.

Способы сварки нержавейки

Существует несколько способов сварки нержавеющих сталей. Каждый метод подразумевает применение конкретного оснащения и расходных материалов. О том, как правильно варить нержавейку электродами будет проанализировано далее.

Ручная электродом

Ручная сварка нержавеющих сталей электродом с покрытием является универсальной, может использоваться практически в любой отрасли. Данный метод обеспечивает приемлемое качество соединения, поэтому применяется домашними и профессиональными исполнителями. Также важным достоинством технологии ММА является простота и легкость сварочного процесса. Кроме этого, сварка нержавейки дуговой сваркой имеет ещё несколько достоинств:

ценовая доступность электродов и оборудования;
аппараты могут работать в течение всего рабочего дня;
агрегаты обладают компактными размерами и небольшим весом, что позволяет быстро перемещаться по рабочему объекту;
высокая скорость выполнения работ при умелом обращении с оснащением и расходными материалами;
прочность сварных швов;
существует возможность самостоятельно изучить данный способ сварки и применить на практике.

Чтобы сварной шов обладал высокой надежностью, необходимо правильно подобрать сварочные материалы. Для ручной сварки подойдут следующие марки:

ОЗЛ-8 предназначены для того, чтобы сваривать изделия, эксплуатирующихся при воздействии агрессивных сред. При этом к наплавленному металлу не предъявляются повышенные требования по стойкости к МКК. Электродами ОЗЛ-8 исполнители пользуются для обработки ответственных конструкций.

Электроды НЖ-13 создают надежное соединение, предотвращают образование МКК. Тонкий слой шлаковой корки после остывания и сжатия рабочей зоны отпадает самопроизвольно. Это значительно ускоряет процесс, когда необходимо выполнить большое количество швов.

Электроды ЦЛ-11 характеризуются хорошей изоляцией сварочной ванны от воздействия внешних факторов. Данная марка обеспечивает прочное соединение.

При использовании данной технологии применяется постоянный ток для сварки нержавейки, полярность – обратная.

Проанализировав данные сведения, исполнитель любого уровня сможет узнать как варить нержавейку дуговой сваркой.

Ручная аргоном

Ручная сварка нержавейки в среде аргона осуществляется с помощью вольфрамовых электродов. Данная технология гарантирует получение качественных и надежных швов. Причем соединения отвечают всем поставленным требованиям, даже, если они выполнены в домашних условиях. Следовательно, аргонодуговая сварка применяется, когда исполнителю нужен эстетический результат. Швы не требуется зачищать от шлаков. Искры при сваривании отсутствуют. Это самый чистый метод соединения. Также данный способ предназначен для работы с деталями с очень тонкими стенками.

Сваривание осуществляется переменным или постоянным током прямой полярности.

Вид напряжения зависит от толщины металла:

если толщина свариваемых листов составляет 1 мм., то применяется постоянный ток в 30-60 А,Ø электродов – 2 мм.
сварка нержавеющей стали переменным током также возможна при работе с элементами толщиной 1 мм.: сила напряжения – 35-75 А, электрод Ø – 2 мм.
данные для обрабатываемых изделий толщиной 1,5 мм.: постоянный ток прямой полярности, 40-75 А, Ø сварочного прутка – 2 мм.;
переменный ток, 45-85 А, Ø – 2 мм.

толщина 4 мм.: постоянный ток прямой полярности, 85-130 А, Ø – 4 мм.

Особенности данного метода:

дугу следует поджигать бесконтактным способом, чтобы вольфрам с электродов не попал в расплавленный металл;
сварка должна проводиться без колебательных движений стержня. Нарушение этого правила может привести к нарушению защиты рабочей зоны, что приведет к окислению шва.

Совет! При использовании данного метода можно уменьшить расход сварочных материалов. Для этого необходимо после окончания сваривания в течение 10-15 секунд не отключать подачу аргона. Подобная процедура позволяет защитить раскаленный электрод от активного окисления.

Что представляет собой сварка электродом?

Ручная дуговая сварка электродом — это процесс, при котором плавится электрод, расплавляя собой металл. В процессе горения электрода сгорает и его обмазка, которая образует в процессе сгорания газозащитную среду, защищающую расплавленный металл от кислорода.

Электрод не только плавит металл, но и служит в качестве присадочного материала, когда основного металла явно недостаточно для заполнения сварочной ванны. Подобная технология сварки именуется как ММА (Manual Metal Arc).

Сварка нержавейки электродом в домашних условиях

Для проведения сваривания в домашних условиях многие исполнители применяют аппараты инверторного типа.

Агрегаты подобного типа работают от стандартного источника питания в 200 В, их небольшие габариты и вес позволяют удобно перемещать и транспортировать оборудование.

Сравнительно невысокая стоимость сделала оснащение такого типа лидером продаж среди исполнителей. Сварка нержавейки инверторной сваркой создает надежное соединение.

Во время настройки инвертора следует учитывать следующие параметры:

если толщина металла составляет 1,5 мм. , то сила тока должна быть равна 40-60 А, Ø электрода – 2 мм.
толщина детали 3 мм.: напряжение 75-85 А, Ø прутка – 3 мм.
толщина 4 мм: ток 90-100 А,Ø стержня – 3 мм.
толщина 6 мм. напряжение 140-150 А, Ø расходника – 4 мм.

Сваривание производится постоянным током обратной полярности.

Сварочный процесс включает несколько этапов:

следует удалить с рабочей поверхности ржавчину, масло и другие загрязнения, зачистка осуществляется металлической щеткой;
кромки изделия, толщина которого превышает 4 мм., необходимо разделать. Это обеспечивает хороший уровень проплавления и заполнения сварочной ванный. Разделка производится болгаркой или напильником;
при работе с тонким металлом, нужно плотно свести свариваемые края друг к другу, выполнить прихватки;
изделие толщиной более 7 мм. следует подогреть до 150°С. При проведении бытовой сварки это рекомендуется делать паяльной лампой;
работа начинается с поджигания дуги. Электрод подносится к поверхности и несколько раз дотрагивается до него, таким образом он активируется.
соединения проводится на короткой дуге;
в конце шва следует сделать “замок”, чтобы избежать образование трещин и свищей;
после окончания сварочного процесса, нужно дать изделию остыть, принудительно этого делать не рекомендуется;
шлаковую корку убирают молотком или зачищают примерно через пять минут после окончания работ;
в последнюю очередь проводится полировка и шлифовка.

Полезное видео

Для данного метода нужны электроды, использующиеся для работы с металлами коррозионностойких и жароустойчивых видов.

Электроды, предназначенные для инверторной сварки коррозионностойких сталей:

Шов, выполненный электродами ОЗЛ-6, обладает жаростойкостью, не склонен к образованию трещин и пор. Данная марка характеризуется высокими эксплуатационными свойствами.

Электроды АНО-27 предназначены для сварки ответственных конструкций, эксплуатирующихся при статических и динамических нагрузках, а также при отрицательных температурах.

Другие марки смотрите в разделах для коррозионностойких высокопрочных сталей и для коррозионностойких кислотостойких сталей.

Особенности нержавеющей стали

Как правильно варить нержавейку электродами знают опытные сварщики, чьи рекомендации есть на видео. Работа с этим материалом отличается от сваривания обычной стали. Поскольку данный металл ценят за его устойчивость к коррозии, то большинство изделий из него предназначены для работы с водой и под давлением. А проблемой начинающих сварщиков становится течь, появляющаяся после остывания шва. Как заварить проблемное место в домашних условиях можно понять, если разобраться в физических свойствах металла.

Нержавеющая сталь обладает высоким коэффициентом расширения. Это означает то, что при нагреве расстояние между молекулами увеличивается больше, чем у других видов металлов. При остывании происходит обратный процесс, «стягивающий» изделие до первоначальных пропорций. Инородный металл, входящий в состав шва, и обладающий меньшим коэффициентом расширения, будет при этом «рваться», оставляя за собой микротрещины, дающие течь в работе начинающего сварщика. Это обязывает подбирать качественный присадочный материал (стержень электрода), способствующий взаимодействию основного и наплавляемого металла.

Второй проблемой в работе с нержавеющей сталью является ее низкая температура плавления. Сильный нагрев от электродуги приводит к тому, что сварочный участок перегревается, и легирующие элементы, отвечающие за антикоррозийные свойства, выгорают. В результате, получив герметичное соединение, можно обнаружить скорое появление следов ржавчины в месте проведения сварки. Эта особенность требует подбора правильных режимов сварки и ведения шва в шахматном порядке, чтобы предотвратить местный перегрев.

Третьей проблемой служит реакция углерода на попадание кислорода в сварочную ванну. Это приводит к выделению газа на поверхности кристаллизующегося шва, и образованию крупных пор. Сваривать металл становится практически невозможно. Чтобы предотвратить это явление, сварочная ванна должна хорошо защищаться от внешней среды. Для этого используют защитный газ или обмазку электродов, создающую газовое облако в зоне сварки.

Какими электродами варить нержавейку с чёрным металлом

На производстве, где все процессы проводятся исключительно в соответствии с технологией, чаще всего не возникает вопроса: как приварить нержавейку к черному металлу? Ведь соединение таких различных металлов в обычных условиях является неправильным, с технической точки зрения. Также потребность в такой процедуре, как правило, практически отсутствует. Но иногда такая необходимость бывает. И для этого выпускаются специальные электроды.

Также в домашних условиях процесс подобного рода вполне реален. Но для этого нужно знать химический состав свариваемых изделий, чтобы правильно подобрать расходные материалы. Ведь нержавейка и черный металл являются разнородными материалами. Также следует учитывать такой параметр как свариваемость, т.е. способность данных материалов образовывать неразъемные соединения удовлетворительного качества.

Существует два способа для соединения:

сварка нержавейки и черного металла электродом с покрытием;
сваривание вольфрамовыми расходниками.

При использовании технологии ММА следует применять сварочные материалы, предназначенные для цветных металлов и сплавов.

Сварочные электроды АНЖР-2.

Наиболее распространенными марками являются АНЖР-1 и АНЖР-2. Основное преимущество – возможность проведения сварки практически во всех пространственных положениях, кроме вертикального “сверху-вниз”.

Также подходящим вариантом станут электроды ЦТ-28. Достоинства: шов, образованный с помощью сварочных материалов данной марки, отличается высокой жаропрочностью и жаростойкостью.

Кроме того, исполнитель может использовать специальные электроды по нержавейке.

Востребованными среди исполнителей являются электроды ESAB для сварки разнородных сплавов: ОК 67.42, ОК 67.45, ОК 67.52, ОК 68.81, ОК 68.82, ОК 92.26.

Второй метод является менее востребованным из-за более высокой стоимости вольфрамовых электродов. Также исполнителю понадобится специальное сварочное оборудование. В процессе сварки данной технологией, необходимо тщательно следить за положением прутка. Для получения качественного и надежного соединения, нужно держать стержень перпендикулярно к поверхности свариваемых изделий.

В зависимости от толщины материалов применяются различные ток и полярность при сварке нержавейки:

толщина изделия 1 мм.: постоянное напряжение, сила в 30-60 А, Ø стержня – 2 мм.;
толщина деталей 2 мм.: переменный ток силой 50-80 А, Ø прутка – 3 мм.;
толщина составляет 4 мм.: постоянный ток, сила напряжения – 90-130, Ø расходника – 4 мм.

Электрооборудование, свет, освещение

139 votes

Голос за!

—

Голос против!

Металлург Гарри Бреарли из Англии в 1913 году при работе над проектом, связанным с улучшением оружейных стволов, обнаружил случайно, что добавление в низкоуглеродистую сталь хрома придает ей способности сопротивляться кислотной коррозии. Добавление в сталь хотя бы 12% хрома делает её коррозионностойкой и нержавеющей, а увеличение содержания хрома до 17% делает её стойкой к агрессивной среде.

Свойства нержавеющей стали

Согласно классификации нержавеющие стали принято относить к высоколегированным сталям, что являются устойчивыми к коррозии. Хром, который содержится в стали, при взаимодействии с кислородом образует невидимый и тонкий слой оксида хрома, который называют оксидной пленкой.

Атомы хрома и их оксиды имеют подобные размеры, поэтому они вплотную примыкают между собой на поверхности металла и образуют стабильный слой, который имеет толщину всего лишь в несколько атомов. Если поцарапать или порезать поверхность нержавеющей стали, то оксидная пленка разрушится. Однако вместе с этим создаются новые оксиды, которые восстанавливают поверхность и защищают ее от окислительной коррозии.

Благодаря своим прочностным и антикоррозионным характеристикам, нержавеющие стали активно применяются в промышленности и быту. Изделия, что изготовлены из нержавейки, вы можете встретить везде, — начиная от кухни в каждой квартире и заканчивая цехами-гигантами химического производства.

Оборудование для сварки нержавейки в современном мире позволяет создавать такие сложные изделия, как разнообразные конструкции с нержавейки высокой прочности, перила для лестниц, нержавеющие трубы, листы, сетки, полосы, уголки, нержавеющие баки самого разнообразного назначения, нержавеющие вешалки.

Нержавеющая сталь вместе со стеклом и некоторыми синтетическими материалами является почти незаменимым материалом для создания оборудования для обработки и транспортировки пищевых продуктов, изготовления хирургического инструмента, разнообразных металлических конструкций. Это объясняется высокими гигиеническими, токсикологическими и эстетическими требованиями.

Гигиена в пищевой отрасли имеет высочайшее значение. Существуют конкретные требования, которые касаются смываемости тяжелых металлов с такого оборудования, которое постоянно находится в контакте с пищевыми продуктами. Марками нержавейки, которые используются в пищевой промышленности, выступают AISI 304 и 316.

Состав нержавеющей стали

В составе нержавейки основным легирующим элементом выступает хром с содержанием 12 — 20%. Если содержание хрома составляет больше 17%, такие сплавы являются коррозионностойкими в агрессивных и окислительных средах.

В составе нержавеющей стали также присутствуют элементы, которые отвечают за специфические физико-механические и увеличивающие антикоррозионные свойства нержавейки: никель, молибден, ниобий, титан и марганец. Ниобий, молибден и хром увеличивают коррозионную стойкость, а никель уменьшает теплопроводность и электропроводность стали.

Нержавеющая сталь по химическому составу бывает хромистой, хромоникелевой и хромомарганцевоникелевой. Хромистая нержавейка применение нашла в качестве конструкционного материала для изготовления клапанов гидравлических прессов, арматуры крекинг-установок, турбинных лопаток, режущих инструментов, пружин и прочих предметов быта.

Хромоникелевая нержавейка используется в различных отраслях промышленности. Отмечаются такие свойства нержавеющей стали аустенитного класса. Благодаря собственной структуре поверхность нержавеющей стали считается высококачественной и не нуждается в дополнительной обработке для использования в пищевой промышленности.

Хромоникелевая аустенитная нержавейка не способна магнититься, что позволяет её легко отличить от прочих сплавов, а также применять подобное свойство в промышленности. Особо отличается сталь 12Х18Н10Т, которая используется для сварных конструкций, бытовых приборов, в архитектуре и строительстве зданий различного назначения.

Разновидности нержавейки

Выделяют три основных вида нержавеющей стали — аустенитная, ферритная и мартенситная нержавейка. Эти типы определяются микроструктурой нержавеющей стали, а также преобладающей кристаллической фазой.

Аустенитные стали в качестве основной фазы имеют аустенит. Подобные сплавы содержат никель и хром, иногда азот и марганец. Самой известной нержавеющей сталью аустенитного класса является 304 сталь, которую называют иногда T304, с содержанием 18-20% хрома и 8-10% никеля. Подобное содержание элементов делает нержавеющую сталь немагнитной и придает ей высокие коррозионные свойства, пластичность и прочность, благодаря чему они используются повсеместно в различных областях промышленности.

Ферритные стали в качестве основной фазы имеют феррит. Данные стали содержат хром и железо. Основной вид подобной нержавеющей стали – сталь 430, что содержит 17% хрома. Ферритные стали являются менее пластичными, чем аустенитная сталь. Стали не закаляются посредством термической обработки и, как правило, применяются в агрессивной среде.

Мартенситные стали имеют характерную микроструктуру, которую наблюдал впервые микроскопист Адольф Мартенс из Германии в 1890 году. Мартенситная нержавеющая сталь является низкоуглеродистой сталью, основным видом среди которой является сталь 410, что содержит 12% хрома и около 0,12% углерода. Мартенсит способен придавать стали высокую твердость, однако вместе с этим снижает ее жесткость и делает её хрупкой. Поэтому этот тип стали используется в слабоагрессивной среде, к примеру, при изготовлении режущих инструментов и столовых приборов.

Виды аустенитной нержавейки

Виды сталей самой популярной аустенитной группы обозначают дополнительным номером, указывающим на химический состав:

Нержавеющая сталь A1, как правило, используется в подвижных и механических узлах. Из-за высокого содержания серы подобная сталь имеет низкое сопротивление коррозии, чем прочие типы нержавейки.
Нержавейка A2 является самой распространенной, нетоксичной, немагнитной, незакаливаемой, устойчивой к коррозии сталью, которая легко поддается сварке и после этого не становится хрупкой. А2 проявляет магнитные свойства после механической обработки. Крепежи и изделия из нержавейки A2 не подходят для применения в кислотах и средах, которые содержат хлор, к примеру, в соленой воде и бассейнах. Пригодна А2 для температуры вплоть до минус 200 градусов по Цельсию.
Сталь A3 отличается похожими свойствами, как и нержавейка A2, и стабилизирована дополнительно титаном, танталом и ниобием. Это улучшает ее качества сопротивления против коррозии при высокой температуре.
Нержавеющая сталь A4 является похожей на нержавейку A2, но в своем составе имеет 2-3% молибдена. Это придает ей в большой степени высокие способности сопротивляться кислоте и коррозии. Такелажные изделия и крепеж из A4 применяются в судостроении. Пригодна нержавеющая сталь А4 для температуры до минус 60 градусов.
Нержавейка A5 имеет похожие свойства, которые присущи стали A4, и дополнительно стабилизирована танталом, ниобием и титаном, но с разным содержанием легирующих добавок для повышения ее сопротивляемости высоким температурам.

Свариваемость нержавейки

Перед тем, как приступить к сварке нержавейки своими руками, рекомендуется ознакомиться с ее особенностями. Сварка нержавейки является достаточно трудным занятием, которое зависит от многих параметров. Наиболее важным среди них выступает свариваемость — способность металла образовывать сварное соединение, материал шва которого имеет аналогичные или близкие механические свойства к металлу основы.

На свариваемость нержавеющей стали влияет ряд характеристик, которыми она обладает:

Большое значение показателя линейного расширения и существенная литейная усадка, которая возникает из-за этого, высокая литейная усадка способствуют росту деформации металла при сварке и после нее. Если между свариваемыми деталями, обладающими значительной толщиной, отсутствует достаточный зазор, то могут образоваться огромные трещины.
Теплопроводность, что снижена по сравнению со сталями низкоуглеродистыми в 1,5 — 2 раза, способна вызывать концентрацию теплоты и усиливать проплавление металлов в зоне сварки. При сварке нержавейки из-за этого возникает потребность уменьшения силы на 15 — 20% тока по сравнению с током для обычной стали.
Высокое электрическое сопротивление провоцирует очень сильный нагрев электродов из высоколегированной стали. Чтобы уменьшить отрицательный эффект, изготовляют электроды с хромоникелевыми стержнями, которые имеют длину не больше 350 миллиметров.
Важным свойством нержавейки выступает склонность высокохромистой стали к потере собственных антикоррозийных свойств при применении неправильного термического режима или неправильном использовании аппарата для сварки нержавейки. Данное явление называют межкристаллитной коррозией. Его природа заключается в том, что при температурах больше 500 градусов по Цельсию по краям зерен формируется карбид хрома и железа, которые становятся впоследствии очагами коррозионного растрескивания и самой коррозии. С подобными явлением борются различными методами, к примеру, с помощью быстрого охлаждения места сварки любой методикой, вплоть до поливания водой, для уменьшения потерь коррозионной стойкости.

Особенности сварки нержавейки

При сварке нержавейки рекомендуется учитывать некие отличия её физических свойств от характеристик углеродистого проката. К примеру, стоит брать во внимание, что уделенное электрическое сопротивление приблизительно в 6 раз больше, на 100 градусов меньше точка плавления, теплопроводность достигает одной трети от аналогичного показателя углеродистого проката. Показатель теплового расширения по длине составляет на 50% больше.

Сварку нержавейки в домашних условиях выполняют разными методами. Ручную дуговую сварку нержавейки вольфрамовыми электродами в инертной среде обычно применяют, когда толщина материала составляет больше 1,5 миллиметров. Для сварки труб и тонких листов используют дуговую сварку плавящимися электродами в инертном газе.

Импульсная дуговая сварка плавящимися электродами в инертном газе предназначена для листов, которые имеют толщину 0,8 миллиметра. Сварка короткой дугой плавящимися электродами в инертной среде прописана для листов, толщина которых 0,8-3,0 миллиметра, а сварка со струйным переносом металла плавящимися электродами в инертном газе — для листов, что имеют толщину больше 3,0 миллиметров.

Плазменная сварки нержавеющей стали может использоваться для широкого диапазона толщины и применяется в наше время достаточно широко. Дуговая сварка нержавейки под флюсом предназначена для материалов, толщина которых больше 10 миллиметров. Однако самыми популярными методами остается технология сварки нержавейки покрытыми электродами, вольфрамовыми электродами в среде аргона и аргонная полуавтоматическая сварка нержавеющей проволокой.

Подготовка кромок нержавеющих деталей практически не отличается от подготовки изделий из стали низкоуглеродистой, за исключением одного нюанса – в сварном стыке должен быть зазор для обеспечения свободной усадки швов.

Поверхности кромок перед сваркой принято зачищать до блеска стальной щеткой и промывать растворителем – к примеру, авиационным бензином или ацетоном для удаления жира, который вызывает появление в шве пор и уменьшение устойчивости дуги.

Ручная сварка нержавейки покрытыми электродами

Сварка нержавеющей стали покрытыми электродами способна обеспечить без особых проблем приемлемое качество швов. Поэтому если вы не предъявляете к сварному соединению особых требований, искать другой способ сварки нержавейки нет резона.

К покрытым металлическим электродам для ручной дуговой сварки нержавеющей стали относят электроды особого состава ОЗЛ-8, НИАТ-1, ЦЛ-11. Выбирать рекомендуется электроды, обеспечивающие основные эксплуатационные характеристики сварного соединения – высокие механические свойства, значительную коррозионную стойкость и жаростойкость.

Сварку принято производить с помощью постоянного тока обратной полярности. Стремитесь к меньшему проплавлению шва, техника сварки нержавейки предполагает использование электродов, которые имеют небольшой диаметр, при минимальной тепловой энергии. При сварке нержавеющей стали сила тока должна быть примерно на 15-20% меньше, чем для обыкновенной стали.

Использование большого тока из-за низкой теплопроводности и высокого электрического сопротивления электродов может спровоцировать перегрев их покрытия и даже отваливание отдельных кусков. Электроды для сварки по данной причине отличаются высокой скоростью плавления, по сравнению с обычными стальными. Приступая к сварке нержавейки впервые, нужно к этому быть готовым.

Чтобы сохранить коррозионные характеристики шва, необходимо обеспечить его ускоренное охлаждение при использовании для этого медных прокладок или обдувания воздухом. Если сталь причисляется к хромоникелевым сталям аустенитного класса, вы можете использовать для охлаждения воду.

Сварка вольфрамовыми электродами в среде аргона

Сварку нержавеющей стали данным методом применяют в ситуациях, когда свариваемый металл очень тонкий или предъявляются к сварному соединению повышенные требования качества. Нержавеющие трубы, которые используются для перемещения под давлением жидкостей или газов, сваривать лучше всего именно вольфрамовыми электродами в инертной среде.

Сварку проводят в среде аргона постоянным или переменным током прямой полярности. Желательно использовать в качестве присадочного вещества проволоку, которая имеет более высокий уровень легирования, чем главный металл. Выполняют работу электродами без колебательных движений, иначе можно нарушить защиту зоны варки, что провоцирует окисление металла шва и увеличивает стоимость сварки нержавейки.

Обратную сторону шва защищают поддувом аргона от воздуха, однако нержавеющая сталь к защите обратной стороны не является такой критичной, как титан. Исключите попадание вольфрама в сварочные ванны. Поэтому целесообразно применять бесконтактный поджог дуги или проводить зажигание дуги на графитовой или угольной пластинке, перенося ее на основной металл.

После окончания процедуры с целью меньшего расхода вольфрамового электрода защитный газ сразу не выключайте. Это следует делать спустя определенное время — 10-15 секунд. Это поможет исключить интенсивное окисление нагретых электродов и продлить срок его службы.

Механические методы обработки нержавейки

Помните, что использовать разрешается только такие рабочие принадлежности, которые предназначаются для обработки нержавеющего проката, и которые вы видели на видео о сварке нержавейки: специальные шлифовальные ленты и круги, щетки из нержавеющей стали, нержавеющие дроби.

Травление считается самой эффективной методикой дальнейшей обработки сварных швов. Если правильно выполнить травление, то вы сможете устранить зону с низким содержанием хрома и вредный оксидный слой. Травление выполняют посредством погружения в кислоту, покрытия пастой или поверхностного нанесения зависимо от условий.

При травлении чаще всего используют смешанную кислоту: азотную и фтористоводородную кислоту в таких пропорциях – от 8 до 20% азотной кислоты и 0,5 – 5% фтористоводородной кислоты, вода выступает в качестве остального компонента. В народе с этой целью используют крепкий настой чая.

Время травления нержавеющего аустенитного проката зависимо от концентрации кислоты, температуры, сорта проката, толщины окалины. Помните, что кислотоупорный прокат нуждается в более продолжительном времени обработки, чем нержавеющий прокат. Доведение уровня шероховатости сварных швов до соответствующего показателя главного листа посредством полирования или шлифования после процедуры травления повышает еще более стойкость конструкции к коррозии.

Профилактика дефектов после сварки

Процесс нержавеющей стали имеет некие особенности. Если их не учитывать особенностей сварки нержавейки, в итоге возникнут некоторые дефекты сварных швов и нежелательные эффекты. К примеру, через определенное время после процедуры в области сварных швов может формироваться так называемая «ножевая» коррозия.

Результат воздействия высокой температуры – горячие трещины, которые возникают из-за аустенитной структуры сварных швов. Причина хрупкости швов кроется в длительном воздействии высокой температуры, а также стигматации.

Чтобы предотвратить возникновение горячих трещин, принято использовать присадочные материалы, которые позволяют формироваться прочным швам. Содержание феррита при этом составляет не меньше 2%. Также с этими целями рекомендуется проводить дуговую сварку с малой длиной дуги. Не следует кратеры выводить на основной металл.

Автоматическую сварку принято осуществлять при уменьшенных скоростях. Лучше всего сделать меньше подходов. Увеличение скорости и применение короткой дуги существенно уменьшают риски возникновения сварочных деформаций и цену сварки нержавейки. Благоприятно влияет на стойкость нержавейки к коррозии сварка на максимальной скорости.

Таким образом, нержавейка бывает разных видов и различного состава. Присутствие в металле хрома определяет основные свойства, за которые нержавейка и ценится в разных отраслях промышленности. Зависимо от конечного результата, существует много способов её сварки. Один из них обязательно подойдет и вам!

Сварка тонкой нержавейки

Сварка тонкого металла требует от исполнителя определенного уровня знаний и навыков. При работе с тонкостенными изделиями из коррозионностойких сталей важно не только верно выбрать электроды, но правильно определить напряжение. О том, как варить тонкую нержавейку электродом и каким током сваривают нержавейку будет рассказано далее.

Если сравнивать с обыкновенной сталью, то сваривание тонкой нержавейки электродом должно проводится при меньшей величине силы тока. Требуемое количество ампер примерно на 20% меньше.

Важную роль играет диаметр сварочного прутка. При толщине свариваемого изделия 3 мм. диаметр расходника 3-4 мм.

Следует применять стержни длиной не более 35 мм. Температура нагрева не должна превышать 500°С.

Не рекомендуется резко охлаждать изделие.

Бытовая сварка тонкой нержавейки проводится с помощью инвертора. Рекомендуется выполнять следующие правила:

не нагревать заготовки и место соединения выше температуры в 150°С;
сварочный процесс осуществляется на малых величинах тока с высокой скоростью;
без колебательных движений электрической дуги;
под заготовки подкладывать пластины, которые будут “забирать” часть тепла на себя. Это предотвратит сильное нагревание рабочей зоны и возможность образования дыр.

Металл толщиной до 3 мм. варят без разделки. Между заготовками должен быть зазор в 1-2 мм.

При осуществлении инверторной сварки с помощью электродов диаметром 3 мм, необходимо выставлять напряжение величиной 80 А.

Мастера применяют для соединения тонких коррозионностойких сталей следующие марки электродов:

ЦЛ-11 – распространенная и ходовая марка сварочных материалов. Материал шва, наплавленного ЦЛ-11, отличается стойкостью к коррозии в неблагоприятных условиях.

ОК 63.20 предназначен для работы с тонкостенными элементами, работающими в контакте с жидкими агрессивными неокислительными средами при температурах до 350°С.

Общая информация

Существует общемировая классификация металлов, согласно которой нержавейка относится к классу высоколегированных сталей. А это значит, что такой металл будет особенно устойчив к коррозии и разрушению. Для потребителя это безусловный плюс, а вот для сварщика это скорее недостаток.

Устойчивость к коррозии обеспечивает оксидная пленка, покрывающая лист нержавеющей стали. Пленка состоит из хрома и кислорода, она невидима, но при этом способна к регенерации. Если поцарапать лист нержавейки, то пленка потеряет свои свойства, но спустя время восстановится. Отсюда невероятная долговечность использования изделий из нержавеющей стали.

Благодаря своим достоинствам нержавейка стала очень популярна, ее широко применяют при производстве изделий для быта и для крупной промышленности. Вы с одинаковой вероятностью обнаружите дома стальную нержавеющую кастрюлю и узнаете о производстве стальных комплектующих для лабораторий.

На этом фоне очень востребована сварка труб из нержавейки и любая сварка тонкой нержавейки. Любому мало-мальски опытному сварщику нужно уметь выполнять такой вид работ. Тем более, обучиться этому несложно. Все, что сказано в этой статье, относится и к домашней сварке.

Сварка нержавеющих труб

Сварка труб из нержавеющей стали электродами является популярным видом соединения подобных изделий. Сварочные работы с трубами проводятся электродами с основной или рутиловой обмазкой. Сварочный процесс плавящимся расходником осуществляется на постоянном токе обратной полярности.

Сварка нержавейки постоянным током обладает несколькими преимуществами: малое разбрызгивание металла; простота процесса для сварщика; подходит для работы с тонкостенными трубами; качественный шов.

Вольфрамовые электроды для сварки труб из нержавеющей стали работают на постоянном токе прямой полярности. Преимущества данного способа:

надежная защита от воздействия кислорода, которое может привести к окислению;
устойчивая дуга;
соединение обладает высокой коррозийной стойкость.

Независимо от выбранного способа соединения, технология сваривания нержавеющих труб включает три этапа:

Подготовительный делится на две части: подготовка исполнителя и подготовка основного материала. Для сварщика должны быть подготовлены спецодежда и защитная маска. Нержавеющие трубы нужно зачистить от от различных загрязнений: коррозия, краска и т. д. Стыки и площадь возле них следует обработать металлической щеткой или наждачной бумагой.
Сварочный процесс начинается с зажигания электрода и возбуждения дуги. Важно в ходе работ удержать дугу. Затем осуществляется соединение.
Важным этапом является проверка качества шва. Перед этим необходимо отбить шлак.

Электроды для труб из нержавейки:

ОК 63.20 предназначены для сварки точками, т.е. процесс производится при кратковременном поджиге и гашении электрической дуги.

Небольшой видеоролик для наглядности.

Как правильно варить нержавейку электродом: рекомендации, таблицы

Нержавейка — это особый вид стали, легированной хромом и никелем. Она прекрасно противостоит коррозии и поэтому активно используется при изготовлении различных изделий. Так, из этого материала производят трубы и емкости, а также детали кузова автомобиле, различные декоративные элементы. Для ремонта деталей из нержавейки применяют РДС (ручную дуговую сварку). Именно о ней и поговорим в нашей новой статье.

Основные способы сварки нержавейки

Сегодня для соединения заготовок из нержавеющей стали используют все три самые популярные разновидности сварки: ручную дуговую, при помощи вольфрамового электрода и с присадочной проволокой полуавтоматом. Принцип работы у всех этих способов примерно одинаковый. Между заготовкой и горелкой или держаком возбуждается дуга, под действием температуры металл плавится, в сварочную ванну подается присадочный материал, который и заполняет полость, создавая шов.

Сварка нержавейки электродом (метод MMA)

Выполняется с использованием покрытых электродов. Для работы нужны сами стержни с обмазкой, инвертор, электрододержатель и клемма с проводами. Сам электрод не только играет роль присадочного материала. Его покрытие обеспечивает высокий уровень защиты для сварочной ванны. Этот вариант считается самым доступным и недорогим. И оборудование, и материалы стоят довольно дешево. Однако, стоит помнить, что качества шва не всегда соответствует ожиданиям. Но, если нужен просто ремонт, сварки нержавейки простым электродом будет вполне достаточно.

Сварка нержавейки в среде аргона с вольфрамовым электродом (TIG)

Для выполнения сварки по этой технологии необходима специальная горелка, неплавящийся вольфрамовый электрод и присадочные прутки для сварки нержавейки. Этот способ немного проще, т.к. сварщику куда удобнее держать дугу одной длины, при этом шов выходит идеально ровный и достаточно узкий. Присадка подается в ванну второй рукой, свободной от горелки. Для защиты зоны сварки от негативных внешних воздействий используется инертный газ — аргон.

К недостаткам ТИГ сварки можно отнести то, что это процесс не слишком быстрый, а расходники стоят довольно дорого, как и оборудование.

Сварка нержавейки полуавтоматом

Для сварки в полуавтоматическом режиме применяются специальные источники тока, совмещенные с подающим механизмом. Проволока, поступающая от него, выступает в качестве электрода. Защита сварочной ванны обеспечивается использованием защитного газа, идущего из баллона с редуктором. Считается, что этот тип сварки один из самых производительных, но качество получаемого соединения немного уступает соединению, выполненному с вольфрамовым электродом.

Как правильно варить сваркой нержавейку: основные особенности

Сварка нержавейки в домашних условиях, как и на производстве — задача не из простых. Существуют свои нюансы и сложности, о которых обязательно нужно помнить, иначе качественного шва не выйдет. Одна из главных проблем заключается в сильном линейном расширении легированных видов стали при сильном нагреве. Из-за этого сразу после остывания заготовки возможно появление трещин. Для того, чтобы избежать эту неприятность, необходимо правильно подбирать электроды. В них должны быть добавки, увеличивающие пластичность итогового соединения и устойчивость к различным динамическим нагрузкам.

При этом важно отметить, что в процессе сварки длинные сплошные швы выполняют сегментами по 10 см. при этом каждый новый отрезок начинают из конца предыдущего участка. Такой подход используют для того, чтобы избежать деформации плоскости заготовок.

Еще одна неприятность, с которой может столкнуться сварщик во время сварки нержавейки инвертором — это негативное влияние высоких температур на легированные элементы. Так, хром и никель просто на просто выгорают при сильном нагреве. Поэтому, чтобы справиться с этой проблемой, важно правильно подобрать расходные материалы. Содержание этих веществ в присадке должно быть выше, чем в металле, чтобы компенсировать потери.

Среди прочих проблем, возникающих в процессе сварки нержавейки дуговой сваркой, можно выделить недостаточный уровень защиты ванны от контакта с кислородом. Из-за этого возможно возникновение на поверхности открытых и закрытых пор. Для предотвращения такой реакции нужно обеспечить надлежащий уровень защиты обмазкой или специальными газами, иначе шов не будет герметичным.

Сварка нержавейки инвертором: когда можно использовать РДС

По качеству получаемого шва ММА сильно уступает сварки МИГ и ТИГ, поэтому использовать ее рекомендуется исключительно для выполнения соединений на неответственных конструкциях. Т.к. инверторы для ручной дуговой сварки стоят совсем недорого, их часто покупаю для использования дома или на даче. Пользоваться этой методикой можно для выполнения соединений как в нижнем положении, так и вертикального типа.

Если говорить об использовании РДС на производстве, то использовать ее можно для выполнения небольших прихваток, а также выполнения сборки конструкций. Этот метод идеален для выполнения коротких швов. Помимо этого, сварку ММА можно применять и для ремонта некоторых изделий. Так, если в швах присутствуют такие дефекты, как поры, трещины, с использованием электродов их вполне реально устранить.

Преимущества сварки нержавейки инвертором ручной дуговой сварки заключаются в следующем:

Низкая стоимость оборудования по сравнению с аппаратами TIG и полуавтоматами.
Отсутствие необходимости в использовании газовых баллонов.
Возможность работать с заготовками толщиной 1–20 мм.
Доступность используемых сварочных материалов.
Компактность инверторов для РДС.

К недостаткам сварки нержавейки в домашних условиях можно отнести:

Необходимость удаления шлака для оценки качества полученного соединения.
Низкая скорость выполнения сварки.
При перегреве возможно осыпание обмазки с электрода, поэтому в процессе работы необходимо выполнять перерывы.
Чем дольше выполняется сварка, тем короче становится электрод. Это может мешать поддержанию и контролю длины дуги.

Правильная сварка нержавейки: основные рекомендации

Существует несколько базовых советов, способных сделать процесс сварки нержавейки максимально комфортным и эффективным. К ним относятся:

Если нужно сварить заготовки, толщиной от 4 мм, придется выполнить V-образную разделку.
Загрязненный металл обязательно нужно предварительно зачистить щеткой и убрать масляную пленку при помощи растворителя.
Тонкие листы варят без разделки кромок.
Чтобы снизить вероятность возникновения трещин, с заготовок необходимо убрать лишнюю температуру. Для этого используют медные пластины, в редких случаях воду.

Настройка аппарата для сварки нержавейки

Прежде, чем приступить к работе с заготовками из нержавеющей стали, крайне важно правильно подобрать не только электроды, но и инвертор. Так, подбирая сварочный аппарат для сварки нержавейки стоит обратить внимание на следующие нюансы:

Бытовая модель должна работать от сети на 220 В, промышленная — 380 В.
Для сварки данного вида стали подойдут только инверторы. При использовании трансформаторов могут возникнуть проблемы.
Максимальная сила тока должна составлять не менее 140 А для использования в быту и 250 А для производства.
Хорошо, если аппарат способен функционировать при просадках сети.
Нелишними будут такие функции, как горячий старт, антиприлипание и форсаж дуги.

Опытные специалисты отдают предпочтение и профессиональным электродам. Одна из самых востребованных марок — ЦЛ-11. Именно такие электроды стоит купить для сварки нержавейки. Они отвечают всем существующим стандартам качества, отлично показывают себя во время работы и стоят достаточно недорого.

Для сварки нержавейки мы рекомендуем задать на инверторе следующие настройки:

Толщина металла, мм	Сила тока, А	Диаметр электрода, мм
1-3	20-60	1-1. 5
3-4	50-90	1.6-2.0
4-5	60-100	2.0-2.4
5-6	80-120	2.5-3.1

Обработка шва из нержавейки после сварки

Как только шов готов, можно приступать к его финальной обработке. Первым делом рекомендуется удались шлак. После этого приступают к визуальной оценке состояния соединения. Важно, чтобы не было пор, трещин, наплывов и иных дефектов.

В случае, если изделие в будущем будет использоваться во влажной среде, его обрабатывают специальными кислотами.

Благодаря ей на поверхности образуется защитный слой из хрома. На финальном же этапе заготовки шлифуют с лицевой стороны при помощи специальных кругов или шлифовальной ленты, а затем проводят полировку.

Заказать все необходимое для максимально эффективной и правильной сварки нержавейки вы всегда можете в нашем интернет-магазине. Мы предлагаем вашему вниманию богатый ассортимент товаров по низким ценам и с быстрой доставкой по всей Беларуси. Обращайтесь!

Сварка нержавейки электродом для начинающих

Уже более века человек использует нержавейку для собственных нужд. Эта прочная и неподдающаяся коррозии сталь применяется практически повсеместно, начиная от крепежа и заканчивая промышленностью.

Незаменима нержавеющая сталь и в быту. Однако чтобы починить какую-либо вещь из неё понадобится дуговая сварка и электроды определённого типа. Также, при сваривании нержавейки у многих начинающих сварщиков возникают трудности.

Про особенности сварки нержавеющей стали электродом мы и поговорим в этой статье.

Что представляет собой сварка электродом?

Какими электродами варить нержавейку

Для сварки нержавейки существуют два типа электродом, с основным и рутиловым покрытием. Новичкам, безусловно, проще и легче будет варить нержавеющую сталь электродами с рутиловой обмазкой, такими как ESAB OK 46.00 и Lincoln Electric Omnia 46.

Что же касается электродов с основным покрытием, то для сварки нержавейки применяются электроды следующих марок: ESAB FILARC 88S, СЭЗ ЗИО-8, СЭЗ ЦТ-15. Варить нержавейку инвертором можно во всех пространственных положениях, однако вертикальные швы поддаются лишь опытным сварщикам.

Сварка нержавейки электродом для начинающих

Перед тем как приступать к сварке нержавеющей стали электродом, изделия нужно тщательным образом подготовить к работе. Их поверхность должна быть очищена в зоне сварки от любых загрязнений. Кромки металла перед свариванием рекомендуется обезжирить, используя для этих целей бензин, либо ацетон.

Чтобы брызги расплавленного металла не прилипали к нержавейке, околошовную зону сварки нужно обработать специальным средством. Чтобы обеспечить оптимальную усадку, свариваемые изделия нужно располагать с небольшим зазором друг к другу.

Основные правила сварки нержавейки:

Сварка нержавеющей стали инвертором осуществляется на обратной полярности. При выполнении сварочных работ необходимо стараться меньше проплавлять сварной шов;
Для сварки нужно использовать тонкие электроды;
При сварке нержавейки ток на сварочном инверторе должен быть выставлен на 20% ниже, чем при сварке любых низколегированных сталей. Для бытового инвертора вполне хватит тока в диапазоне 60-160 А.

Во время сварки нержавейки очень важно уметь отводить тепло после образования сварочного шва. Для охлаждения и предупреждений деформаций используют медные подкладки, и только при сварке аустенитной стали допускается охлаждение металла водой.

Поделиться в соцсетях

Урок 5 — Сварка присадочных металлов для нержавеющих сталей

Урок 5 — Сварка присадочных металлов для нержавеющих сталей © АВТОРСКИЕ ПРАВА 2000 УРОК ГРУППЫ ЭСАБ, ИНК. V 5.11.0.5 Другой Обычно присадочные металлы из нержавеющей стали используются для наплавки или плакирования менее дорогие стали с прослойкой нержавеющая.Резервуары из мягкой стали, предназначенные для хранения коррозионных жидкости могут быть облицованы нержавеющими стали таким образом. Обычно непрерывные без покрытия или порошковые электроды используются с автоматическим сварочная установка.

Ток и проникновение необходимо контролировать. тщательно, чтобы ограничить разбавление основным металлом. Иногда это необходимо вкладывать больше более одного слоя, чтобы обеспечить правильный анализ отложений. 5.11.0.6. сварка плакированного листа из нержавеющей стали (производимого на некоторых сталелитейных заводах) также должна быть упомянул.Более толстые секции могут свариваться электродами из низкоуглеродистой стали и нержавеющей стали, и сваривать можно только более тонкие секции с нержавеющими электродами. Подготовка стыков, сварка процедура и выбор электрода будут варьируются в зависимости от толщины и типа свариваемой плакированной пластины. Сварка плакированного листа — это специализированная область сварки разнородных металлов. и за пределами объем этого курса. 5.12 НЕРЖАВЕЮЩИЙ СТАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ И НАПОЛНИТЕЛЬ МЕТАЛЛЫ Там Есть несколько различных форм электродов из нержавеющей стали: покрытые, сплошные сплошной голый, сплошной Сварочные стержни без покрытия с флюсовой сердцевиной и отрезанные по длине.

5.12.1 Покрытый Электроды из нержавеющей стали — Электроды из нержавеющей стали с покрытием Arcaloy классифицируется по американскому Спецификация присадочного металла сварочного общества A-5.4-92. В виде определены этой спецификацией, Электроды классифицируются по составу металла шва и типу сварочного тока. Например, обозначение AWS E308-15 означает электрод (E), тип AISI 308 (20% хрома, 10% никеля) и положительный электрод постоянного тока (-15).Если классификация Ссылка была E308-16, это будет обозначать электрод (E), сталь AISI типа 308 (308) и положительный электрод переменного-постоянного тока операция (-16 и -17). Электроды с покрытием из аркалоя извести имеют суффикс DC -15, Arcaloy AC-DC электроды имеют суффикс -16, а электроды Arcaloy Plus используйте суффикс -17. 5.12.1.1 Высоколегированная нержавеющая сталь Arcaloy покрытые электроды изготавливаются методом тщательной экструзии составной и смешанный материал покрытия на сердечнике из нержавеющей стали, что обеспечивает постоянство свойств металла шва и сочинение. NMe} I] N3 * 0LI: ђc.| ot t͆cY1Kbk;! sqq & K.sy⯗R @ ֘ {wͳ {q4Qs A @ ہ V ؘ X

Исследования электродных материалов и характеристики напряжения ячеек при электролизе воды in situ в pH-нейтральном электролите в биоэлектрохимических системах

Abstract

Было показано, что водородокисляющие бактерии (HOB) являются многообещающими микроорганизмами для восстановления диоксида углерода до широкого спектра продуктов с добавленной стоимостью в биоэлектрохимических системах с электролизом воды in situ в среде культивирования, также известным как гибридный биологический -неорганические системы (ГБЖ).Однако расширение этого процесса требует преодоления присущих ограничений низкой энергоэффективности, частично связанных с pH-нейтральным электролитом с низкой проводимостью. Большая часть исследований в этой области сосредоточена на культивировании бактерий, в то время как анализу и оценке характеристик электродного материала пока уделяется мало внимания в литературе. Поэтому в настоящей работе электролиз in situ pH-нейтральной среды для культивирования HOB проводили с различными комбинациями электродных материалов.Помимо обычных типов электродов, были подготовлены и испытаны электроды с покрытиями из кобальта с большим содержанием земли и сплава никель-железо, известных своей каталитической активностью в кинетически медленной реакции выделения кислорода (OER), в качестве потенциальных заменителей катализаторов из драгоценных металлов. . Выращивание HOB с помощью электролиза воды in situ было успешно протестировано в небольшом электробиореакторе для подтверждения экспериментальных результатов. Разработана упрощенная модель электролиза воды, которая применена для оценки вольт-амперных характеристик прототипа биоэлектрохимической системы.Применение разработанной модели позволяет количественно оценивать и сравнивать обратимые, омические и активационные перенапряжения различных комплектов электродов. Результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными. Разработанная модель и собранные данные могут быть применены для дальнейшего исследования, моделирования и оптимизации систем ГБЖ.

Ключевые слова: Биоинженерия, Электрохимия, Химия материалов

1. Введение

Быстрый экономический рост и увеличение потребления энергии на основе ископаемого топлива привели к более высокой концентрации загрязняющих газов в атмосфере, истощению природных ресурсов , неблагоприятные климатические воздействия и геополитическая напряженность.Глобальный переход от экономики, основанной на ископаемом топливе, к экономике, основанной на возобновляемых источниках энергии, может решить вышеупомянутые проблемы [1], [2]. Электроэнергия, производимая из многочисленных возобновляемых источников энергии, таких как энергия солнца и ветра, считается самой чистой формой энергии. Однако изменчивый характер этих источников приводит к техническим проблемам, связанным с хранением произведенной электроэнергии [3]. Недавно было показано, что водород, который является самым простым и легким элементом, является устойчивым и многообещающим энергоносителем в Концепции водородной экономики [4].Несмотря на то, что в настоящее время доминирующими технологиями производства водорода являются паровой риформинг, частичное окисление углеводородов и газификация угля, разработка передовых технологий производства водорода на основе возобновляемых источников энергии имеет высокий приоритет, и эта тема привлекает научный интерес. Одной из наиболее зрелых технологий производства возобновляемого водорода является электролиз воды [5]. С помощью этого метода избыточная пиковая электроэнергия из возобновляемых источников энергии применяется для выработки возобновляемого водорода, который в дальнейшем может быть использован в процессах Power-to-X для производства чистого углеродно-нейтрального топлива и химикатов [6], [7].

Одним из подходов, вызывающих научный интерес в этом контексте, является микробный электросинтез (MES), синтез химических веществ и топлива с помощью электричества. Микробный электросинтез (MES) — это новая технология, позволяющая использовать электролиз воды и различных микроорганизмов непосредственно для восстановления диоксида углерода до соединений с добавленной стоимостью в биоэлектрохимических системах (BES). Эта концепция была впервые доказана Невином и др. [8], которые смогли восстановить диоксид углерода до ацетата и небольших количеств 2-оксобутирата, подавая электрический ток на ацетогенные микроорганизмы.Последующие исследования показали возможность применения электролиза воды и микробов на месте для эффективного производства других товаров с добавленной стоимостью. Информацию о химических веществах, которые могут образовываться в биоэлектрохимических системах, можно найти в [9] и [10]. Было показано, что водородокисляющие бактерии (HOB), метаболический рост которых основан на использовании водорода в качестве донора электронов и кислорода в качестве акцептора электронов, являются многообещающими микроорганизмами для восстановления двуокиси углерода до широкого диапазона значений — добавленные продукты [11].Волова и др. [12] обнаружили, что биологическая ценность белков, синтезируемых различными штаммами водородокисляющих бактерий, достаточна для того, чтобы рассматривать их в качестве потенциального источника белка для питания человека и животных. Более того, в настоящее время проводятся исследования по производству одноклеточного белка на основе HOB. Например, Matassa et al. [13] использовали автотрофные водородокисляющие бактерии для рециркуляции аммиака, полученного отгонкой воздуха на очистных сооружениях, и улавливали CO ₂ вместе с водородом и кислородом, полученными при электролизе воды, в пищу и корм [13], [14].Кроме того, в Бельгии был построен пилотный завод в рамках проекта Power-to-Protein, который производит одноклеточный белок с целевой производительностью 1–2 кг в день [15]. Однако эти процессы требуют внешней подачи водорода и кислорода в биореакторы, в которых выращивают ТБО. Применение биоэлектрохимической системы с электролизом воды на месте могло бы предоставить решение для преодоления ограничений массопереноса этого процесса и, таким образом, могло бы считаться перспективной стратегией для хранения возобновляемой электроэнергии.Торелла и др. [16] сообщили о разработке масштабируемой интегрированной биоэлектрохимической системы с использованием HOB для преобразования диоксида углерода в биомассу и изопропиловый спирт с максимальной биоэлектрохимической эффективностью 17,8% и 3,9% соответственно. Отличительной особенностью этого BES было использование анода из фосфата кобальта (CoPi), который способен проводить реакцию выделения кислорода (OER) при низких перенапряжениях при нейтральном pH. Тот же материал анода использовался в сочетании с катодом из сплава кобальт-фосфор (Co-P) в исследованиях Liu et al.[17] для создания эффективной системы разделения воды для преобразования ТБО в биомассу с эффективностью примерно 55% в течение шести дней при прикладываемом потенциале 2,0 В. В дополнение к биомассе, полигидроксибутират (ПОБ), который считается промежуточное соединение микробной ассимиляции диоксида углерода было синтезировано с энергетической эффективностью 36%. Кроме того, были произведены различные сивушные спирты с эффективностью примерно от 15% до 30%. Гибридные био-неорганические (ГБЖ) системы, которые связывают микроорганизмы с химическими катализаторами для получения продуктов с добавленной стоимостью, также применялись, например, для производства аммиака [18] и бактериальной биомассы [19].

Тем не менее, расширение масштабов биоэлектрохимических процессов для выращивания HOB требует преодоления присущих ограничений низкой энергоэффективности. Целью настоящего исследования является разработка масштабируемой энергоэффективной системы для выращивания водородокисляющих бактерий. Влияние различных катализаторов выделения кислорода (OER) широко описано в литературе для электролизеров с щелочной водой, но пока существует лишь несколько исследований характеристик электролизеров в биореакторах с нейтральным pH.Далее представлена упрощенная математическая модель, основанная на моделях, разработанных для традиционных водных электролизеров. Параметры модели настроены, и модель проверена экспериментальными результатами. Модель применяется для количественной оценки и сравнения возможных источников перенапряжения в системе с различными материалами электродов.

Этот документ организован следующим образом. Характеристики электролиза воды in situ, исходные результаты культивирования HOB с электролизом воды in situ, экспериментальная установка, используемая для испытаний электродных материалов, процедура, описывающая формирование покрытий in situ, и упрощенная модель напряжения ячейки электролизера представлены в разделе 2.Параметры модели напряжения ячейки соответствуют экспериментальным результатам, и модель применяется для описания характеристик выбранных электродных материалов в Разделе 3. Наконец, Раздел 4 завершает статью.

2. Материалы и методы

В этом разделе сначала определяются особые характеристики электролиза воды in situ по сравнению с традиционными электролизерами воды. Показаны результаты выращивания ТБО с помощью электролиза воды in situ. Кроме того, представлены экспериментальная установка и методы, применяемые для исследований электролизной ячейки в этой статье, включая аналитическую модель, используемую для описания рабочих характеристик электролитической ячейки.

2.1. Характеристики электролиза воды in situ

Одной из ключевых проблем производства водородокисляющих бактерий на основе газовой ферментации является массоперенос газообразного водорода в среду культивирования, даже несмотря на то, что эффективность преобразования газообразного водорода достигала 81%. сообщается [13]. Проблем массопереноса можно эффективно избежать с помощью BES, где электролиз воды in situ происходит непосредственно в культуральной среде. Однако электролиз воды на месте накладывает некоторые ограничения на систему.Во-первых, температура и давление должны быть в диапазоне, благоприятном для ТК. Во-вторых, плотности тока, применяемые при электролизе воды, должны быть ограничены до уровней, не причиняющих вреда ТК. Наконец, к электролиту, который также действует как среда для выращивания, и к самим электродам предъявляются многочисленные требования. В отличие от традиционного щелочного водного электролиза, среда культивирования должна обеспечивать бактериям среду с почти нейтральным pH. Это ограничение связано с кинетически вялой реакцией выделения кислорода (OER), которая вызывает высокое перенапряжение активации.Кроме того, необходимо предотвратить побочные реакции с образованием токсичных соединений. На практике эти ограничения приводят к значительно более низкой проводимости электролита по сравнению с традиционным щелочным электролизом. Следовательно, для достижения приемлемой энергоэффективности электролиза воды должны применяться относительно низкие плотности тока, что приводит к большим площадям электродов, но при этом расстояние между электродами сводится к минимуму. Из-за большой площади электродов предпочтительны недорогие электродные материалы.Наконец, материалы электродов должны быть устойчивыми к коррозии, чтобы не выделять токсичные соединения в среду выращивания.

2.2. Эксперименты по выращиванию HOB с электролизом воды in situ

Выращивание HOB с электролизом воды in situ было успешно протестировано в небольшом электробиореакторе [20]. В исследовании использовался BES с внутренним объемом жидкости 60 мл, как показано на a. Газ CO ₂ подавали в реактор, в то время как водород и кислород для роста микробов и фиксации CO ₂ генерировались внутри емкости реактора на катоде из нержавеющей стали и титановом аноде, покрытом оксидом иридия.Электроды были изготовлены из проволоки из вышеупомянутых материалов, которые были скручены в катушки, так что поверхность каждого электрода составляла 13 см ².

Экспериментальная установка, используемая для испытаний культивирования: (а) схема маломасштабной биоэлектрохимической системы электролиза на месте и (б) увеличение биомассы смешанной культуры, обогащенной водородом.

В b показано увеличение биомассы культуры, обогащенной водородом. Культура представляла собой смешанную популяцию еще не идентифицированных видов, которые выработали, по крайней мере, некоторое сопротивление среде BES.В биореактор подавали 0,13 г / ч ⁻¹ газообразного CO ₂ и подавали ток электролиза 18 мА, что примерно равно плотности тока 1 мА · см ⁻² на поверхности электродов при средней ячейке напряжение 2,31 В.

Масса клетки увеличивается линейно, так как рост ограничивается доступностью водорода. Предполагая, что фарадеевская эффективность электролиза воды и полного потребления водорода равна единице, кажущийся выход биомассы из водорода был рассчитан равным 2.5 г _{биомассы} / моль _{H ₂}. Matassa et al. собрали биомассу для получения водорода для различных видов HOB, культивируемых с газообразным водородом [13].

Опубликованные значения варьируются между 1,12 г _{биомассы} / моль _{H ₂} –4,64 г _{биомассы} / моль _{H ₂}, поэтому выращивание HOB с электролизом in situ дает выход биомассы, сравнимый с газообразным. H ₂ выращивание кормов, но без необходимости обращения с легковоспламеняющимися и потенциально взрывоопасными газообразными водородными смесями и газообразными водородно-кислородными смесями и их хранении.

Объемная продуктивность биомассы во время испытания культивирования ниже 15 мг л ⁻¹ ч ⁻¹, в то время как производство водорода является ограничивающим фактором для роста. Следовательно, скорость производства водорода должна быть увеличена для увеличения объемной производительности электробиореактора. Следовательно, для повышения производительности необходимо увеличить плотность тока или площадь электродов. В этой статье исследуются электродные материалы для увеличения плотности тока без снижения эффективности.

2.3. Экспериментальная установка для исследования электродного материала

Экспериментальная установка представлена на рис. Установка состоит из следующих элементов: (i) электролизер с площадью поперечного сечения 2,6 см ² и начальным расстоянием между электродами 3 мм, (ii) потенциостат WaveNow для проведения электрохимических измерений, (iii) ) водяную баню с погружным нагревателем Lauda, чтобы поддерживать систему, оптимальную для температуры культивирования бактерий 33 ° C∘, и (iv) насос постоянного потока для циркуляции среды через внешний сосуд, оборудованный датчиком температуры.Различные комбинации электродных материалов, таких как нержавеющая сталь (SS), никель (Ni), графит (C), платина (Pt), фосфат кобальта (CoPi), никель-железо (NiFe) и диоксид иридия (IrO ₂). ), нанесенных на титановую подложку. Нержавеющая сталь является широко используемым материалом из-за относительно низкой стоимости и высокой коррозионной стойкости в большинстве сред. Применимость материала SS 304 для выращивания HOB была впервые изучена в [16], в то время как влияние модификации поверхности нержавеющей стали или углерода электрокатализаторами CoPi или CoP было дополнительно исследовано в последующих современных исследованиях той же исследовательской группы [17]. , [18], [19].Однако было показано, что HOB влияет на коррозию низкоуглеродистых сталей [21]. Кроме того, было упомянуто, что выбранная сталь 316L уязвима к микробной коррозии, и следует выбрать другую сталь, если электроды без покрытия используются в течение более длительных периодов времени [22]. Платина широко используется в качестве электродного материала из-за ее стабильности, несмотря на высокую стоимость. Металлы на основе никеля широко используются в электролизерах с щелочной водой и, следовательно, используются в качестве эталона для других материалов [23].Графит также является стабильным, но не очень каталитическим материалом. В литературе показано, что покрытия CoPi являются самовосстанавливающимися и биосовместимыми [17]. Анод с покрытием IrO ₂ оказался многообещающим кандидатом в экспериментах по выращиванию HOB, описанных выше. Для измерения напряжения ячейки как функции тока ячейки применялась линейная вольтамперометрия (I – V). Скорость развертки линейной вольтамперометрии была выбрана равной 10 мВ с ^-1, чтобы уменьшить влияние емкостей ячеек.

Экспериментальная установка, на которой проводились электролизные испытания: (а) поперечное сечение ячейки электролизера, (б) фотография экспериментальной установки.

Минеральная среда, используемая для биоэлектрохимического культивирования водородокисляющих бактерий, приготовленная по рецепту DSM-81-LO4 в Центре технических исследований Финляндии VTT, использовалась в качестве электролита в исследовании. Один литр среднего раствора содержал дистиллированную воду, 50 мл фосфатного буфера, 2,3 г (KH ₂ PO ₄), 2.9 г (Na ₂ HPO ₄), 2 мл (NH ₄) (Fe) (цитрат), 0,005 г цитрата железа и аммония (16% Fe), 10 мл раствора (NaHCO ₃) , 0,5 г (NaHCO ₃), минеральные соли, 5,45 г (Na ₂ SO ₄), 1,19 г ((NH ₄) ₂ SO ₄), 0,5 г (MgSO ₄ ⋅5H ₂ O), 0,0117 г (CaSO ₄ ⋅2H ₂ O), 0,0044 г (MnSO ₄ ⋅1H ₂ O), 0,005 г (NaVO ₃) и 5 мл раствора микроэлементов.500 мл исходного раствора микроэлементов получали из 0,05 г (ZnSO ₄ 7H ₂ O), 0,15 г (H ₃ BO ₃), 0,1 г (CoCl ₂ ⋅6H ₂ O), 0,005 г (CuCl ₂ ⋅2H ₂ O), 0,01 г (NiCl ₂ ⋅6H ₂ O) и 0,015 г (Na ₂ MoO ₄). Фосфатный буфер, цитрат железа (III) аммония, минеральные соли и растворы микроэлементов автоклавировали отдельно. Раствор витаминов (NaHCO ₃) стерилизовали фильтрованием.Растворы смешивали в асептических условиях при комнатной температуре. PH и проводимость среды, измеренные до и после испытаний электролизом, составляли 7 и 12 мСм см ^-1 соответственно.

2.4. Формирование катализатора in situ

Электроосаждение покрытий на основе распространенных землей переходных металлов первого ряда, таких как Co и Fe – Ni, считается эффективным методом модификации структуры поверхности электродов и повышения электрохимической активности. В настоящем исследовании подготовка покрытий in situ проводилась на экспериментальной установке, описанной в предыдущем разделе, на основе стратегий электроосаждения, взятых из [16] и [24].Покрытие из фосфата кобальта (CoPi) наносили электроосаждением на пластины (подложки) из графита и нержавеющей стали в растворе, содержащем 0,1 М KH ₂ PO ₄ и 0,5 мМ Co (NO ₃) ₂ ⋅6H ₂ O и 250 мл дистиллированной деионизированной воды. Предварительная обработка образцов электродов включала полировку наждачной бумагой и промывку ацетоном и деионизированной водой. Электролитическое осаждение проводили объемным электролизом при 2 В в течение 5 часов для графитовой подложки и в течение 3 часов для подложки из нержавеющей стали.Графит и нержавеющая сталь использовались в качестве вспомогательного электрода и электрода сравнения для соответствующих экспериментов в двухэлектродной системе. Раствор с двукратно увеличенной концентрацией Co _{2 ⁺} был также нанесен на подложку из нержавеющей стали для исследования влияния увеличенной массы кобальта на структуру покрытия и электрохимические характеристики синтезированного катализатора.

Формирование никель-железного (NiFe) покрытия in situ проводили методом объемного электролиза на 2.8 В в течение 15 мин в растворе, содержащем 0,1 М Na ₂ SO ₄, 0,25 М NiSO ₄ ⋅6H ₂ O, 0,25 М FeSO ₄ ⋅7H ₂ O и 250 мл дистиллированная деионизированная вода. К раствору добавляли небольшое количество H ₂ SO ₄, чтобы довести pH до 2. Пластину из нержавеющей стали с вышеупомянутой предварительной обработкой использовали в качестве подложки для электролитического осаждения никель-железной (NiFe) пленки. . Изображения полученных с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) структур фосфата кобальта (CoPi) и никель-железо (NiFe) представлены на рис.

Изображения с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) покрытия из фосфата кобальта (CoPi) на (а) графитовой подложке, (б) подложке из нержавеющей стали и (в) никель-железном (NiFe) покрытии на подложке из нержавеющей стали.

2,5. Модель ячейки

В нейтральных условиях (pH = 7) электролиз воды описывается следующими электрохимическими реакциями [7]. Полуреакция окисления в реакции анод – выделение кислорода (OER):

2h3O⟶O2 + 4H ++ 4e–, E0 = 0.817V

(1)

Полураакция восстановления в реакции катод – выделение водорода ( HER):

4h3O + 4e − ⟶2h3 + 4OH−, E0 = −0.413V

(2)

Общая реакция в электролитической ячейке:

2h3O + электрическая энергия O2 + 2h3, E0 = -1,23V

(3)

Приведенные выше уравнения демонстрируют, что равновесное или обратимое напряжение ячейки , который является самым низким потенциалом, необходимым для проведения электролиза при 25 ° C и 1 атм, равен 1,23 В. Однако на практике для диссоциации воды требуются более высокие напряжения; это происходит из-за дополнительных перенапряжений, представленных в следующем уравнении:

Ucell = Urev + Uohm + Uact + Ucon,

(4)

где Ucell — напряжение элемента, Urev — обратимое напряжение холостого хода, Uohm — перенапряжение, вызванное омическими потерями в элементах ячейки, Uact — активационное перенапряжение, вызванное кинетикой электрода, а Ucon — концентрационное перенапряжение, вызванное процессами массопереноса [1].

При электролизе производство водорода и кислорода прямо пропорционально среднему значению тока, протекающего через ячейку электролизера. Таким образом, скорости производства водорода и кислорода (моль с ^-1) одной электролитической ячейки могут быть выражены как:

, где z ( z = 2 и 4 для водорода и кислорода, соответственно) — число молей электронов, перенесенных в реакции, F — постоянная Фарадея (9,6485 × 10 ⁴ C · моль ⁻¹), icell — плотность тока (A · см ⁻²), Acell — эффективная ячейка площадь (см ²), а ηF — КПД Фарадея, также известный как КПД по току.В этом исследовании эффективность Фарадея может быть принята равной единице, поскольку не должно быть токов утечки, и, кроме того, поскольку газообразный продукт представляет собой смесь водорода и кислорода, утечка водорода в кислородную линию отсутствует, как в традиционных электролизерах. [25]. Следовательно, скорость производства водорода можно напрямую оценить на основе тока, а напряжение в конечном итоге описывает энергоэффективность элемента.

Представлена упрощенная модель для описания поведения напряжения электролитической ячейки как функции тока.Напряжение холостого хода можно описать с помощью уравнения Нернста [26]

Urev = Urev0 + RTelzFln⁡ (ph3⋅pO21 / 2ph3O),

(6)

где Urev0 — напряжение обратимого элемента, R — универсальная газовая постоянная (8,3144621 Дж моль ⁻¹ K ⁻¹), Tel — температура. Кроме того, ph3, pO2 и ph3O — парциальные давления водорода, кислорода и воды.

Напряжение обратимого элемента определяется как функция температуры; например, для ячейки электролизера PEM в [27] и для ячейки щелочного электролизера с электролитом KOH в [28].Однако в этом упрощенном случае напряжение холостого хода элемента при постоянной рабочей температуре и атмосферном давлении рассматривается как один параметр, который можно найти путем аппроксимации кривой измеренных данных.

Омическое перенапряжение в основном вызвано напряжением в среде культивирования с проводимостью в диапазоне 10 мСм см ^-1, поскольку проводимость электродов из титана или нержавеющей стали составляет примерно 2,5 кСм см ^-1. Следовательно, омическое перенапряжение может быть выражено как

, где δm — расстояние между электродами в (см), а σm — проводимость среды в (См · см ^-1).

Перенапряжение активации обычно описывается уравнением Батлера – Фольмера [29]

Uact = RTelαanFarcsinh (icell2io, an) + RTelαcatFarcsinh (icell2io, cat),

(8)

, где α — заряд коэффициент передачи для анода и катода по отдельности, io — плотность тока обмена на поверхностях электродов. Коэффициенты переноса заряда и плотности тока обмена экспериментально определены как функция температуры, например, в [30].

Наконец, упрощенная модель напряжения ячейки как функции тока может быть выражена как

Ucell = Urev + δmicellσm + αarcsinh (icell2i0),

(9)

, где Urev, σm, α и i0 — параметры, которые должны соответствовать экспериментальным данным.

3. Результаты и обсуждение

Графит был использован в качестве электродного материала для первых биоэлектрохимических тестов культивирования ацетогенного микроорганизма в [8]. Никель и нержавеющая сталь традиционно использовались в щелочных электролизерах, тогда как благородные металлы и их оксиды, такие как платина и диоксид иридия, известны своей высокой каталитической активностью.Таким образом, характеристики вышеупомянутых материалов были изучены для электролита, введенного в разделе 2. Также оценивался потенциал покрытых электродов, полученных электроосаждением Co и сплава Fe – Ni, в качестве возможной замены электродов из драгоценных металлов.

И водород, и кислород играют важную роль в культивировании HOB, и поэтому для испытаний электролиза был использован прототип безмембранного электролизера. Отсутствие мембраны позволяет уменьшить расстояние между электродами и повысить электрический КПД, что особенно важно в условиях нейтрального pH.Однако поток биомассы через электролизер может стать проблемой при очень малых расстояниях между электродами. Следовательно, материалы электродов были испытаны на расстояниях от 3 мм до 16 мм для получения вольт-амперных характеристик ячейки электролизера как функции расстояния между электродами. В настоящем разделе представлены результаты линейной вольтамперометрии для различных наборов материалов анода и катода при электролизе воды in situ и проанализированы с помощью разработанной модели ячейки.

3.1. Электроды из нержавеющей стали

Сначала в качестве анода и катода использовались электроды из нержавеющей стали. Основными растворенными веществами сплава Sanmac 316L по массе являются: хром 17,0%, никель 10,1%, молибден 2,0% и марганец 1,6%. Расстояние между электродами варьировалось, чтобы изучить влияние расстояния на напряжение ячейки. Далее результаты используются для проверки упрощенной модели ячеек. Поскольку изменяется только расстояние между электродами, а резистивные потери проводимости описываются проводимостью среды, все параметры модели должны соответствовать друг другу во всех случаях.Минимальное расстояние между электродами 3 мм было выбрано для ограничения гидравлического сопротивления электролита. Далее предполагалось, что расстояния, превышающие 10 мм, использовать нельзя из-за низкой проводимости электролита. Напряжение на ячейке как функция плотности тока показано на рис.

Экспериментальные результаты электролиза воды с электродами из нержавеющей стали (SS), полученные с переменным расстоянием, и результаты моделирования по формуле. (9).

Расстояние между электродами оказывает значительное влияние на напряжение из-за высоких омических потерь, вызванных низкой проводимостью среды.Если требуется, чтобы эффективность электролиза по напряжению была выше 50%, учитывая термонейтральное напряжение 1,48 В, плотность тока не может превышать значение 10 мА · см ^-2 на расстоянии 3 мм между электродами, как Плотности тока в промышленных щелочных электролизерах до 500 мА · см ⁻² [31]. На больших расстояниях допустимая плотность тока будет еще ниже. Следовательно, можно сделать вывод, что расстояние между электродами должно быть как можно меньшим для достижения высокого КПД и компактной конструкции.Параметры Urev, σm, , α, и i0 в уравнении. (9) были определены с использованием экспериментальных данных напряжения и тока и метода нелинейной регрессии наименьших квадратов, и представлены в. Кроме того, параметры обратимого напряжения, омического напряжения и напряжения активации представлены отдельно в.

Таблица 1

Экспериментально подобранные параметры упрощенной модели ячейки с электродами из нержавеющей стали.

δ _м (мм)	U _об. (V)	σ _м (См ⁻¹)	α (-) (-)	i ₀ (А · см ⁻¹)
3	1.905	0,012	0,393	0,0010
6	2,058	0,012	0,425	0,0021
9	2,132 0,0372	9	2,132		1,92	0,012	0,278	0,0007

Зависимость обратимого напряжения, омического перенапряжения и перенапряжения активации от плотности тока для экспериментов по электролизу воды с переменным расстоянием между электродами из нержавеющей стали: (a) δ _м = 3 мм, (б) δ _м = 5 мм, (в) δ _м = 9 мм, (г) δ _м = 16 мм.

Мы можем видеть, что омическое перенапряжение становится выше активационного перенапряжения при относительно умеренных плотностях тока 3 мА · см ^-1 -25 мА · см ^-1 в зависимости от расстояния между электродами. На больших расстояниях между электродами омическое перенапряжение даже превышает обратимое напряжение. Обратимое напряжение и активационное перенапряжение практически одинаковы при всех расстояниях между пластинами, как предполагается, что поддерживает использование упрощенной модели.

3.2. Сравнение материала анода

Согласно формуле. Согласно (1) потенциал анодной полуреакции выше, чем потенциал катодной полуреакции. Поэтому на анод были нанесены все исследованные материалы, так как катод изготовлен из нержавеющей стали. Напряжения ячеек с различными материалами анода с расстоянием между электродами 3 мм представлены как функция плотности тока в.

Зависимость напряжения элемента от плотности тока с анодом из различных материалов и катодом из нержавеющей стали.Сплошные линии указывают измеренные данные, а пунктирные линии представляют упрощенную модель.

Как видно из, материал анода оказывает значительное влияние на напряжение элемента, особенно при более высоких плотностях тока. Графит явно демонстрирует худшие характеристики при самом высоком напряжении ячейки, а никелевый и платиновый аноды имеют относительно близкие напряжения. Анод, покрытый диоксидом иридия, очевидно, является наиболее подходящим анодным материалом из исследуемых материалов. С диоксидом иридия плотность тока 15 мА см ^-2 может быть достигнута с КПД по напряжению 50%.Обратимое напряжение, омическое напряжение и члены напряжения активации как функция плотности тока с различными материалами анода сравниваются друг с другом, а параметры модели показаны на рис.

Разделенные перенапряжения для экспериментов по электролизу воды с различными материалами анода: (а) графит (C), (b) никель (Ni), (c) платина (Pt) и (d) диоксид иридия (IrO ₂) .

Таблица 2

Экспериментально подобранные параметры упрощенной модели электролизера с различными материалами анода.

Анод	U _об. (В)	σ _м (См см ⁻¹)	α (-)	0 _{(_{(-) А см ⁻¹)}}
C	2	0,012	0,455	0,0010
Ni	2	0,012		0,338 0372	0,338 1.975	0,012	0,332	0,0007
IrO ₂	1,766	0,012	0,351	0,0013

Выбор материала существенно влияет на выбор материала. Оксид иридия дает немного более низкое обратимое напряжение по сравнению с другими материалами. Перенапряжение активации является самым высоким в случае графитового анода, поскольку перенапряжения активации с другими материалами находятся в одном диапазоне друг с другом.Кроме того, резистивные потери напряжения в основном вызваны средой электролита с низкой проводимостью, и, таким образом, материал электрода практически не влияет на нее.

3.3. Электроды с покрытием

Затем на анод наносили электроды с покрытием, а в качестве катода использовали нержавеющую сталь. Напряжения элементов с различными покрытыми анодными материалами с расстоянием между электродами 3 мм представлены как функция плотности тока в.

Зависимость напряжения элемента от плотности тока при использовании покрытых электродов в качестве анодов и нержавеющей стали в качестве катода.

Из этого ясно видно, что электроды с покрытием можно считать привлекательной альтернативой катализаторам из драгоценных металлов. Электроосаждение Co и сплава Ni-Fe позволяет модифицировать структуру поверхности подложки за счет увеличения электрохимически активной площади поверхности, что хорошо показано на рис. Полученные высокоупорядоченные покрытия CoPi показали лучшие характеристики, чем Pt-анод, тогда как характеристики пленки Ni-Fe были сравнимы с характеристиками анода IrO ₂.Плотность тока приблизительно 14 мА / см ^-2 была достигнута с КПД по напряжению 50% при использовании нержавеющей стали, покрытой сплавом Ni-Fe. Также было обнаружено, что материал подложки влияет на электрохимические характеристики электрода. Характеристики покрытия CoPi на графитовой подложке были немного ниже, чем характеристики того же покрытия, электроосажденного на подложки из нержавеющей стали. Характеристики покрытий CoPi, электроосажденных на подложку из нержавеющей стали из раствора 1 и раствора 2 с 0.Концентрации Co _{2 ⁺} соответственно 5 и 1 мМ были аналогичными.

Члены обратимого напряжения, омического напряжения и напряжения активации в зависимости от плотности тока с разными покрытыми анодами сравниваются друг с другом, а параметры модели показаны на.

Разделенные перенапряжения для экспериментов по электролизу воды с различными покрытыми электродами, используемыми в качестве анодных материалов: (a) графит, покрытый CoPi с использованием раствора 1, (b) нержавеющая сталь, покрытая CoPi с использованием раствора 1, (c) нержавеющая сталь, покрытая CoPi с использованием раствора 2, и (d) нержавеющая сталь, покрытая NiFe.

Таблица 3

Экспериментально подобранные параметры упрощенной модели ячейки с различными покрытыми электродами, используемыми в качестве анодных материалов.

Анод	U _об. (В)	σ _м (См см ⁻¹)	α (-)	0 _{(_{(-) А см ⁻¹)}}
C (CoPi-sol.1)	1,790	0.012	0,443	0,0014
Нерж.	0,370	0,0009
SS (NiFe)	1,449	0,012	0,338	0,0004

3,4. Сравнение катодных материалов

Наконец, наиболее многообещающие анодные материалы также использовались в качестве катодного материала, чтобы увидеть, можно ли улучшить характеристики в дальнейшем.Напряжения ячейки с различными комбинациями материалов анода и катода представлены как функция плотности тока в, а параметры модели суммированы в.

Зависимость напряжения элемента от плотности тока при использовании наиболее эффективных материалов анода и катода.

Таблица 4

Экспериментально подобранные параметры упрощенной модели ячейки с наиболее эффективными электродными материалами.

19 10 8 мА см ⁻² были достигнуты с КПД по напряжению 50% для IrO ₂, Pt и SS, используемых как для анода, так и для катода. В предыдущем исследовании [16] HOB удалось выдержать и вырасти при плотностях тока примерно до 4 мА · см ⁻² с 2.Потенциал ячейки 5 В. Дальнейшее увеличение управляющего напряжения до 3 В привело к экспоненциальному увеличению плотности клеток, и самое высокое зарегистрированное значение плотности тока, которое удалось выдержать бактериям, составило 11 мА · см ^-2.

Важно отметить, что при использовании катализаторов с покрытием CoPi и Ni-Fe для обоих электродов не наблюдалось существенного увеличения производительности по сравнению с экспериментами, в которых в качестве катодного материала использовалась SS. Таким образом, мы можем утверждать, что вышеупомянутые покрытия являются каталитически активными в реакции выделения кислорода (OER), но не проявляют высокой каталитической активности в реакции выделения водорода (HER).Несмотря на то, что IrO ₂ демонстрирует наилучшие характеристики в качестве материала анода и катода, характеристики SS по-прежнему приемлемы с учетом высокой стоимости производства катализаторов из драгоценных металлов. Кроме того, SS можно рассматривать как потенциально экономичный материал подложки для электроосаждения покрытий. Можно сделать вывод, что в нейтральной среде материал катода также оказывает значительное влияние на характеристики электролиза воды. Перенапряжения ячейки при различных комбинациях электродных материалов показаны на рис.

Разделенные перенапряжения для экспериментов по электролизу воды для лучших комбинаций электродных материалов: (а) платина-платина (Pt – Pt) и (б) иридий-иридий (IrO ₂ –IrO ₂).

Обратимое напряжение с катодами, покрытыми как платиной, так и диоксидом иридия, значительно ниже, чем с катодом из нержавеющей стали. Кроме того, катод, покрытый диоксидом иридия, демонстрирует меньшее перенапряжение активации, чем платина.

4. Выводы

В данной статье была предложена упрощенная модель ячейки для описания составляющих напряжения ячейки как функции плотности тока.Примечательно, что химический состав электролита значительно влияет на электрическое сопротивление электролизной ячейки и, следовательно, на энергоэффективность всего процесса. Разработанная модель была реализована для анализа применимости различных электродных материалов для электролиза in situ pH-нейтральной среды для биоэлектрохимического культивирования водородокисляющих бактерий. Модель позволяет количественно оценить обратимое напряжение, омическое перенапряжение и активационное перенапряжение для различных наборов электродных материалов.

Полученные высокоупорядоченные покрытия CoPi и Ni-Fe показали характеристики реакции выделения кислорода (OER), превышающие характеристики Pt-анода и сравнимые с анодом IrO ₂. Однако вышеупомянутые покрытия не показали существенного улучшения характеристик реакции выделения водорода (HER) по сравнению с катодом из нержавеющей стали. Основываясь на этом наблюдении, мы можем сделать вывод, что необходимы дополнительные исследования, чтобы найти подходящие покрытия с высокими электрокаталитическими характеристиками для HER.

Наименьшее напряжение ячейки в зависимости от плотности тока было достигнуто с покрытием IrO ₂ как на аноде, так и на катоде. С электродами из нержавеющей стали тот же уровень напряжения был достигнут при примерно на 50% меньшей плотности тока по сравнению с электродами с покрытием IrO ₂. Несмотря на это, нержавеющая сталь может рассматриваться как потенциально экономичный материал подложки для изготовления покрытий в электробиореакторах с электролизом сред in situ.

Подробный анализ энергоэффективности биоэлектрохимической системы и анализ влияния электролиза воды in situ на рост микробов, например максимально допустимая плотность тока, будет проводиться в дальнейших исследованиях по теме.

Игольчатый электрод из нержавеющей стали 304 для точного биосенсора глюкозы с высоким отношением сигнал / шум

Винь Суан Ле в настоящее время защищает докторскую диссертацию. получил степень бакалавра химии в университете Сунгсил, Южная Корея.Его исследовательские интересы включают электрохимические и электрохемилюминесцентные биосенсоры.

Хэун Ли — доктор философии. студентка Университета Сунгсил, Южная Корея. Основные научные интересы — электрохимия и биосенсор.

Нгуен Си Фам — доктор философии. студентка Университета Сунгсил, Южная Корея. Его основные исследовательские интересы лежат в области электрохимии и электрохимических систем для преобразования и хранения энергии.

Сангёль Бонг — доцент-исследователь в Школе наук о Земле и инженерии окружающей среды Института науки и технологий Кванджу (GIST).Он получил докторскую степень. степень по электрохимии Сеульского национального университета в Корее (2010 г.). Его исследования направлены на разработку применения датчиков, батарей и топливных элементов с металлическими и углеродными наноструктурами.

Хери О учится в магистратуре Университета Сунгсил, Южная Корея. Область ее научных интересов — электрохимический биосенсор.

Санг-Хун Чо в настоящее время является доцентом кафедры статистики и актуарных наук Университета Сунгсил, Южная Корея.Он изучал биостатистику и биоинформацию, а также теорию распределения. В настоящее время его исследовательские интересы связаны с параллельными вычислениями и большими биоданными.

Ик-Су Шин защитил докторскую диссертацию. получил диплом химического факультета Сеульского национального университета в 2007 году. После докторантуры в Техасском университете в Остине под руководством Ричарда М. Крукса. С 2008 по 2009 год Ик-Су Шин был старшим научным сотрудником в Samsung Total, а с 2009 по 2012 год он был профессором-исследователем на кафедре химии Сеульского национального университета.Сейчас он доцент кафедры химии в университете Сунгсил. Его исследовательские интересы сосредоточены на разработке электрохимических материалов для обнаружения токсичных или биоактивных веществ.

Наконечники для сварки TIG нержавеющей стали

Кевин Стоун — старший производитель, который начал применять свои навыки сварки и рисования для создания массивных скульптур из нержавеющей стали еще в 2005 году. С тех пор он использовал процесс газовой вольфрамовой дуговой сварки (GTAW / AKA TIG) для создания впечатляющей коллекции об орлах, драконах, динозаврах и многом другом.Сварка нержавеющей стали может быть сложной задачей, потому что она очень хорошо сохраняет тепло, и это может привести к таким проблемам, как коробление, охрупчивание и ржавчина. Фактически, всего лишь пять ампер могут иметь значение для идеального сварного шва и вороненой или прожаренной детали. К счастью для нас, существует ряд проверенных и надежных советов, которые каждый из нас может использовать для управления подводом тепла и овладения искусством сварки TIG нержавеющей стали.

Правильная установка — Правильная установка гарантирует использование только необходимого количества присадочного металла.Вы не можете добавить присадочный металл, не добавив тепла, поэтому вам не захочется заполнять пробелы.

Присадочный металл — Чем толще пруток или проволока, тем больше тепла требуется для их плавления. Следовательно, диаметр присадочного металла должен быть меньше диаметра основного металла. Для обеспечения целостности сварного шва присадочный металл и основной материал должны быть химически совместимыми и обладать схожими механическими свойствами.

Размер электрода — Обычные размеры вольфрамовых электродов варьируются от 3/32 до 1-1 / 4 дюйма.Выбор правильного размера зависит от таких переменных, как полярность, сила тока, размер соединения и толщина основного металла. Убедитесь, что вы проверили рекомендации производителя для выбора подходящего размера.

Геометрия электрода — Конусность не более чем в 2,5 раза больше диаметра электрода создает сфокусированную дугу, способную создавать глубокие тонкие валики и узкую зону термического влияния. Если конус электрода превышает его диаметр более чем в 2,5 раза, дуга может разлететься. Это приводит к меньшему проникновению и более широкой зоне термического влияния.

Кончик пальца и педаль — Педаль управления позволяет более точно регулировать силу тока и не мешает руке горелки. Однако при сварке на лестницах или в неудобных местах управление пальцами может быть единственным выходом. Существуют разные дизайны, поэтому убедитесь, что вы выбрали тот, который лучше всего подходит для вас. Если ваш сварщик относительно точен, вам нужно только немного отрегулировать кончик пальца или педаль, чтобы управлять тепловложением. Начните с низкой силы тока и дайте луже образоваться . Затем отодвиньте два или три ампера и добавьте наполнитель.

Размер лужи — Толщина сварочной ванны должна соответствовать толщине основного металла. Если лужа становится слишком большой, используйте кончики пальцев или ножную педаль, чтобы уменьшить тепловложение. Вы можете устранить кратеры, ослабив ток в конце сварного шва и добавив присадочный металл, пока лужа не затвердеет.

Расход газа и скорость движения — Держите поток газа в луже, пока оранжевый цвет не исчезнет.Последующий поток также охлаждает лужу и электрод. Не перемещайте фонарик слишком быстро. Это может сдувать газ с электрода, сделать его черным и затруднить запуск в следующий раз.

Нажмите, чтобы посмотреть учебное пособие по импульсной сварке TIG для начинающих.

Полярность и импульсный режим — Используйте импульсную газовую сварку вольфрамовым электродом (GTAW-P) с отрицательным током электрода постоянного тока. В импульсном режиме ток чередуется между высокой пиковой силой тока и низкой фоновой силой тока. Пиковый ток обеспечивает хорошее плавление и проплавление, в то время как фоновый ток поддерживает дугу и позволяет области сварного шва охладиться, предотвращая коробление, охрупчивание и осаждение карбидов.Чем выше частота импульсов (измеряется в импульсах в секунду или PPS), тем более узкий и концентрированный конус дуги. Это, в свою очередь, увеличивает проникновение и сужает ширину валика. Более того, частота импульсов ограничивает тепловложение. Высокоскоростной импульсный режим (обычно более 100 PPS) помогает взбалтывать лужу и высвобождать пористость или газ, оставшийся в сварном шве.

Обычные сварочные аппараты TIG ограничиваются примерно 10 PPS. Для повышения квалификации неопытные сварщики могут считать импульсы (от.5–2 PPS), чтобы рассчитать время движения резака и холодной проволоки. Однако более опытные сварщики захотят использовать инвертор TIG, способный производить сотни или тысячи импульсов в секунду. Для сварки углеродистой или нержавеющей стали начните со 100 PPS и постепенно увеличивайте до 500 PPS. Не забывайте дышать нормально. «Многие люди склонны задерживать дыхание, но это может иметь противоположный эффект», — говорит Стоун. «Кроме того, нежный захват делает руку более устойчивой. Держите резак крепко, но не слишком сильно, иначе возникнет усталость, которая приведет к тряске.«Всегда заранее проверяйте свои настройки и технику на тестовом образце, и, конечно же, ПРАКТИКА, ПРАКТИКА, ПРАКТИКА! Сварка нержавеющей стали TIG может быть сложной задачей, но результат стоит затраченных усилий.

ИСТОЧНИКИ:
Художник Кевин Стоун использует продвинутый сварочный аппарат TIG для создания «Shock and Awe» Art
Руководство по сварке; 9 выпуск, том 2

Произошла ошибка при установке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Американский образовательный электрод из нержавеющей стали (упаковка из 2 шт.): Электрохимические аксессуары для научной лаборатории: Amazon.com: Industrial & Scientific

Электрод из нержавеющей стали American Educational 7-504-10 представляет собой стержневой электрод с крючковатым концом для использования с аппаратом электролиза Браунли в химических и электрических экспериментах, включая гальванические элементы, электролиз и протекание электрического тока. Для демонстрации протекания электрического тока требуется пара электродов. Электрод изготовлен из нержавеющей стали и покрыт пластиковой термоусадочной изоляцией, которая оставляет около 1/4 дюйма длины металла.Он имеет длину 5-1 / 2 дюйма и ширину 1-1 / 2 дюйма на конце крючка.

Электрод, также называемый датчиком или зондом, — это прибор, используемый вместе с измерителем для проверки и измерения параметров вещества. Все электроды являются датчиками или датчиками, но не все датчики являются электродами или датчиками. Зонды, такие как датчики температуры, используются для проникновения в материал для измерения. Обычными типами электродов являются pH, общее растворенное твердое вещество (TDS), окислительно-восстановительный потенциал (ORP) и ионоселективный электрод (ISE). Они бывают стандартными или моноблочными (иногда называемыми 3-в-1), которые имеют встроенный датчик температуры для автоматической температурной компенсации (ATC).Электроды могут быть полуячейковыми или полноячеечными (также называемыми комбинированными). Они могут быть многоразовыми или одноразовыми. Материал корпуса — обычно стекло или эпоксидная смола, а датчики обычно изготавливаются из нержавеющей стали или стеклянной колбы. pH-электроды, которые измеряют pH вещества, часто имеют стеклянную колбу. Колба улавливает ионы водорода и генерирует милливольт, который улавливается заполняющим раствором и передается на провод, который подключается к pH-метру. ОВП, также известный как окислительно-восстановительный потенциал, электроды измеряют растворенный кислород в водных растворах, чтобы определить уровень загрязняющих веществ и их способность действовать как окислители или восстановители.Ионоселективные электроды (ИСЭ) избирательно реагируют на ионы в присутствии других ионов. Электроды обычно используются исследователями, производителями и любителями в самых разных отраслях промышленности, таких как аквакультура, сельское хозяйство, химия, продукты питания и напитки, виноделие и тестирование воды, а также в научных целях. Электрод может использоваться с регистратором данных для помощи в измерении температуры.

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Комментарий *

Имя *

Email *

Сайт

Ан. / Кат.	U _об. (В)	σ _м (См см ⁻¹)	α (-)	i ₀ (А см ⁻¹ )
Pt-Pt	1.4	0,012	0,255	0,0002
IrO ₂ -IrO ₂	1,366	0,012	0,227	0,0004

Какими электродами варить нержавейку

Как варить нержавейку без полуавтомата, обычным электродом | Сварка и Пайка

Как варить нержавейку сварочным инвертором

Что включает в себя технология сварки нержавейки электродами?

Вам также может понравиться:

Как варить нержавейку инвертором — Торговый Дом Центр Сварки

Сварка нержавейки: что нужно знать?

Как варить нержавейку инвертором

способы и как правильно варить

Нержавеющая сталь – что это за материал

Какими методами сваривают нержавейку

Особенности сварки нержавеющей стали

Обработка изделий перед сваркой

Обработка изделий после сварки

Оборудование для сварки нержавейки

Сварка нержавеющей стали (нержавейки) – основные моменты

Сварка электродами по нержавейке

Как обычным электродом заварить нержавейку

Видео

Применяемые электроды

Способы сварки нержавейки

Ручная электродом

Ручная аргоном

Что представляет собой сварка электродом?

Сварка нержавейки электродом в домашних условиях

Полезное видео

Особенности нержавеющей стали

Какими электродами варить нержавейку с чёрным металлом

Электрооборудование, свет, освещение

Свойства нержавеющей стали

Состав нержавеющей стали

Разновидности нержавейки

Виды аустенитной нержавейки

Свариваемость нержавейки

Особенности сварки нержавейки

Ручная сварка нержавейки покрытыми электродами

Сварка вольфрамовыми электродами в среде аргона

Механические методы обработки нержавейки

Профилактика дефектов после сварки

Сварка тонкой нержавейки

Общая информация

Сварка нержавеющих труб

Как правильно варить нержавейку электродом: рекомендации, таблицы

Основные способы сварки нержавейки

Сварка нержавейки электродом (метод MMA)

Сварка нержавейки в среде аргона с вольфрамовым электродом (TIG)

Сварка нержавейки полуавтоматом

Как правильно варить сваркой нержавейку: основные особенности

Сварка нержавейки инвертором: когда можно использовать РДС

Правильная сварка нержавейки: основные рекомендации

Настройка аппарата для сварки нержавейки

Обработка шва из нержавейки после сварки

Сварка нержавейки электродом для начинающих

Что представляет собой сварка электродом?

Какими электродами варить нержавейку

Сварка нержавейки электродом для начинающих

Урок 5 — Сварка присадочных металлов для нержавеющих сталей

Исследования электродных материалов и характеристики напряжения ячеек при электролизе воды in situ в pH-нейтральном электролите в биоэлектрохимических системах

Abstract

1. Введение

2. Материалы и методы

2.1. Характеристики электролиза воды in situ

2.2. Эксперименты по выращиванию HOB с электролизом воды in situ

2.3. Экспериментальная установка для исследования электродного материала

2.4. Формирование катализатора in situ

2,5. Модель ячейки

3. Результаты и обсуждение

3.1. Электроды из нержавеющей стали

Таблица 1

3.2. Сравнение материала анода

Таблица 2

3.3. Электроды с покрытием

Таблица 3

3,4. Сравнение катодных материалов

Таблица 4

4. Выводы

Игольчатый электрод из нержавеющей стали 304 для точного биосенсора глюкозы с высоким отношением сигнал / шум

Наконечники для сварки TIG нержавеющей стали

Произошла ошибка при установке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie