Электроды ЦЛ-39 — технические характеристики

Сварочные электроды ЦЛ-39 представляют собой специализированный расходный материал, разработанный для ручной дуговой сварки конструкций из теплоустойчивых легированных сталей. Эта марка электродов, относящаяся к типу Э-09Х1МФ по ГОСТ 9467-75, обеспечивает формирование высококачественных швов с повышенной стойкостью к высоким температурам и агрессивным средам. Они особенно востребованы в энергетическом машиностроении, где надежность соединений напрямую влияет на безопасность и долговечность оборудования. В статье мастер сварщик подробно разберет их характеристики, классификацию, маркировку, применение, преимущества, недостатки, а также ключевых поставщиков.

Назначение и область применения

Электроды ЦЛ-39 специально разработаны для сварки элементов поверхностей нагрева котлоагрегатов, а также для формирования корневых слоев швов стыков толстостенных трубопроводов, выполненных из теплоустойчивых хромомолибденовых сталей перлитного класса. Среди наиболее распространённых марок таких сталей — 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2ФСР, 12Х2МФБ, 14Х1ГМФ, 20ХМФЛ, а также их аналоги, идентифицируемые по стандарту W.No 1.7715 (15 CrMoV 5-10). Эти материалы предназначены для эксплуатации при высоких температурах, достигающих 585°C, что делает ЦЛ-39 оптимальным выбором для конструкций, подвергающихся значительным термическим и коррозионным нагрузкам.

Основное назначение электродов ЦЛ-39 — обеспечение надежного и долговечного соединения металлов в энергетическом машиностроении. Они активно применяются при производстве и ремонте паропроводов, котлов, сосудов высокого давления и сложных трубных систем атомных электростанций (АЭС). Например, при сварке труб диаметром до 100 мм и толщиной стенки до 8 мм использование этих электродов минимизирует риск образования деформаций, трещин и других дефектов сварного соединения, обеспечивая долговечность и надежность конструкций.

В области металлообработки электроды ЦЛ-39 востребованы для соединения деталей теплообменных аппаратов, где сварной шов должен выдерживать многократные циклы нагрева до 565–575°C без потери прочностных характеристик. Их применение гарантирует равномерное распределение легирующих элементов между электродным и основным металлом, что особенно важно для предотвращения горячих трещин и локальных напряжений.

В машиностроении, особенно в энергомашиностроительном секторе, электроды ЦЛ-39 применяются для сборки поверхностей теплообмена котлоагрегатов, включая трубные детали, сборочные единицы и обечайки. Благодаря высокой стабильности дуги и ровному формированию шва, сварка становится более предсказуемой и безопасной. В строительстве они используются реже, однако показывают отличные результаты при монтаже объектов тепловой энергетики, включая тепловые электростанции (ТЭС) и газотурбинные установки, где трубопроводы и соединения работают в условиях высоких температур и давления.

Кроме того, электроды ЦЛ-39 нашли широкое применение в ремонте оборудования нефтехимической промышленности, где конструкции подвергаются воздействию агрессивных газов и паров. Возможность сварки во всех пространственных положениях (кроме вертикального сверху вниз) значительно упрощает монтажные работы в сложных условиях: на высоте, в ограниченном пространстве или в полевых условиях, что типично для эксплуатации и ремонта объектов ТЭС и АЭС.

Таким образом, электроды ЦЛ-39 представляют собой ключевой материал для отраслей, где от качества сварных соединений напрямую зависит безопасность и долговечность оборудования. Они обеспечивают высокую жаропрочность, коррозионную стойкость и минимизируют простои техники, снижая риски аварий и непредвиденных остановок технологических систем.

Состав и конструктивные особенности

Электроды ЦЛ-39 представляют собой высокотехнологичный сварочный материал, разработанный с учетом требований к надежности и долговечности соединений в условиях высоких температур и термических циклов. Сердцевина электрода выполнена из низкоуглеродистой проволоки марок Св-08 или Св-08А по ГОСТ 2246-70, что обеспечивает одновременно высокую электропроводность и механическую прочность. Диаметр стержня составляет 2,5 мм, длина — 300–350 мм, что делает электроды компактными и удобными для точной работы в ограниченном пространстве, а также позволяет эффективно сваривать узкие зазоры и корневые слои трубных соединений.

Покрытие электродов — основное (типа Б) с повышенной толщиной 20–25 мм, выполнено из тщательно сбалансированной смеси флюсовых материалов: магнезита, рутила, ферромолибдена, феррованадия и специальных плакирующих добавок. Такая композиция обеспечивает стабильную электрическую дугу, минимальное разбрызгивание металла и низкое содержание кислорода и водорода в шве (менее 0,4%), что критично для предотвращения хрупкости и окисления.

Химический состав наплавленного металла (типичный, %):

• C — 0,08–0,12
• Mn — 0,4–0,7
• Si — 0,2–0,4
• Cr — 0,9–1,2
• Mo — 0,25–0,35
• V — 0,15–0,25
• Ni — до 0,2
• P — ≤0,025
• S — ≤0,025
• остальное — Fe

Легирующие элементы хром, молибден и ванадий обеспечивают жаропрочность шва, высокую устойчивость к ползучести при длительном воздействии температур, а низкое содержание серы и фосфора минимизирует риск образования трещин как в процессе сварки, так и в эксплуатации.

Конструктивные особенности ЦЛ-39 включают экструдированное нанесение покрытия, что гарантирует его равномерность и надежную адгезию к стержню, существенно снижая риск отслаивания во время сварки. Технологические характеристики электродов также позволяют сохранять стабильность дуги при колебаниях длины до 5–7 мм, предотвращая образование пор и непроваров. Кроме того, электроды подходят для сварки в узкую разделку с углом скоса кромок ≥15°, обеспечивая плотное проплавление, минимальные внутренние дефекты и отсутствие подрезов.

Покрытие электродов играет двойную роль: оно формирует газовый щит, защищающий расплавленный металл от воздействия атмосферы, и способствует формированию пластичного шва. В результате достигается высокое удлинение шва (≥20%) и его устойчивость к межкристаллитной коррозии, что особенно важно для теплоустойчивых соединений котлоагрегатов и трубопроводов.

В совокупности состав и конструкция электродов ЦЛ-39 ориентированы на работу при высоких температурах (400–600°C), обеспечивая долговечность, надежность и эксплуатационную безопасность сварных соединений в условиях интенсивной термической нагрузки и агрессивной среды.

Технические характеристики

Электроды ЦЛ-39 полностью соответствуют требованиям ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75, обозначены типом Э-09Х1МФ, что подтверждает их пригодность для сварки теплоустойчивых хромомолибденовых сталей перлитного класса. Они обеспечивают стабильный и предсказуемый процесс сварки, а также высокое качество шва в условиях ответственных конструкций.

Основные параметры электродов:

• Диаметр стержня: 2,5 мм — стандартный, оптимальный для большинства технологических применений; в отдельных случаях возможны размеры 2,0–3,0 мм для специфических задач.
• Длина электрода: 300–350 мм — сочетает удобство работы с минимальным расходом; в 1 кг помещается примерно 56 штук, что удобно для расчета необходимого количества материала.
• Сварочный ток: Постоянный, обратной полярности (DC+, электрод подключен к плюсу). Диапазон тока 50–100 А, при этом оптимальная дуга достигается при 60–80 А.
• Напряжение на дуге: 21–24 В — поддерживает стабильный процесс сварки без перегрузок и разбрызгивания.
• Коэффициент наплавки: 9,5 г/А·ч, производительность — 0,9 кг/ч, что позволяет эффективно выполнять как небольшие, так и крупные сварные работы.
• Расход на 1 кг наплавленного металла: 1,6–1,7 кг, что свидетельствует о высокой экономичности и минимальных потерях материала.
• Плотность сварочного шва: 7,8–7,85 г/см³ — типичная для легированных сталей, обеспечивает однородность шва и отсутствие пустот. Проплавление достигает до 100% толщины стенки без дефектов.

Электроды ЦЛ-39 обладают высокой стойкостью к горячим и холодным трещинам благодаря низкому водородному потенциалу (<4 мл/100 г) и присутствию легирующих добавок ванадия и молибдена. Даже при интенсивном охлаждении более 100°C/ч шов сохраняет целостность. Межкристаллитная коррозионная стойкость находится на уровне лучших образцов сварочных материалов: при испытаниях в агрессивных средах (пар, газы) при температурах 400–600°C после 1000 часов экспозиции отсутствуют следы коррозии.

Механические свойства наплавленного металла после термообработки (нормализация 920–950°C, отпуск 680–720°C) гарантируют долговечность и надежность сварных соединений:

• Временное сопротивление разрыву ≥590 МПа.
• Предел текучести ≥295 МПа.
• Относительное удлинение ≥18%.
• Ударная вязкость ≥59 Дж/см² при +20°C.

Эти характеристики делают электроды ЦЛ-39 идеальными для применения в высоконагруженных конструкциях, где необходимо сочетание жаропрочности, устойчивости к трещинам и коррозии, а также долговечности сварного соединения в условиях высоких температур и циклических нагрузок.

Параметры сварки

Сварка электродами ЦЛ-39 проводится на постоянном токе обратной полярности (DC+), при этом электрод подключается к плюсу, что обеспечивает стабильную дугу и минимальное разбрызгивание металла (менее 5%). Электроды можно использовать во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху вниз, что позволяет выполнять работы в трубопроводах, котлах и других ограниченных конструкциях.

Рекомендуемые режимы сварки:

• Сварочный ток: 60–80 А для диаметра 2,5 мм; такой диапазон оптимален для формирования ровного проплава и предотвращения перегрева металла.
• Скорость сварки: Корневые проходы — 10–15 мм/с; Заполняющие слои — 8–10 мм/с, с контролем ширины вала шва 4–6 мм.

Правильный выбор скорости обеспечивает равномерное формирование шва, предотвращает образование пор и перегрев легирующих элементов.

Подготовка поверхности. Кромки труб и деталей тщательно очищаются от ржавчины, масла, окалины и других загрязнений. Применяются механическая шлифовка или пескоструйная обработка. Угол скоса кромок должен быть не менее 15° для обеспечения полноценного проплавления. Для элементов толщиной более 6 мм рекомендуется предварительный подогрев до 150–200°C, что снижает риск образования трещин и облегчает формирование качественного шва.

Техника удержания электрода. Электрод удерживается с короткой дугой 2–4 мм, угол наклона — 60–70° к поверхности детали. Ведение дуги осуществляется без отрыва с легким покачиванием, что позволяет равномерно расплавить металл по всему сечению шва. Удлинение дуги более 5 мм недопустимо, так как это приводит к пористости и снижению плотности шва.

Прокалка перед сваркой. Для обеспечения стабильности покрытия электроды прокаливаются в сухом термошкафу при 340–380°C в течение 1 часа. При использовании электродов из вакуумной упаковки и влажности выше 0,4% прокалка дополнительно проводится при 300–350°C.

После сварки. Для достижения максимальных механических свойств и полной легировки металла шва применяется термообработка: нормализация с последующим отпуском. Это позволяет получить шов, обладающий высокой прочностью, жаропрочностью и устойчивостью к трещинам и межкристаллитной коррозии.

Применение указанных параметров сварки обеспечивает качественный, равномерный и надежный шов, пригодный для работы в ответственных конструкциях котлоагрегатов, трубопроводов высокого давления и теплообменных аппаратов.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая жаропрочность и стойкость к ползучести. Металл шва выдерживает температуры до 585°C без потери прочностных характеристик, что делает электроды ЦЛ-39 оптимальными для энергетического машиностроения, атомной и тепловой энергетики, а также других конструкций с высокотемпературными нагрузками.
• Минимальный риск трещин и коррозии. Низкий водородный потенциал (<4 мл/100 г) в сочетании с легирующими элементами (Cr, Mo, V) обеспечивает пластичный шов с плавным переходом в основной металл, устойчивый к горячим и холодным трещинам, а также к межкристаллитной коррозии.
• Стабильная дуга и высокая производительность. Электроды демонстрируют стабильную дугу на короткой длине (2–4 мм), минимальное разбрызгивание (<3%) и коэффициент наплавки 0,9 кг/ч, что повышает эффективность сварочных работ и снижает потери материала.
• Упрощение полевых работ. Возможность сварки без предварительного подогрева для тонкостенных элементов (<6 мм) позволяет экономить время и ресурсы при монтаже и ремонте, особенно на объектах с ограниченным доступом.
• Универсальность применения. Электроды обеспечивают сварку во всех положениях (кроме вертикального сверху вниз) и позволяют работать с узкими разделками кромок ≥15°, что снижает расход электродного материала (около 1,6 кг на 1 кг наплавленного металла) и повышает экономичность.
• Экологичность и безопасность для сварщика. Электроды имеют низкую токсичность, что делает процесс сварки безопасным при стандартной вентиляции рабочих зон.

Недостатки:

• Необходимость предварительной прокалки. Перед сваркой электроды должны прокаливаться 1 час при 340–380°C; при нарушении этого режима возрастает риск пористости и хрупкости шва. Для электродов из вакуумной упаковки при влажности выше 0,4% требуется повторная прокалка.
• Ограничение по положению сварки. Использование в вертикальном положении сверху вниз невозможно, что может усложнить монтажные операции на некоторых конструкциях.
• Совместимость только с постоянным током обратной полярности. Электроды не предназначены для работы на переменном токе или с прямой полярностью, что ограничивает выбор сварочного оборудования.
• Чувствительность к хранению. Влажность свыше 0,4% требует дополнительной прокалки, что делает строгий контроль условий хранения обязательным.
• Специализация. Электроды ЦЛ-39 не подходят для сварки углеродистых или аустенитных сталей, ограничивая их универсальное применение.
• Относительно высокая стоимость. Высокая цена объясняется использованием легирующих элементов, однако она полностью компенсируется надежностью и долговечностью шва в высокотемпературных и ответственных конструкциях.

В целом, преимущества электродов ЦЛ-39 значительно перевешивают недостатки при работе в целевых областях применения — энергетике, металлообработке и машиностроении. Для универсальных сварочных задач с менее критичными требованиями могут быть более экономичные альтернативы, но для ответственных конструкций ЦЛ-39 остаются одним из лучших решений на рынке.

Аналоги электродов ЦЛ-39

Электроды ЦЛ-39 имеют множество аналогов как отечественного, так и импортного производства, с похожим составом (Э-09Х1МФ) и эксплуатационными свойствами.

Отечественные аналоги:

• ТМЛ-1У — для корневых швов, обладает аналогичной жаропрочностью; расход ниже (≈1,5 кг/кг), но немного уступает в коррозионной стойкости.
• ТМЛ-3У — также для корневых швов; наплавка аналогична ЦЛ-39, подходит для АЭС.
• ЦЛ-11 — ориентирован на сварку аустенитных сталей, с покрытием, близким к ЦЛ-39; повышенная вязкость.
• ЦЛ-45 — усиленная версия для толстостенных конструкций (>8 мм стенки).

Импортные аналоги:

• ESAB OK 76.18 / OK 76.16 (Швеция) — вакуумная упаковка, идентичные механические свойства с ЦЛ-39.
• Lincoln Electric LA 75 (США) — для высокотемпературных труб, стабильный шов.
• Bohler FOX EVo 2CrMoV (Австрия) — повышенная вязкость, подходит для конструкций с высокой нагрузкой.
• ThyssenKrupp T 38-5 — для нержавеющей стали, высокая пластичность и вязкость.
• Outokumpu OK 15.00 — усиленный электрод для толстостенных деталей.

Международные стандарты:

• EN ISO 3580: E 1 Cr Mo V 20 B 42 H10
• AWS A5.5: E8015-G

Выбор конкретного аналога обычно определяется доступностью и стоимостью: отечественные электроды дешевле примерно на 20–30%, тогда как импортные обеспечивают более стабильное качество, особенно при хранении в вакуумной упаковке.

Советы по хранению и эксплуатации

Для обеспечения долгого срока службы и стабильного качества сварки электроды ЦЛ-39 следует хранить в сухих закрытых помещениях с относительной влажностью не более 50% и температурой от 5 до 30°C, избегая прямого солнечного света и сквозняков. Вакуумная упаковка (VacPac) позволяет хранить электроды до двух лет без дополнительной прокалки, тогда как стандартная упаковка сохраняет свойства материала в течение 6–12 месяцев. При транспортировке электроды размещают в один уровень, без сильной тряски, и не укладывают более пяти пачек друг на друга. При хранении важно регулярно проверять влажность покрытия, которая не должна превышать 0,4%, чтобы избежать пористости и хрупкости шва.

Перед сваркой электроды необходимо прокаливать в термошкафу: стандартные — при 340–380°C в течение одного часа, вакуумные — при 300–350°C при необходимости, если влажность покрытия превышает допустимый предел. Прокаленные электроды хранятся в термоконтейнере не более четырех часов. Поверхности деталей тщательно очищаются механически и обезжириваются; для элементов толщиной более 6 мм рекомендуется предварительный подогрев до 150–200°C для снижения риска образования трещин.

При работе с электродами ЦЛ-39 необходимо строго соблюдать меры безопасности. Используются средства индивидуальной защиты: сварочная маска с фильтром DIN 10–12, перчатки и спецодежда. Помещение должно быть оборудовано вентиляцией для удаления вредных газов, таких как оксиды хрома и угарный газ. Несмотря на низкую токсичность электродов, следует избегать вдыхания сварочного дыма, держать огнетушители под рукой и контролировать температуру деталей, чтобы не допустить ожогов. После завершения сварки швы охлаждаются без сквозняков, а все работы выполняются с соблюдением требований ПБ 09-573-03 для энергетической отрасли.

В процессе эксплуатации сварочного оборудования необходимо контролировать ток, не превышая 100 А, а работа сварщиков допускается только после соответствующего обучения. Соблюдение всех этих правил обеспечивает надежность, долговечность и безопасность сварных соединений, а также поддерживает высокое качество работы электродов ЦЛ-39 в любых условиях.

Поставщики и производители электродов ЦЛ-39 в России

Производители:

• Магнитогорский электродный завод (МЭЗ, ARCUS Group) — крупнейший производитель в Магнитогорске (Челябинская обл.), сертифицирован НАКС (КО, МО, НГДО), упаковка 5 кг.
• ESAB СВЭЛ (дочернее предприятие ESAB, Швеция) — филиалы в Санкт-Петербурге и Нижнем Тагиле, вакуумная упаковка 1,8–4 кг, фокус на экспорт.
• Завод сварочных материалов «ГУДЭЛ» — Пермь; опт и розница, пачки 5 кг.
• СпецЭлектрод — Москва; специализация на легированных электродах.
• Риметалк — Волгоград; работает с 2003 года, покрытие по ГОСТ.
• Центр Метиз — Москва; производство и оптовая продажа.

Поставщики:

• МОССКЛАД — Москва; доставка по России и СНГ.
• Центр Метиз — Москва; оптовые поставки.
• VDS Пермь — Пермь; поставка продукции ESAB.
• Дуговик — Новосибирск; СЗСМ.
• Svarcka — Санкт-Петербург; продукция ESAB в вакуумной упаковке 4 кг.
• ELZ — Санкт-Петербург; оптовые поставки.
• Шторм — Екатеринбург; поставка сварочных материалов.

Общий объем производства электродов ЦЛ-39 в России превышает 10 тыс. тонн в год. Для использования на атомных станциях рекомендуется проверять наличие НАКС-сертификатов у производителя или поставщика.

Заключение

Электроды ЦЛ-39 представляют собой надежное и проверенное решение для сварки высокотемпературных конструкций, сочетая высокую жаропрочность, стойкость к коррозии и удобство технологического применения. Их специализация на энергетическом секторе делает их незаменимыми при изготовлении и ремонте оборудования, где от качества шва напрямую зависит безопасность эксплуатации. При строгом соблюдении рекомендуемых режимов сварки и правил хранения сварщики получают швы с полной надежностью и долговечностью. Для расширения возможностей применения можно рассматривать аналоги, однако ЦЛ-39 остается эталоном по сочетанию цены и качества на российском рынке.

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Сварочные электроды МР-3 или АНО-21 — что лучше