Электроды кончились в пятницу на середине узла. Сварщик стоит, звено ждёт, ближайшая поставка в понедельник.
Обратная ошибка стоит столько же. Взяли «с запасом на глаз» — лишние сто килограммов легли на склад и отсырели. Расход электродов на глаз не считают. Его выводят из массы наплавленного металла и коэффициента расхода, и дальше это обычная арифметика.
Коротко. Масса электродов = масса наплавленного металла × коэффициент расхода. У покрытых электродов коэффициент лежит в диапазоне 1,5–1,8; паспорта УОНИ 13/55 и МР-3 дают 1,7. Угловой шов с катетом 6 мм — это около 0,17 кг наплавленного металла на погонный метр, то есть примерно 0,29 кг электродов. Укрупнённо по ГЭСН монтажная сварка стальных конструкций укладывается в 1,3–8,3 кг электродов на тонну. Разброс шестикратный, поэтому среднюю цифру не берут: смотрят норму под свой тип конструкций.
Почему расход электродов считают в килограммах, а не в штуках
В шов уходит не весь электрод. Часть металла теряется на угар и разбрызгивание, часть остаётся в шлаке, часть — в огарке, который сварщик выбрасывает из держателя. По ГОСТ 9466-75 при контроле сварочно-технологических свойств длина остающегося огарка не должна превышать 50 мм. У электрода Ø4 мм со стержнем 450 мм это 11 % длины — штатная потеря, а не разгильдяйство.
Поэтому норма расхода электродов привязана к массе наплавленного металла — того металла, который реально остался в шве. А закупку ведут в килограммах: электроды продаются на вес, пачками, и заявка в этих же единицах и уходит.
Связку двух величин задаёт коэффициент расхода — во сколько раз масса закупленных электродов больше массы наплавленного металла. Справочник Kobe Steel «Welding Handbook» оценивает эффективность наплавки покрытого электрода в 55 %, что соответствует коэффициенту около 1,8. Паспорта российских марок производства «СпецЭлектрод» дают 1,7 для УОНИ 13/55 и МР-3. Для сравнения: у сплошной проволоки эффективность 95 %, у порошковой 90 % — там потерь почти нет, и коэффициент близок к единице.
Формула расчёта расхода электродов
Считают в четыре шага.
Шаг 1. Площадь поперечного сечения шва. У углового шва она выводится из катета. Геометрически это половина квадрата катета, но реальный шов имеет выпуклость, поэтому расчётную площадь увеличивают. В справочнике Kobe Steel коэффициент усиления принят равным 1,2:
A = 1,2 × k² / 2, где A — площадь сечения в мм², k — катет в мм.
Для катета 6 мм: 1,2 × 36 / 2 = 21,6 мм².
Шаг 2. Длина швов. Берётся из КМД или из ведомости объёмов. Это самый трудоёмкий пункт и самый частый источник ошибки: швы выписывают по узлам, отдельно по катетам.
Шаг 3. Масса наплавленного металла. Площадь × длина × плотность стали. Если площадь в мм², а длина в метрах, формула сворачивается до удобного вида:
m = A × L × 0,00785, где m — масса наплавленного металла в кг, A — сечение в мм², L — длина шва в м (плотность углеродистой стали 7,85 г/см³).
Шаг 4. Масса электродов. Умножаем на коэффициент расхода:
Масса электродов = m × K, где K = 1,7 для типовых покрытых электродов.
Нелинейность здесь не случайна. Катет входит в формулу в квадрате: увеличив катет с 3 до 6 мм, вы получаете вчетверо больше наплавленного металла на том же метре шва. Поэтому «поставили катет побольше, надёжнее будет» — это не запас прочности, а счетверённый расход электродов, времени сварщика и электроэнергии на участке.
Расход электродов на метр шва: таблица по катетам
Это наш собственный расчёт: команда снабжения считает по формуле выше при коэффициенте расхода 1,7, а результат сверен со справочной таблицей Kobe Steel — расхождение по всем катетам не превышает 8 %. Разница объясняется тем, что японский справочник закладывает эффективность наплавки 55 % (коэффициент ≈1,8), а паспорта российских марок — 1,7.
| Катет углового шва, мм | Сечение с усилением, мм² | Наплавленный металл, кг/м | Электроды при K = 1,7, кг/м |
|---|---|---|---|
| 3 | 5,4 | 0,042 | 0,07 |
| 4 | 9,6 | 0,075 | 0,13 |
| 5 | 15,0 | 0,118 | 0,20 |
| 6 | 21,6 | 0,170 | 0,29 |
| 8 | 38,4 | 0,301 | 0,51 |
| 10 | 60,0 | 0,471 | 0,80 |
Это ориентир для планирования закупки. Точный расход считают по проекту, принятой технологии сварки и действующему нормативу: разделка кромок, положение шва, многопроходность и марка электрода двигают цифру в обе стороны.
Расход электродов на 1 тонну металлоконструкций
Запрос «сколько электродов на тонну» звучит на каждом объекте, но единой нормы расхода электродов на тонну не существует. Проще всего это видно по сметным нормам. В ГЭСН, сборник 9 «Строительные металлические конструкции» (ГЭСН 81-02-09-2001, редакция 2008 г.), электродуговая сварка при монтаже одноэтажных производственных зданий нормирована с измерителем 10 т конструкций, электроды Ø4 мм типа Э46.
| Норма | Что варят | Электроды на 10 т | В пересчёте на 1 т |
|---|---|---|---|
| 09-05-002-02 | Опорные конструкции: колонны, подкрановые балки | 13 кг | 1,3 кг |
| 09-05-002-01 | Каркасы в целом | 42 кг | 4,2 кг |
| 09-05-002-03 | Ограждения | 60 кг | 6,0 кг |
| 09-05-002-04 | Покрытия: фермы, балки | 83 кг | 8,3 кг |
Значения приведены по таблице 09-05-002 указанной редакции и служат ориентиром для предварительной заявки. Сметный расчёт по объекту ведут по действующей редакции норматива.
Между опорными конструкциями и покрытиями разница в 6,4 раза при одном и том же измерителе. Причина простая: тонна ферм — это множество узлов с короткими швами, а тонна колонны — несколько стыков на большой массе металла. Килограммы конструкций одинаковы, метры шва — нет.
Второе, о чём легко забыть: эти нормы описывают монтажную сварку. Заводские швы уже сидят в стоимости изготовления конструкций и в заявку монтажника не попадают. Если считать по укрупнённой цифре из интернета, где сложены завод и монтаж, объём закупки завышается кратно.
Рабочий порядок такой: укрупнённый норматив на тонну годится для предварительной заявки и проверки порядка величины, а точную цифру дают метры шва по КМД. Одно проверяют другим.
Пример расчёта заявки
Разберём типовую заявку, которую команда снабжения считает под объект. Балочная площадка, 12 т конструкций. По КМД монтажные швы угловые, катет 6 мм, суммарная длина 320 м.
- Наплавленный металл: 320 м × 0,170 кг/м = 54,4 кг.
- Электроды при K = 1,7: 54,4 × 1,7 = 92,5 кг.
- Запас на переделки и обрезь 10 % даёт 102 кг; округляем вверх до 105 кг — электроды приходят пачками по 5 кг.
- Проверка укрупнённо: 12 т × 8,3 кг/т (нормы на покрытия) = 100 кг. Сходится.
Дальше цифра раскладывается по диаметрам. Основной объём идёт Ø4 мм. На тонкостенные элементы, потолочные и стеснённые швы закладывают Ø3 мм, обычно в пропорции около 70 / 30. Точнее скажет ППР.
Как выбрать электроды для сварки под задачу
Марку сверяют с проектом через тип электрода — его задаёт ГОСТ 9467-75 для сварки конструкционных сталей. УОНИ 13/55 относится к типу Э50А, МР-3 и ОЗС-12 — к типу Э46. Тип и есть первое, что смотрят, сверяя марку с проектом.
Как выбрать электроды для сварки, если отбросить привычку «берём, что было в прошлый раз»: смотрят на ответственность узла, на источник питания на площадке и на состояние металла. Ниже — разводка по маркам, которые мы держим в разделе электродов.
| Марка | Тип и покрытие | Ток | Где применяют |
|---|---|---|---|
| УОНИ 13/55 | Э50А, основное | Постоянный, обратной полярности | Ответственные конструкции, где нужны пластичность и ударная вязкость шва. Требовательны к зачистке кромок и к прокалке |
| МР-3 | Э46, рутиловое | Переменный и постоянный обратной полярности | Монтажная сварка неответственных узлов. Самый «прощающий» электрод: допускает сварку влажного, ржавого, плохо очищенного металла |
| ОЗС-12 | Э46, рутиловое | Переменный и постоянный прямой полярности | Углеродистые стали во всех положениях, включая потолочное. Даёт вогнутый шов на тавровых соединениях |
| ОК 46.00 | Рутил-целлюлозное | Переменный и постоянный | Универсальный монтажный электрод, уверенно зажигается по прихваткам и на коротких швах |
| LB-52U | E7016, основное низководородное | Постоянный | Корневой проход при односторонней сварке труб. Диффузионный водород 1,6 мл/100 г |
На расход марка тоже влияет, хотя и слабее геометрии шва. Коэффициент наплавки у УОНИ 13/55 — 9,5 г/А·ч, у МР-3 и ОЗС-12 — 8,5 г/А·ч. Это про производительность: сколько металла ложится в шов за час горения дуги.
Диаметр электрода под толщину металла
Диаметр выбирают по толщине свариваемого металла, а ток — по диаметру и паспорту марки. Значения в таблице ориентировочные; рабочий режим задают паспорт электрода и ППР.
| Толщина металла, мм | Диаметр электрода, мм | Ток УОНИ 13/55, А | Ток МР-3, А |
|---|---|---|---|
| до 2 | 2,0 | 40–70 | 40–70 |
| 2–3 | 2,5 | 50–80 | 50–80 |
| свыше 3 до 6 | 3,0 | 70–110 | 80–140 |
| свыше 6 до 12 | 4,0 | 110–170 | 140–200 |
| от 12 | 5,0 | 150–200 | 160–260 |
Разница в токах между марками при одном диаметре — не опечатка. Рутиловые электроды работают на более высоких режимах, электроды с основным покрытием — на пониженных, иначе растёт разбрызгивание.
Что увеличивает расход сверх норматива
Длинный огарок. Паспортный коэффициент 1,7 получен на нормальной практике сварки, где огарок не превышает 50 мм — предел, установленный ГОСТ 9466-75 при контроле. Стержень Ø4 мм имеет длину 450 мм, то есть в огарок штатно уходит 11 % длины. Если электроды бросают, не догорев до 100 мм, теряется уже 22 %. Полезная часть стержня падает с 89 до 78 %, и чтобы наплавить тот же объём металла, электродов приходится купить примерно на 14 % больше.
Завышенный ток. Металл вместо шва летит брызгами на конструкцию и на пол. Дополнительный минус — зачистка брызг, то есть ещё и расход зачистных и отрезных дисков.
Отсыревшие электроды. Влага в покрытии даёт поры и трещины в шве. Дефектный участок вырубают и переваривают: расход по этому метру удваивается, а к нему добавляется работа.
Не тот диаметр. Тонкий электрод на толстом металле — лишние проходы и лишние килограммы. Толстый на тонком — прожоги и переделка.
Квалификация. Разброс между звеньями на одном и том же узле — обычное дело. Это не повод закладывать двойной запас, но повод сверять факт с нормативом по актам списания.
Для снабженца вывод практический: дисциплина по огаркам и по хранению даёт проценты бюджета закупки, которые видно на объёме объекта.
Хранение и прокалка
Электроды с основным покрытием гигроскопичнее рутиловых, и УОНИ 13/55 отсыревает быстрее остальных. Отсюда и жёсткий режим восстановления — по паспортам производителей:
- УОНИ 13/55 — прокалка 350–400 °C, 1–2 часа.
- МР-3 — 160–180 °C, 1 час.
- ОЗС-12 — 150–180 °C, 30 минут.
- ОК 46.00 и LB-52U — по паспорту производителя, режим указан на упаковке.
Что это значит для площадки. Прокалочный шкаф — не опция: в составе ресурсов сметных норм на монтажную сварку он присутствует наравне со сварочным аппаратом. Вскрытую пачку не оставляют на ночь в бытовке. Электроды хранят в сухом отапливаемом помещении на поддонах. На рабочее место выдают дневную норму, а не коробку «на неделю».
Отдельно про запас на складе объекта. Полтонны электродов, купленных «чтобы точно хватило» и пролежавших зиму в неотапливаемом контейнере, — это не запас, а будущая прокалка всей партии или списание.
Что заложить в заявку снабженцу
Расчёт даёт килограммы, но заявка ими не исчерпывается. Рабочая раскладка выглядит так.
- Электроды по маркам и диаметрам. Ответственные узлы — УОНИ 13/55, монтажные и вспомогательные — МР-3, ОЗС-12 или ОК 46.00, корневые проходы по трубам — LB-52U.
- Запас 5–10 % к расчёту: переделки, обрезь, потери при перевозке.
- Оснастка сварщика: электрододержатели и клеммы заземления, кабель, сварочное оборудование с запасом по току под выбранный диаметр.
- СИЗ: маски и сменные стёкла, краги. Стёкла — расходник, их всегда берут кратно числу сварщиков.
- Подготовка и зачистка: щётки по металлу, отрезные и зачистные диски.
Собрать это одной поставкой проще, чем закрывать пятью заявками к пяти поставщикам. Полный состав по сварке собран на странице снабжения сварочных работ. Если объекту нужен не только сварочный участок, комплексное снабжение объекта закрывает сопутствующий ассортимент целиком, со складов в Москве, Санкт-Петербурге и Екатеринбурге.
Пять ошибок при расчёте расхода
- Считать в штуках. Пачки приходят на вес, нормы даны в килограммах, пересчёт «по штукам» ломается на первой же смене диаметра.
- Заказывать по массе шва. Масса наплавленного металла — это ещё не масса электродов. Без коэффициента расхода заявка меньше реальной почти вдвое.
- Брать среднюю цифру на тонну. Разброс по сметным нормам шестикратный; средняя не описывает ни один реальный объект.
- Один диаметр на все толщины. Ø4 мм на трёхмиллиметровом листе — прожоги и переделка, Ø3 мм на двенадцати миллиметрах — лишние проходы и перерасход.
- Ставить рутил на ответственный узел. И обратное — тащить УОНИ туда, где хватит МР-3, оплачивая прокалку и постоянный ток без причины.
Частые вопросы о расходе электродов
Как рассчитать расход электродов на метр шва?
Расход = площадь сечения шва × длина шва × плотность стали × коэффициент расхода. У углового шва площадь считают как 1,2 × k² / 2, где k — катет в мм; плотность углеродистой стали 7,85 г/см³; коэффициент расхода покрытых электродов 1,5–1,8, по паспортам УОНИ 13/55 и МР-3 — 1,7. Для катета 6 мм это около 0,17 кг наплавленного металла и примерно 0,29 кг электродов на погонный метр.
Сколько электродов нужно на тонну металлоконструкций?
Единой цифры нет: расход зависит от типа конструкций. По ГЭСН 09-05-002 (электродуговая сварка при монтаже одноэтажных производственных зданий, измеритель 10 т конструкций, электроды Ø4 мм типа Э46) на тонну приходится 1,3 кг для опорных конструкций, 4,2 кг для каркасов в целом, 6,0 кг для ограждений и 8,3 кг для покрытий, ферм и балок. Разброс шестикратный, поэтому укрупнённую цифру берут под свой тип конструкций и проверяют расчётом по метрам шва.
Что такое коэффициент расхода электродов?
Это отношение массы закупленных электродов к массе металла, реально оставшегося в шве. Разница уходит на угар, разбрызгивание, шлак и огарок, длина которого по ГОСТ 9466-75 при контроле не превышает 50 мм. У покрытых электродов коэффициент составляет 1,5–1,8: паспорта УОНИ 13/55 и МР-3 дают 1,7, справочник KOBELCO оценивает эффективность наплавки покрытого электрода в 55 %, что соответствует коэффициенту около 1,8.
Чем УОНИ 13/55 отличается от МР-3?
Покрытием и областью применения. УОНИ 13/55 — тип Э50А с основным покрытием, работает на постоянном токе обратной полярности, даёт шов с высокой пластичностью и ударной вязкостью, но требует зачистки кромок и прокалки при 350–400 °C. МР-3 — тип Э46 с рутиловым покрытием, горит на переменном и постоянном токе, допускает сварку влажного, ржавого и плохо очищенного металла. УОНИ ставят на ответственные конструкции, МР-3 — на монтажные и вспомогательные узлы.
Какой диаметр электрода выбрать под толщину металла?
Ориентировочно: до 2 мм — электрод Ø2,0 мм, 2–3 мм — Ø2,5 мм, свыше 3 до 6 мм — Ø3,0 мм, свыше 6 до 12 мм — Ø4,0 мм, свыше 12 мм — Ø5,0 мм. Ток задают по диаметру и паспорту марки: для УОНИ 13/55 Ø3,0 мм это 70–110 А, Ø4,0 мм — 110–170 А; для МР-3 те же диаметры работают на 80–140 А и 140–200 А. Точный режим берут из паспорта электрода и ППР.
Почему электроды нужно прокаливать?
Влага в покрытии при сварке разлагается и насыщает шов водородом, из-за чего появляются поры и трещины, а участок приходится вырубать и переваривать. Электроды с основным покрытием гигроскопичнее рутиловых: по паспортам УОНИ 13/55 прокаливают при 350–400 °C 1–2 часа, МР-3 — при 160–180 °C 1 час, ОЗС-12 — при 150–180 °C 30 минут. Прокалочный шкаф входит в состав ресурсов сметных норм на монтажную сварку наравне со сварочным аппаратом.
Тот же принцип расчёта на другой оснастке разобран в статьях про расход буров по бетону и нормы списания оснастки в смете; логика оптовой заявки — в материале про закупку метизов на стройку.
Что забрать из статьи
Цепочка расчёта укладывается в одну строку: сечение шва × длина шва × плотность стали × коэффициент расхода = килограммы в заявке. Всё остальное — уточнения к ней.
Для быстрой прикидки хватает таблицы по катетам: катет 6 мм — примерно 0,29 кг электродов на метр шва. Для проверки порядка величины — сметная норма на тонну конструкций, взятая под свой тип: опорные конструкции, каркас, ограждения или покрытия. Расхождение двух цифр больше чем в полтора раза означает ошибку в метрах шва, а не в коэффициенте.
Дальше остаётся собрать заявку: электроды по маркам и диаметрам плюс оснастка и СИЗ на звено. Что есть в наличии сейчас и в каком объёме — на странице снабжения сварочных работ.
