Состав электродного покрытия

Состав электродного покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) зсю-8 23 К 35/ 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3405300/25-27 (22) 12 .03 .82 (46) 23.10,83. Бюл. И 39 (72) А.Г. Ламзин, С.Н. Бережницкий, А.Ф. Батакшев и Ю.В. Нечаев (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт технологии химического и нефтяного аппаратостроения (533 621.791.042.4(088.8) (56) l . .Авторское свидетельство СССР

И 238691, кл . 8 23 К,35/365, 1968 .

2. Авторское свидетельство СССР

У 524647, кл . 8 23 К 35/365, 1974 (прототип). (54) (57) cOGTAB элкктРоДного покРыТИЯ преимущественно для сварки хромистых коррозионно-стойких сталей, содержащий мрамор, плавиковый шлат,: двуокись титана, ферротитан, глинозем, иттрий, слюду, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения качества сварного "соединения путем повышения стойкости металла шва к растрескиванию после свар-, ки и коррозионной стойкости металла шва, он дополнительно содержит хром, марганец и поташ при следующем соотношении компонентов вес.Х:

Мрамор 17-23

Плавиковый шпат 28-32

Двуокись титана l 8-22

Ферротитан 2-4

Глинозем 4-6

Иттрий О, 3-4

Слюда 1, 7-6

Хр ом -15

Марганец 3-5

Поташ 3-5

1049224

39-41

18-22

2-4

4-6

0,3-0,4

1,7-6

4-15

° Ь а

Изобретение относится к сварке, а именно к ручной электродуговой сварке хромистых нержавеющих сталей, в частности коррозионно-стойкой стали ферритного класса типа 08 13.

Известно электродное покрытие (l), содержащее, вес.Х:

Мрамор 41-43

Плавиковый шпат

Двуокись титана 5-7

Алюминий (по-. рошок) 7-9

Ниобий (порошок) 1,5-2,5

Недостатком этого электродного покрытия является повышенное содержа-, ние в нем мрамора (41-43Х) . Это приводит к науглероживанию металла шва, что способствует образованию в металле шва большого количества кар» бидной фазы, представляющей собой вкрапления очень твердых и тугоплав.ких частиц химических соединений хрома и ниобия с углеродом. Это упрочняет металл шва и приводит к снижению его пластичности. Наряду с этим возможно снижение коррозионной стойкости металла шва вследствие того, что часть хрома расходуется на образование карбидов, и происходит обеднение участков шва по хрому.

Кроме того, повышение содержания углерода создает условия для образования в металле шва закалочных структур что также отрицательно сказывается на пластических свойствах металла шва и при определенных условиях может привести к образованию трещин.

Это требует предварительно подогрева основного металла перед сваркой, что приводит к ухудшению условий труда сварщиков и значительным затратам трудовых и энергетических ресурсов.

Известно также электродное покрытие f2) для сварки коррозионно-устойчивых сталей, содержащее следующие компоненты, вес.Х:

Мрамор 18-22

Плавиковый шпат 12-20

Слюда 2-5

Двуокись титана 25-30

Феррониобий 6-10

Ферротитан 6-10

Алюминий 1-2

Иттрий l-2

Ферроцерий 1-4

Магнезит 1-10

Глинозем Остальное

Известное покрытие позволяет избе5 жать науглероживания металла шва; так как содержание мрамора.не превышает 22Х.

Использование известного покрытия для сварки нержавеющих и, в частнос10 ти, хромистых сталей типа 08 13 не-. целесообразно, так как содержание в нем значительного количества двуокиси титана (25-30Х) обеспечивает получение шлаковой защиты кислого

15 типа.

Кроме того, использование покрытия приводит к повышенному содержанию в металле шва водорода и кислорода, и может привести к образованию

20 в металле шва газовых пор. Также водород снижает стойкость металла шва к различным видам растрескивания (водородные трещины, "рыбий глав" и т.д.)

25 При сварке хромистых нержавеющих сталей ферритного .и феррито-мартен" ситного класса, к которым относятся и стали 08.13, снижение содержания в металле шва водорода и кислорода

З0 приобретает особое значение в силу того, что стали подобного класса имеют повышенную склонность к растрескиванию после сварки.

Целью изобретения является улучшение качества сварного соединения путем повышения стойкости металла шва к растрескиванию после сварки и увеличение его коррозионной стойкости.

:Для достижения поставленной цели состав электродного покрытия преимущественно для сварки хромистых коррозионно-стойких сталей, содержащий мрамор, плавиковый шпат, двуокись №5 титана, ферротитан, глинозем, иттрий, слюду, дополнительно содержит хром, марганец и поташ при следующем соотношении компонентов, вес.Х:

Мрамор 17-23

Плавиковый шпат 28-32

Двуокись титана

Ферротитан

Глинозем

Иттрий

Слюда

Хром

1049224

Марганец 3-5

Поташ 3-5 ,Мрамор в покрытии (17-23 ) содержится как шлако-гаэообразующнй компонент

-и предназначен для обеспечения на-. 5 дежной защиты металла сварочной ван- ны от,вредного .влияния окружающей атмосферы, При содержании его менее 1? возможно ухудшение гаэошлаковой защиты зоны сварки и попадание в металл шва азота и кислорода из воздуха.

При введении мрамора более 23X . происходит науглероживание металла шва, что приводит к ухудшению качест- 15 ва и свойств сварного соединения.

Увеличение содержания плавикового шпата до 28-32Х обеспечивает образо- . вание шлака основного типа, устраняет возможность образования пор и охруп- 20

r. чивания металла шва эа счет более полного связывания водорода и удаления его из зоны дуги.

При меньшем содержании плавикового шаата уменьшается его положитель- 25 ное влияние на качество металла шва. 1

При введении его более 32 сказывает- ся его антистабилизирующая способ- ность, что приводит к снижению ус" тбйчивости горения дуги. Кроме того, плавиковый шпат уменьшает густоту шлака. С целью компенсации этого вредного воздействия состав покрытия содержит глинозем (4-6X) . Его тугоплавкие частицы способствуют получению более густого шлака, что положительно сказывается на качестве сварного шва и позволяет производить сварку не только в горизонтальном положении. 40

Для компенсации антистабилиэирующего влияния фтора, содержащегося в плавиковом шпате, в состав покрытия введен поташ (3-5X) . В нем содержится калий, атомы которого имеют ниэ- 45 кий.потенциал ионизации, что обесйечивает высокую стабильность горения дуги.

Снижение содержания двуокиси титана до 18-22Х при одновременном . 50 увеличении содержания плавикового шпата до 28-32 сделано с целью получения электродного покрытия основного типа. Целесообразность введения в покрытие двуокиси титана в указан- 55 ных пределах связана со стабилизирующим действием этого компонента. Кро.ме того, двуокись титана является шлакообразующим компонентом, способствующим защите сварочной ванны от взаимодействия с окружающей атмосфе. рой.

При введении двуокиси титана в покрытие выше 22Х может сказаться способность этого компонента образо1 вывать кислые лаки.

При содержании этого компонента менее 18Х возможно ухудшение сварочно-технологических свойств электродов.

В покрытиях основного типа необходимо присутствие дополнительного раскислителя.

Роль раскислителя в предлагаемом покрытии играет ферротитан, который вводится в количестве 2-4Х.

Такое содержание ферротитана достаточно для раскисления металла шва и долегирования его титаном, что обеспечивает повышение технологической прочности металла шва беэ образования трещин. Увеличение содержания ферротитана в покрытии более 4Х способствует повышению твердости наплавленного металла и снижению его пластических свойств. При содержании ферротитана в покрытии менее 2Х требуемый эффект не достигается..

Марганец (3-5 ) вводится также в качестве раскислителя. Кроме того, происходит дополнительное легирование металла шва марганцем, что спо-. собствует его десульфации.

Хром вводится в количестве 4-15Х и предназначен для дополнительного легирования металла шва, что приводит к увеличению его коррозионной стойкости.

Увеличение содержания марганца более 5Х и хрома более 15 приводит к черезмерному увеличению содержания этих элементов в металле шва, что может привести к ухудшению пластических свойств и технологической прочности металла шва.

Уменьшение содержания марганца меньше ЗХ и хрома меньше 4 не позволяет получить желаемого эффекта.

Иттрий содержится в покрытии в количестве 0,3-4Х. Он является активным раскислителем, очищает металл от неметаллических включений и придает ему глобулярную форму, благоприятную с той точки зрения, что включения округлой формы в меньшей степени влияют на свойства метал1049224

Таблица

Состав, вес.X

Компоненты

1 . I I I I

Мрамор

17 23 20

32 30 28

18 20 22

6 5 4

Плавиковый шпат

Двуокись титана

Глинозем ла шва. Кроме того, иттрий является активным десульфатором, что .приводит,. к очистке границ зерен. Иттрий также способствует увеличению коррозионной стойкости ферритного нержа- 5 веющего металла шва в водородсодержащих и прочих активных средах.

Ввведение иттрия более 4X приводит к содержанию его в металле шва в количестве более 0 15Х, в результате чего ухудшаются пластические свойства металла шва вследствие образования хрупких интерметаллических соединений с железом типа YFe9

YFeg и др.

f5

При содержании иттрия в покрытии менее 0,3% он полностью выгорает при сварке и не оказывает положительного влияния на свойства металла шва. Слюда (мусковит) содержится в электродном покрытии в количестве

1,7-6Х в качестве пластификатора, необходимого для улучшения технологичности покрытия при нанесении его на электродные стержни методом опрес- >5 совки. Кроме того, слюда улучшает сварочно- технологические свойства электродов за счет увеличения стабильности горения сварочной дуги.

Такое комплексное содержание га- 30 зо-шлакообразующих компонентов в со. четании с раскислителями, стабилизаторами и легирующими элементами в указанных соотношениях позволяет добиться хорошей газошлаковой защиты расплавленного металла, уменьшает в нем абсорбцию водорода, увеличивает коррозионную стойкость и технологическую прочность металла шва при высоких сварочно-технологичес- 4р ких. показателях сварочных электродов.

Для определения свойств металла шва и сварных соединений изготовляют три состава покрытий электродов 45 на сварочной проволоке опытного сос- тава типа 03.20Т. Составы покрытий приведены в табл. I.

Производят сварку опытных пластин из стали 08 13. При сварке отмечено устойчивое горение дуги и малое разбрызгивание. Отделимость шлаковой корки отличная. Формирование наплавленного металла удовлетворительное.

Химический состав металла шва приведен в табл. 2.

В табл . 3 приведены механические свойства сварных соединений.

Термообработку после сварки не производят.

Металл шва показывает высокую стойкость против различных видов растрескивания. Это подтверждается металлографическими исследованиями макро- и микрошлифов сварного соединения .

Иикроструктура металла шва феррито-карбидная с незначительным количеством мелкодисперсных включений глобулярной формы .

Величина ферритного зерна в металле шва не превышает 4 балла шкалы .

Коррознонная стойкость сварных соединений определяется в 3%-ной среде NaCI, т.е. в среде, содержащей ионы хлора. Образцы размером 180 15»

«6 мм нагружают до 0,8 GT в трех точках на изгиб. После испытаний выполняют металлографические исследования. Установлено, что металл шва известного состава более склонен к образованию трещин.

Результаты исследований показывают, что при использовании электродного покрытия составов I-?П сварное содержание обладает лучшей стойкостью к растрескиваник1 после сварки и большей коррозионной стойкостью металла шва в сравнении с известным составом..! 049224 8 Прололмение табл. I

Комп

Ферротитан

Хром

Марганец

Иттрий

Поташ

Слюда (мусковит) 2 3 е

15 6

5 4

0,3 2

3 4

I 7 3

Таблица2

Химический состав металла шва, X

Состав

С Si Ип Cr TI 1

NI Ce AF Ге

0,069 0,75 ),32 20,79 0,15 Следа — - — Остальное

II 0,072 0,68 1,2 19,8 0,17 0,09

0,17 0,12

1I I 0,068 0,72 1,05 19у0

Известный 0,05 0,58 0,72 15,0

0,4 0,08 7,0 0,07 0,02

° Таблица3, MIla, МПа Ь,X oLН при +20ОС, Дж/см

Состав

470

9,8

350

480

355

10,4

355

480

10,0

520

6,2

378

Известняй

Составитель Н. Гершанова

Редактор Р. Циуика Техред ..T ..Маточка Корректор Я. Патай

Заказ 8301/12 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д..4)5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4