Состав электродного покрытия

Состав электродного покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКИЛТИЯ преимущественно для сварки жаростойких ферритных стсшей, содержащий плавиковый шпат, мрамор, двуокись титана, никель, хром, алюминий, соду, отлич ающийСЯ тем, что, с целью повшения качества формирования шва при сварке в вертикальном положении и неповоротных стыков труб, состав дополнительно содержит каменноугсхпьный пек и углекислый магний при следующем соотношении компонентов , мас.%: 2-6 Каменноугольный пек 3-7 Углекислый магний 0,3-0,9 Сода 5-11 Алюминий25-30 Плавиковый шпат 9-17 Хром 4-8 Никель 4-8 Двуокись титана Мрамор Остальное л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1Е an

М50 23 К 35 365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

1 (21 ) 3500102/25-27

:(22) 15.10.82 (46 ) 30.11.83. Бюл. Р 44 (72) A.A. Коляда, Э.P. Дстки, П.Й. Давидчук и A.Ã. Пархоменко (53) 621.:791.04(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .М 238691, кл. В 23 К 35/365, 1968..

2. Авторское свидетельство СССР

9 301245, кл. В 23 К 35/365, 20.03.68.

3. Авторское свидетельство СССР

9 603543, кл. В 23 К 35/365,21.10.76 (прототип ) . (54 )(57 ) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ преимущественно для сварки каростойких ферритных сталей, содержащий ,плавиковый шпат, мрамор, двуокись титана, никель, хром, алюминий, соду, отличающийся тем, что, с целью повыаения качества формирования шва при сварке в вертикальном положении и неповоротных стыков труб, состав дополнительно содержит каменноугольный пек и углекислый магний при следующем соотношении компонентов мас Ъ

Каменноугольный пек 2-6

- Углекислый магний 3-7

Сода 0,3-0,9

Алюминий 5-11

Плавиковый шпат 25-30 Хром 9-1 7

Никель 4-8

Двуокись титана 4-8 Е

Ф

Мрамор Остальное

1057221

Известно также электродное покрытие для сварки жаростойких сталей (21, содержащее следующие компоненты, мас,Ъ:

Мрамор 32-45

Плавиковый шпат 32-45

Двуокись титана 5-6

Никелевый порошок ".1-13

Феррохром азотиро.ванный 7-8

J

Изобретение относится к сварке, конкретно к изысканию составов по крытий электродов, предназначенных для сварки химаппаратуры с повышенными требованиями окалиностойкости.

Специфические особенности эксплу5 атации, монтажа и изготовления пиролиэ ного оборудования, например из сталей ОХ23С2Ю, Х23Ю2 и им подобных, предъявляют к сварным соединениям повышенные требования жаростойкости и трещиноустойчивости, что обусловлено агрессивным воздействием технологических продуктов (серосодержащих топочных Газов и окислительных сред с температурой до 1200 С),а также значи- 35

О тельных упругопластических деформаций при сварке, вальцевании, гибке и т.п. Узлов и деталей.

Указанным требованиям жаростойкости наиболее полно удо летворяет 20 металл швов, выполненных электродами, состоящих из. ферритного высоколегированного Стержня и электродного покрытия, так как практикой работы укаэанного оборудования выяв- 5 лена полная непригодность использования существующих присадочных материалов с аустенитным или аустенитно-ферритным типом шва по причине крайне низкой жаростойкости и высокого уровня напряжений в сварных соединениях, возникающих из-за существенного различия с основным металлом коэффициентов теплоного расширения.

Известно электродное покрытие )1), наносимое на стержень из проволоки

15Х25Т, состоящее из следующих компонентов, мас.Ъ:

Мрамор 41-43 40

Плавиконый шпат 39-41

Двуокись титана 5-7

Алюминий .7-9

Ниобий 1,5-2,5

Структура металла ursa при сварке этим электродом чисто ферритная.

Однако электрод не обеспечивает приемлемой трещиноустойчивости и жаростойкости наплавленного металла вследствие выраженной грубозернистости его структуры, низких показателей вязкости и недостаточного, (с точки зрения сопротивляемости воздействию указанных сред) легирования.

Однако предельная температура окалиностойкости наплавленного им металла не превышает 1000 С, что препятствует нозможности его назначения для выполнения швов на узлах и деталях работающего при 1200 С пиролизного оборудования, а наличие двухфазной структуры (аустенитно-ферритной) у швов отрицательно сказывается на напряженном состоянии сварных соединений, так как исключает возможность проведения их термообработки. Кроме того,электрод не обеспечивает качественного формирования шва при сварке н нертикальном положении.

Известно электродное покрытие для сварки высокопрочных сталей 3),. содержащее следующие компоненты, мас. Ъ:

Плавиковый шпат 15-25

Рутиловый концентрат 5-10

Ферромарганец 1-4

Ферросилиций 2-5

Ферротитан 6-12

Ферромолибден 3-8

Ферронанадий 2-4

Хром 6-14

Никель 4 — 8

Алюминиевый порошок 1-3

Целлюлоз а 1-4

Графит О, 3-1,5

Феррониобий 0,3-1,0

Мрамор Ост аль ное

Причем сода составляет 0,5-1Ъ от веса сухой шихты.

Однако электрод с известным покрытием не обеспечивает качественного формирования шна при сварке неповоротных стыков трубопроводов и швов н вертикальном положении.

Цель изобретения — разработка электродного покрытия, которая обеспечивает повышение качества формирования шна при сварке в вертикальном положении и неионоротных стыков трубопроводов.

Для достижения указанной цели состав электродного покрытия, содержащий плавиканый шпат, мрамор, двуокись титана, никель, хром, алюминий, соду, дополнительно содержит углекислый магний и каменноугольный пек при следующем соотношении компонентов, мас„Ъ:

Каменноугольный пек 2-6

Углекислый магний 3-7

Алюминий 5-11

Сода 0,3-0,9

Плавиконый шпат 25-30

Хром 9-17

Никель 4-8

Днуокись титана 4-8

Мрамор Ост аль ное

Результаты экспериментальных исследований и аналитических расчетов составов покрытий показали, что вве1057221 дение мрамора, плавикового шпата и двуокиси титана обеспечивает достаточно надежную защиту сварочной ванны, способствует образованию требуемого количества шлака (предохраняющее взаимодействие металла шва с атмосферой) и позволяет достичь требуемых характеристик горения дуги.

Соду вводят для придания покрытйю необходимых технологических характеристик в процессе опрессовки электродов. При этом установлены граничные пределы. содержания в обмазке соды соответственно 0,3-0,9%.

Алюминий обеспечивает подавление грубозернистой структуры сварного 15 шва, что способствует улучшению механических свойств и в некоторой степени окалиностойкости. Экспериментально установлена концентрация алюминия с учетом оптимального проявления на свойства наплавленного металла. Результаты опытор показали, что при содержании алюминия менее 5% и более 11%, например 3 и 15% (т.е. ниже и выме указанных 25 пределов) и любом отношении прочих компонентов в покрытии у наплавленного металла либо вообще не наблюдается подавления грубозернистой структуры и, как следствие, улучшения его механических свойств (в первую очередь пластичности и ударной вязкости), либо отмечается падение трещиноустойчивости по причине повыаения переходной температуры хрупкости.

При любом соотношении остальных компонентов в покрытии введением менее 9% хрома у сварных швов не удается достичь требуемой жаростойкости, что обусловлено низкой эффек- 40 тивностью образующейся на поверхности металла защитных пленок иэ-за недостаточной концентрации хрома в твердом растворе. В то же время превышение хрома выае 17%, например 45

20%, не приводя к дальнейшему улучшению окалиностойкости, вызывает понижение трещиноустойчивости швов вследствие развития в них предрасположенности к отпускной хрупкости - 5п собственных явлений сигментизации и 475-градусной хрупкости. На этом основании оптимальными пределами содержания хрома в покрытии являются нижний 9%, а верхний 17%.

При наличии в покрытии ниже 4% никеля, в частности 2%, металлу сварных швов свойственна хрупкость и край.не низкая трещиноустойчивость. С другой стороны, увеличение никеля против 8% обусловливает появление в структуре наплавленного металла остаточного аустенита, приводящего к резкому снижению жаростойкости. Причина отмеченных фактов заключается в том, что малые концентрации никеля весьма незначительно сказываются на механических показателях высоколегнрованного феррита и не улучшает его вязкости . Во втором случае никель, способствуя образованию гетерогенной структуры, обусловливает пониженное содержание хрома в аустените, что отрицательно сказывается на жаростой— кости. По этой причине предельные значения никеля в покрытии 4-8%.

Дополнительное совместное введение в покрытие новык компонентов, углекислого магния и каменноугольного пека, придает сварньм швам принципиально новое свойство, обеспечивающее требуемое качество формирования шва при сварке в вертикальном и неповоротном (для труб) положениях. Указанный эффект обусловлен наличием новых компонентов в создании шлаков с малопродолжительным временем схватывания (приобретения требуемой вязкости к кристаллизации), обусловленный положительнмл ик воздействием на ликвидус системы принятых шлакообразующих ингредиентов.

Для сопоставительной оценки влияния новых компонентов покрытия на качество формирования шва при сварке в указанных положениях испытаниям подвергают ряд опытных составов покрытий, в которых концентрацию каменноугольного пека и углекислого магния изменяют в пределах 1-8%, а содержание другик ингредиентов назначают в прежних пределах. Одновременно аналогичной оценке подвергают известное покрытие (2), выбранное в качестве базового объекта. Во всех случаях сварку производят с применением пластин и труб из характерной для изготовления пиролизного оборудования стали ОХ23С2Ю на стандартных режимах„ а в качестве электродных стержней используют проволоку 15Х25Т с чанесенным на ник покрытием всех указанйых составов.

Достоверность полученных данных обеспечивают путем 3-4-кратного повторения основных опытов и сравнением результатов расчета (методом цент. рального рототабельного планирования эксперимента) промежуточных точек.

В таблице приведены составы электродных покрытий и свойства наплавленного металла.

1057221

SRo

33.Å lC O и aa.!

1

l

I о о о о о

«-4 «Ч «-1 «4 «Ч.

«4 «4 I о о о о а «о

«4 о м СЧ о о о

»4 ОЪ 3 о а о

«4 «4 а

I 1

-1

I

I

I \p м сч м Оъ о о м в а с с с с с

О О 4 О О

«4

Щ СО с с о о

М Ъ lO «» о с с с о

e. Ch a о о

Ь Ь С о о о

«4 ill 4».

«о о а с с с о о о

1 д аО, CI 1.5 3 3 Р3

I Й1 еха5

1 CI,МР3Ы

Е13ХХИО

I C 3 «3Р Р3

1 МУРЗЯ о оо

Ц Х о о о о, о о

Р O 4 а о а

Ch Ch «h «4 «Ч «Ч

«4 «4

О О О О О

4 О О МЪ О

Ch «Ч «Ч «h «Ч

«4 ч-4 «-4 о о о о о о

«Ч 4»4 «Ч

«-4 «-4 о о а о

Ch «Ч

I Х I

«4 «4»Ф < Ъ Ю»Ф М CI а а»У Ф «4 «4 «Ч

I 5Э I

МХЩ I

34 ф 33 И I а ui w n P w w ru e4 «ч

3 RX О а I 1 1 1 1 I I I I 3 1 I 1

4» с

Ch Я) 3

4 гЗ Н

С с с

«h C» О !

Р МЪ «Ч 4

«Ч IA

4«4* « Ъ

I Q Е

»М I L

ЯХРРЕ о а а

«Ч

I Х I РЗЦ

I М 1 М

O O м 4»4 а а о

«Ч СЧ М

O !

I а а с о о

Ch «h с с

О О

IA м м с с о о о

Ch EAi с » о о ("Ъ 4»Ъ О\

1 с с о о о фФЪ с о

) I c а ч

4Р! I

1 I W I» 4» Ch 4«Ъ 4» I» «A IA 1 «О «Ч о о а а а

I i 4Ч 4»4 Ю Ю 4Ч 4Ч

«4 «Ч М»Ф th Ю C» ° C) 1

I

I I

op

«3 34

СП Ь 4 «Ч М Л О

«4 «4 «4 «4 «4

1

1

I

3

I !

3

4Р 1

1 I

1 Р! I

1 0

I 0 оо а

jb3, а !

О!ма

3 РЗЯ е 1 :

1 Фахд моея

I 34 8 Р3 й

I

I ! !

I

1

1 !

I

I !

I !

С I ch

«Ч CO a

<«4 <"Ъ 4»4 м с

l 1 О ч-4 «4 а а t f» а LA с с с с с с

4»4 »3 «Ч а а а а

С»4 «4 М «Ч СЧ «Ч М «Ч

1057221

;каЩ» М ж н н Оао

xexu

)!он х

1 ф l

М

I

Н 1 е I

1

) I

Ц

О) а)

):3

1 !

l !

I

I

I

I о о

Ul к3

uw с о а жн аА

CO с

Ю с"1 СМ (Ъ О1 с с о о

C и и ф

Я н о сс о

IXI

Ю о

СЧ

%-4 о о о о

Сс! fV

%-! %-1

1 с а ао г"3 с с! ° РЧ

° Ф г4

I u ю

»М 1 и

Йойй

an o и

1

I

1 !

6 ъ саа с с о о

an с, CI

В

Э I

I

I

I

) оа

r ою

)ОН

I

I

I

1

1 !

1

1

I

I

1 !

1

1

I

1 !

I !

l

1 (1

1

1

I

1

1

1

1

I

1

1 !

1

1

I

dP I

I с

Ol 1

О)

Н I

М I

Э

X I

О(Х 1

Э I

М 1

v ) ( () I Ф 1

j5»x ои ннмхс>

ФЦФ

Рмаеоаеэхнx

)::хxovн

О) m М

РЗ 0 М 1 X

Э В". Ф3й, e o e m as e o 0

z e sa g о ж а, (-„

М I

ux ко xxox) эвам андо!

> а х х а ц )" .! еоеае еэо)

М & Ф (Х Ф Х ) 1

I а 01 1

o,g op,xg е хэна* х е

М I М 1

Х1 ОиаХ

xeuewx эаМокх

I(0m í»u-4 о13н м" и ай о о е ой .е,э g и

0 н xezuo нххо

00 ml ЗХ аю о х о» а* хх иа! Элн))

04 на 0

): = x о о

Е Н сЧ aa) X 0l Н ее. %gx э п35у 3х хицхеМ о

z u е= оновхОм

xe = н»й мд - цоа х8лоеею

f а(OS M сФН0 де оооэ) оеец(ха о Эбан иана ous

eOОOelЕ.М

o,н8ноvНн оиЗО эО З м 3ем х оййх 50 аЕЕХхОЭ

x8жнажФ

v x (й э е еооэ

aaI О sl u X а и

° Й

g x gs о g.4 о ас О О а ) о е х и. а э%)еа ейайаосч вам омов

4a,OXI X+VX

1057221

Составитель Н. Иванова

Редактор А. Курах Техред А,Ач Корректор Р. Решетник

Заказ 9447/15 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Результаты испытаний показали, что применение известного (2» состава покрытия наряду с неудовлетворительной жаростойкостью сварного шва совершенно не обеспечивает требуемого формиро вания в условиях сварки образцов на вертикальной плоскости и особенно в неповоротных положениях, В то же время дополнительное раздельное введение каменноугольного пека и углекислого магния (новых ингредиентов) также не 1О позволяет достичь приемлемого качества формирования шва. Например., при раздельном введении в покрытие до ВФ указанных ксмпонентов выполненным .в вертикальном положении швам свойст-t5 венны значительные провисания наплав« ленного металла и большие наплывы, а:при сварке в неповоротном положениикрайне неудовлетворительное формирование, 20

Наилучшие результаты достигнуты при совместном введении в состав покрытия 5% каменноугольного пека и бЪ ,углекислого магния. При этом введение в состав покрытия соответственно 2 менее 2 и 3% этих элементов мало ска\

l зывается на улучшении формирующей способности шва. Превыаение же их соотвественно выше б и 7В практически не оказывает последующего влияния на рассматриваемом показателе качества. Поэтому- пределы содержания каменноугольного пека и углекислого магния в составе предлагаемого покрытия целесообразно ограничить 2-б% и 3-7% соответственно. !

Предлагаемое электродное покрытие в отличие от базового объекта (2Я поз воляет достичь качественное формирование шва при сварке в вертикальном положении и неповоротных стыков труб, а также обеспечивает неуступающие основному металлу жаростойкость и трещиноустойчивость шва.

Покрытие отличается простотой в производстве и может быть использовано для изготовления электродов, предназначенных для сварки в заводских и монтажных условиях окалиностойкого пиролизного химического оборудования.