Состав электродного покрытия

Состав электродного покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ) В 23 К 35/365

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

Н ABTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

31f Sgg

15,0-19 0

5,0-9,0

0,5-2,0

13 0-16,0

1,0-3,0

0,05-0,5

О, 15-1,0

О, 1-0,9

О, 1-1,0

0,5-1, 5

Остальное о т л и ч аон дополнительталлический и 2, о т л ичто в его веден никель (21) 3567599/25-27 (22) 25 ° 03.83 (46) 30.05.84. Бюл. В 20 (72) А.д. Рахманов, А.С. Рахманов, А.С. Антошин, Т.M. Евстратова и Н.В. Ситнова (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов и Московский опытно-сварочный завод (53) 621.791.04(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 860972, кл. В 23 К 35/365, 07.09.81.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 265324, кл. В 23 К 35/365, 20.09.68 (прототип). (54) (57) 1.СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ, содержащий мрамор, плавиковый шлат, кварцевый песок, ферросилиций,. ферротитан, марганец металлический, молибден, отличающийся тем,,что, с целью повышения эксплуатационной надежности сварных соединений надземных трубопроводов и других конструкций, сооружаемых в районах с низкими климатическими температурами (вплоть до -65 C) пу" тем увеличения ударной вязкости наплавленного металла при отрицатель- ных температурах в состоянии после сварки, при обеспечении нормативного предела прочности наплавленного металла, не менее 588 МПа/ 60 кгс/мм ), он дополнительно содержит силикоциркониевую лигатуру, окислы редкоземельных металлов цериевой группы, фторид бария, поташ при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Плавиковый шлат

Кварцевый песок

Ферросилиций

Ферротитан

Марганец металлический

Молибден

Силикоциркониевая лигатура

Окислы редкоземельных металлов цериевой группы

Фторид бария

Поташ

Мрамор

2. Состав по п. 1, ю шийся тем, что но содержит кобальт ме

0,5-2,0 мас.X.

3. Состав по пп. 1 ч а ю шийся тем, состав дополнительно в

3,0-6;0 мас.X.

20

5 0""10,0

Эти электроды используют для сварки нержавеющих сталей типа

Х18Г14, Х12Г18. Они не могут быть применены для сварки трубопроводов из низколегированных сталей, посколь- 45 ку содержание в наплавленном металле больших количеств марганца, хрома, никеля приведет к резкой потере вязкопластических свойств в зоне .сплавления. Наличие дефицитных, доро- 50 гостоящих элементов, а также необхо1цимость проведения термической обработки кольцевых стыков трубопроводов, значительно усложняют и удорожают процесс сварки в целом

55 ь

Йзвестен состав j2) электродного покрытия, применяемый для сварки магистральных т рубопроводов из низко1 109471

Изобретение относится к электродуговой сварке, в частности к составам электродных покрытий штучных электродов, предназначенных для сварки надземных трубопроводов и других 5 особо ответственных конструкций из низколегированных сталей повышенной прочности и вязкости, эксплуатируемых при низких климатических темпеt0 ратурах.

Известен состав (1) электродного покрытия, содержащий следующие компоненты, мас.Х:

Плавиковый шпат 29-34

Хром 2,0-5,0

Никель 2,0-8,0

Марганец О, 1 "3,0

Титан 1,0-1,5

Кремнефтористый натрий 2,0-4,0

Карбонат натрия

Фториды редкоземельных металлов цериевой группы 1,0-6,0

Мрамор Остальное

Известное электродное покрытие, нанесенное на стержень из высоколегированной стали, может обеспечить получение в наплавленном металле высоких значений прочности и вязкости при отрицательных температурах за. З5 счет содержания в металле шва никеля 2,0-4,0Х, хрома 11,0-14,0Х, марганца 17,0-19 0Х а также добавок молибдена и титана. легированных сталей повышенной прочности, содержащий, мас.Х:

Npамор . 40-50

Плавиковый шпат 10" 16

Кварцевый песок

Ферромарганец

Ферросилиций

Ферротитан

Карбид тугоплавкого ,элемента (Мо С, NbC

Т С, Cr О) 1,0-2,0

Электроды с данным покрытием нашли широкое прнменение в трубопроводном строительстве, однако они не обеспечивают эксплуатационной надежности сварных соединений надземных трубопроводов, работающих при температурах ниже - 40 С. о

Недостатком электрода является низкий уровень ударной вязкости наплавленного металла при температуре — 60 С. В соответствии с требо0 ваниями ГОСТа 9467"75 ударная вязKoctb H o6 ocòðûM надрезом (тип 1Х, ГОСТ 6996-66) должна быть при температуре эксплуатации не менее

34,5 Дж/см (3,5 кгм/см ).

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности сварных соединений надземных трубопроводов и других конструкций, сооружаемых в районах с низкими климатическими температурами (вплоть до -65 С) путем о увеличения ударной вязкости наплавленного металла при отрицательных температурах в состоянии после сварки, при обеспечении нормативного преДела прочности наплавленного металла, не менее 588 ИПа (60 кгс/мм)).

6-8

5-10

2,0-5 0

15, 0-20, 0

5,0-9,0

0 5-2,0

Для достижения поставленной цели состав электродного покрытия, содержащий мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, ферросилиций.ферротитан, марганец металлический, молибден, дополнительно содержит силикоциркониевую лигатуру, окислы редкоземельных металлов цериевой группы, фторид бария, поташ при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Плавиковый шпат 15,0-19 0

Кварцевый песок

Ферросилиций

1094

13, 0-16, О

Ферротитан

Марганец металлический

Молибден

Силйкоциркониевая лигатура

Окислы

1,0-3,0

0,05-0,5

0,15-1,0

15 редкоземельных металлов цериевой группы О, 1-0,9

Фторид бария О, 1-1,0

Поташ 0, S-1,5

Мрамор Остальное

При этом указанный состав дополнительно содержит кобальт металлический в количестве 0,5-2,0 мас. .

Кроме того, состав электродного 2О покрытия дополнительно содержит никель 3,0-6,0 мас. по массе.

Дополнительное введение в состав металлического кобальта в указанном соотношении повышает стабильность 25 значений ударной вязкости при отрицао тельных температурах ниже -60 С.

Для получения покрытия были под-. готовлены и испытаны 11 составов предлагаемого покрытия и 2 состава из Зо вестного покрытия, приведенные в табл. 1.

Покрытие приготавливают следующим образом.

Компоненты смешивают в смесителе

35 с жидким стеклом до получения однородной обмазочной массы, в качестве связующего используется жидкое стекло (ГОСТ 13078-67) с плотностью

1,49-1,50 г/см . Покрытие наносят на проволоку Св — 06H3A или СЬ-08А диаметром 3,0 и 4,0 мм. Толщина покрытия на сторону составляет 0,81,1 мм. Электродами с покрытием данного состава производилась свар- 4 ка пластин и труб толщиной 10-12 мм из сталей 16Г2АЮ, 12Г2АФЮ, 06Г2НАБ»

10ХГНМАЮ, 06Г2ЛЮ.

Введение никеля в состав покрытия необходимо в случае использования 0 для изготовления электродов низкоуглеродистой проволоки Св-08А. При изготовлении электродов на базе про- . волоки Св-06НЗА никель в состав покрытия не вводят.

В табл. 2 и 3 приведены химический состав и свойства наплавленного металла, выполненного электродами с

711 4 покрытием известного состава (Ф 1-2) и предлагаемыми составами покрытий .11» 3-11.

Составы покрытия Р 4-6 на проволоке Св-06Н3А гарантируют высокую вязкость металла шва на образцах с острым надрезом при температуре -60 С при сохранении повьпп6нной прочности в состоянии после сварки (табл. 3).

Увеличение или уменьшение содержания компонентов в покрытии (N- 3, 7) за указанные пределы приводит к снижению предела прочности наплавленного металла ниже нормативного (Ф 3) или получению ударной вязкости при температуре -60 С ниже допустимой (В 7).

Высокий комплекс свойств наплавленного металла в состоянии после сварки обеспечивается выбранной системой легирования: марганец - никель— молибден(составы 11 4-6) и марганец— никель — молибден — кобальт (составы

11» 8-13) в сочетании с комплексным модифицированием добавками циркония и окислами редкоземельных элементов цериевой rpynrna (Се2 0 или РУдОу) .

Введение в покрытие силикоциркониевой лигатуры (ТУ 14-5-83-77) позволяет получить в процессе металлургических реакций хорошо раскисленный и рафинированный металл за счет микролегирования ванны цирконием, способствующим получению округлой формы оксидных и сульфидных включений, очистки границ зерен, измельчения структуры и тем самым обеспечивает повышение пластических свойств наплавленного металла.

Окислы редкоземельных элементов цериевой группы уменьшают сцепление шлака с наплавленным металлом, что имеет особое значение для хорошей отделимости шлака от.корневого слоя шва.

Электроды с предлагаемым составом покрытия технологичны в изготовлении, Поташ в составе покрытия увеличивает пластичность обмазочной массы при опрессовке.

Фторид бария в указанном количестве улучшает сварочно-технологические свойства электродов, снижает разбрызгивание металла, улучшает отделимость шлаковой корки. Сварочнотехнологические свойства электродов с этим покрытием находятся на высо,ком уровне: формирование шва хорошее, наплавленный металл получается без пор» дуга возбуждается легко.

1094711

Электроды позволяют производить свар" ку на постоянном токе обратной полярности во всех пространственных полохениях.

Таким образом, повышение эксплуатационной надежности сварных соединений, выполненных электродами с предлагаемым составом покрытия, по сравнению с электродным покрытием известного состава обусловлено увеличением степени однородности структуры и

Т а б л и ц а 1

;Компоненты

Содержание, мас.Ж электродного покрытия

Состав покрытий

1 (1 Г

Плавиковый шпат

17 19

20 15

56у72 64,6

16

46,1

55,5

40,5

50 5

Мрамор

Кварцевый песок

Ферросилиций (457.) 2,0

1,5

0,5

0,3

Ферротитан (мелкоизмельченный) 16

13

1 5

18

Ферромарганец

Марганец металлический

3,0

2,0

0,50 1,0

Карбид тугоплавкого

1,5

0,5 элемента

Молибден (порошок) 0,5

0,1

0,03 0,05

1,0

0,8

0 05 О, 15

0,6

0,05 0,1

Окись презеодима

0,9

1,0

0,5

0,05 0,1

Фторид бария

Силикоциркониевая лигатура (503 циркония)

Окись церия (Се ОЗ) уменьшением величины зерна, которая цостигнута подбором содержания основных легирующих и модифицирующих элементов. Кроме того, дисперсная мелкозернистая структура сварного соединения, полученная в состоянии после сварки, позволяет отказаться от термической обработки стыков, что особенно важно прн сооружении н эксплуатации магистральных трубопроводов, 1094711

8 Продолжение табл. 1

Содераакае, вйсЛ

Соста» вокрюютий

Кобальт .металлический

0,3

1,0

0,5

1,5

Поташ

Никель

Продолжение табл.

Компоненты

Содержание, мас.Е электродного

:покрытия

9 10 .11 12 13

Плавиковый

15 15

17 15

17 шпат

53,5 50,5 53,5 52,0

54,5

55,0

30,5

Мрамор

Кварцевый песок

1,5

1,5 1,5

1,5

1,5

1,5

15

15

18

Ферромарганец

2,0

2,0

2,0

0,1

0,1

0,.1

1,0

Силикоциркониевая лига0,8

0,8

0,8 0,8

0,8

0,8

3,0

0,6

0,6 0,6

0,6

1,5

3Ижпоаектн злектродкого ковра!тик

Ферросилиций (45X) Ферротитан (мелкоизмельченный) Марганец металлический 5 0

Карбид тугоплавкого элемента

Молибден (порошок) тура (507 циркония) Окись церия (Се 20 ) Г Л Г Т

Состав покрытий

2,0 2,0 2,0

0,1 0,1 О,t

1094711

}О

Продолжение табл . !

Содержание нас.X

Йюмпевеатв эпектредвого покрмтия

Состав покрытий (1

0,6

Р,5 0,5 0,5

0,6

0,5

0,5

0,5

2,0

1,0

1)0

0,5

1,0

2,0

Таблица 2

Электродный стержень

Извест" ный

Cs 08A

0,09

0,18

0,10

0,10

1,25

0,20

0,15

1,35

Св-08А

0) }0

0 35 0,35

0,12

1,50.О, 54

0)5G

Йредла" гаемый

0,06

2,7 0,01

Cs-06НЗА

0,15

0,25

Следы

2 ° 9 .0).02., 1

0 08

0,10

0,42

0,01

Св-06НЗА

0,16

0,65

0,09

0,55

0,06

Cs-06НЗА

0,23

0,08

0,64

0,21

Св -06Н3А

° 6

0,06

0,90

0,09

1 05

0,34

1,35

2)92 0,65

Св-06НЗА

0,07

0,51 закись презеодима

Фторид бария

Кобальт металлический

Поташ Никель

Состав элек. трод" ного покрытия

0 1 Q 1 0 1)0

1,0 1,0 1,0 1,0

6,0 3,0 4,5

I .

Содержание элементов в наплавленном металле, мас.X

Углерод Марганец Кремний Никель Молибден

2,7 0,03

2,9 0,05

2,73 0,11

3„0 0,13

2,72 0 35

2,95 0,44

1094711

Продолжение табл. 2 дан

0,70

3,0

0,14

0,23

0,08

Св-06Н3А

0,12

2,8

0,06

0,18

0,56

О, 12

2,7

0,18

0,60

0,05

Св-0683А

0,14

2,9

0,23

0,72

0,07

0,11

2,79

0,18

0,60

0,06

Св-06Н3А

2,92 0,13

0,23

Св-OSA

0,26

2,6

0,18

0,11

0,76

0,31

О, 17

2,9

Св-08А

12,13

Св-08А

Продолжение табл . 2

Седераиаве эчемв3вае а мшаааепфбе No1anae, эФас.» крытня

Известный

0,025 0,021

0,028 0,022

Следы

0,025 0,022

Следы

О, 018

О, 001 О, 012 О, 001

0,001 0,024

0,017

О, 001

0,016 0,017

О, 002 О, 012 О, 012

),016

О;017

0,27

Состав

1 электродного по

Предлагаемый

3 Следы

0,08

0,09

О, 090,12

О, 100,12

0,72

0,68

О, 700,75

О, 690 74

О, 260,31

О, 220,27

О, 921,05

1,41,75

О, 080,14

О, 190,20

0,017

0,016

ЕЗ

1094711

Продолжение табл 2

Состав электрод ного" ие крытия

° 9ВЮ Ф ° «ЮВ фЮВЬ

« с

0,20

0012 . С д

0,018 0,016

0,017 0,015

О, 001

0,35

Следы

0,001

0,012 0,42

0,67

0,018 0,017

)О

0,78

0,35

0,001 0,012

0,025 0,022

ЕЕ

0,45

0,350,40

0,001 0,012

0,025 0,023 0,001 0 012

0,350,45

0,028 0,022

Таблица 3

Иеханические свойства наплавленного металла

Состав электродного .покрытия

6 .в, ипа 5 т, ипе d z

Известный

620-655

680-711

490-530

° 542-570

24-26

19-24

Предлагаемый

21-24

24-27

23-25

О,001 0,012 С д

510-540

590-610

630-652

657-691

670-703

645-664

631-660

393-442

505-515

521-545

527-550

543-586

521-540

471-490

30-35 . 26-30

24-27

24-26

10947! 1

l6

Продолжение табл. 3

Иеканические свойства на лавленного металла,Соета» электродного гхокфытия

6 В, ипв

13 Продолжение табл. 3

Механические свойства наплавленного металла

Состав электродного покрытия

КС, Дж/см при температуре, С V z

"40

-60

-70

Известный

63-67

18-25

7-10

56-59,2

Предлагаемый

3 60-72

35-52

24-30

38-52

40-67

35-47

66-72

30-33!

; 63-68 °

56-62

50-91

45-106

35-42

30-35

51-58

56-60

43-92

76-102

85-106

33-45

51"-73

62-66

69-82

68-92

42-68

52-69

66-85

52-78

38-47

37-62

35-54

13

ВНИИПИ Заказ 3491/7 Тираж 1037 Подписное

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

59-63

53-55

62-65

63-67

670-689

640-675

590-635

630-665

44-94

36-53

69-95

48-85

510-540

520-542

510-520

520-535

20-27

18-23

21-28

20-26

24-30

39-55

50-71

35-40

30-42

15-18

25-31