Состав электродного покрытия

Состав электродного покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ для сварки коррозионно-стойких сталей, содержащий плавиковый шпат, ферромарганец, феррониобий, хром, иттрий, алюминий, соду кальцинированную , бентонит, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости сварных швов в неокислительных кислых агрессивных растворах и увеличения коэффициентов перехода легирующих элементов в металл шва, состав дополнительно содержит марганцевый шлам, мартеновский шлак и углекислый барий при следующем соотношении компонентов , мас.%: Ферромарганец 2-4 Феррониобий 3-8 Хром3-5 Иттрий1-3 6-9 Алюминий Сода кальци1-3 нированная Бентонит 1-3 Марганцевый 22-27 шлам 8-12 Мартеновский шлак 5-7 Углекислый барий Плавиковый шпат Остальное 2. Состав по п. 1, отличающ и и с я тем, что марганцевый шлам содержит следующие компоненты , мас.%: 13-15 Карбонат кальция 3-4 Карбонат калия Смесь бикарбоната калия и едко15-20 го калия Марганцевокислый 3-4 калий 8-10 Пиролюзит 2-2,5 Окись алюминия 2,5-3,5 Окись хрома 1-2 Окись железа О Силикаты Остальное 3. Состав по п.1, с т л и ч а ющ и и с я тем, что мартеновский шлак содержит следующие компоненты, а мас.%: Окись кальция 22-27 Окись магния 12-18 Кремнезем 15-25 Окись марганца 6-9 Закись железа Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЕМЛИСТИЧЕСНИХ

РЕОЪБЛИН

0% (11)

3(50 В 23

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6-9

13-15

3-4

22-27

12-18

15-25

6 — 9

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3599780/25-27 (22) 06.06.83 (46) 15. 08. 84. Бюл. № 30 (72) В.Д.Кассов, В.М.Карпенко, Г.Б.Билык, В.А.Пресняков и А.Г.Гринь (71) Краматорский индустриальный институт (53) 621.791.04(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 420224, кл. В 23 К 35/365, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР №- 493322, кл. В 23 К 35/365, 1974 . (прототип). (54)(57) 1. СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО

ПОКРЫТИЯ для сварки коррозионно-стой ких сталей, содержащий плавиковый шпат, ферромарганец, феррониобий, хром, иттрий, алюминий, соду кальцинированную, бентонит, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости сварных швов в неокислительных кислых агрессивных растворах и увеличения козффициентов перехода легирующих элементов в металл шва, состав дополнительно содержит марганцевый шлам, мартеновский шлак и углекислый барий при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Ферромарганец 2-4

Феррониобий 3-8

Хром 3-5

Иттрий 1-3

Алюминий

Сода кальцинированная 1-3

Бентонит 1-3

Марганцевый шлам 22-27

Мартеновский шлак 8-12

Углекислый барий 5-7

Плавиковый шпат Ос тал ьно е

2. Состав по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что марганцевый шлам содержит следующие компоненты, мас.7:

Карбонат кальция

Карбонат калия

Смесь бикарбоната калия и едкого калия 15-20

Марганцевокислый калий 3-4

Пиролюзит 8-10

Окись алюминия 2-2,5

Окись хрома 2,5-3,5

Окись железа 1-2

Силикаты Остальное

3. Состав по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что мартеновский шлак содержит следующие компоненты, мас.7.:

Окись кальция

Окись магния

Кремнезем

Окись марганца

Закись железа

1107996 2 указанная цель достигается тем,— что состав электродного покрытия, р- содержащий плавиковый шпат, ферромарганец, феррониобий, хром, иттрий, алюминий, соду кальцинированную, бентонит, дополнительно содержит марганцевый шлам, мартеновский шлак и углекислый барий при следующем соотношении компонентов, мас.7:

1р Ферромарганец 2-4

Феррониобий 3-8

Хром 3-5

Иттрий 1-3

Алюминий 6-9

Сода кальцинированная 1-3

Бентонит 1-3

Марганцевый шлам 22-27

Мартеновский шлак 8-1 2

Углекислый барий 5-7

Плавиковый шпат Ьстальное

8-25

20-60

1-15

1-8

1-6

5-10

3-10

0,3-1,0

Изобретение относится к сварке, в частности к электродным покрытиям применяемым при ручной дуговой сва ке коррозионно-стойких сталей, Известен состав электродного покрытия(1 ), содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.7:

Магнезит 3-9

Плавиковый шпат 5-12

Рутиловый концентрат

Железный порошок

Хром

Феррониобий

Слюда

Ферротитан

Гематит

Поташ

Однако этот состав покрытия не обеспечивает достаточной коррозионной стойкости металла сварочного шва в неокислительных агрессивных химических средах.

Известен также состав электродного, покрытия(2 ), содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.7:

Мрамор 35-42

Плавиковый шпат 35-46

Ферромарганец 3-6

Феррониобий 3-8

Хром 5-8

Иттрий 1-3

Алюминий 1-3

Сода кальцинированная 1-3

Бентбнит 1-3

Недостатком этого покрытия является низкая корроэионная стойкость металла шва в неокислительных кислых агрессивных растворах. Кроме того известное соотношение газошлакообразующих компонентов покрытия не обеспечивает высоких коэффициен-, тов перехода легирующих элементов в металл шва в связи с повышенным

45 содержанием в покрытии мрамора и вследствие этого высокого окислительного потенциала газовой фазы.

Большое количество газошлакообразующих материалов ведет к увеличе- о нию потерь легирующих элементов вследствие застревания их в шлаке.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости сварных швов в неокислительных кислых агресивных растворах и увеличение коэффициентов перехода легирующих элементов в металл шва.

Марганцевый шлам представляет собой отход производства перманганата калия и имеет следующий химический состав, мас.Ж:

Карбонат кальция 13-15

Карбонат калия 3-4

Смесь бикарбоната калия и едкого калия 15-20

Марганцевокислый калий 3-4

Пиролюзит 8-10

Окись алюминия 2-2, 5

Окись хрома 2,5-3,5

Окись железа 1-2

Силикаты Остальное

Совместное введение в покрытие марганцевого шлама и углекислого бария уменьшает температуру диссоциации смеси ВаСоз+ CACO + К2СО +

3 2

+ КНСО + КМпО + МйО и тем самым предотвращает взрывной характер газообразования и обеспечивает его равномерность. Это позволяет обеспечить хорошее качество защиты жидкого металла ванны от атмосферы воздуха при меньшем количестве газошлакообразующих компонентов в покрытии.

При этом .снижаются окислительный потенциал газовой фазы, разбрызгивание электродного металла и повышаются коэффициенты перехода легирующих элементов °

Наличие окислов алюминия и хрома в шлаке в результате расплавления марганцевого шлама способствует увеличению перехода алюминия и хрома в наплавленный металл.

1107996

Мартеновский шлак имеет следующий химический состав, мас.X:

Окись кальция 22-27

Окись магния 12-18

Кремнезем 15-25 5

Окись марганца 6-9

Закись железа Остальное

Как показали результаты экспериментов, целесообразно применять мартеновский шлак с серым камневидным изломом. Шлак, имеющий кристаллический или стекловидный излом, нежелателен, так как окислы металлов из него восстанавливаются труднее.

Введение добавок мартеновского шлака активизирует процесс десульфурации металла шва. Это вызвано наличием в мартеновском шлаке значительного количества основных окислов, СаО, MnO, MgO, FeO, что приводит 20 к росту константы равновесия между шлаком и металлом, и обеспечивает более полный переход серы из металла в шлак. Уменьшение загрязненности металла шва серой способствует повышению его коррозионной стойкости.

Кроме того, совместное введение в состав покрытия мартеновского шлака, углекислого бария и марганцевого шлама позволяет получить многокомпо-. Ç0 нентный состав CaF — CaO — SiO — MgO

2 г

Mn0 — Fe0 — АŠΠ— Cr Π— К О вЂ” BaO

2 3 2 3 2

У который имеет хорошую смачивающую способность шлака. Благодаря этому, несмотря на значительное снижение углекислого газа в атмосфере дуги, жидкий металл сварочной ванны и электродных капель надежно защищен от проникновения азота из окружающей среды. 40

Находящиеся в составе мартеновского шлака и марганцевого шлама Fe<0> и FeO являются исходными материалами для протекания экзотермических реакций с алюминием. В результате выделяется дополнительное количество теплоты, которое повышает эффективность плавления покрытия, обеспечивает большую равномерность его плавления со стержнем, что приводит к повышению производительности процесса сварки.

Содержание марганцевого шлама и углекислого бария в указанных пределах является оптимальным для обеспе- 55 чения снижения разбрызгивания электродного металла и повышения коэффициентов перехода легирующих элементов.

Введение в состав покрытия мартеновского шлака наиболее целесообразно в диапазоне 8-12Х. Уменьшение содержания менее 8Х, например 7Х, не обеспечивает соответствующей чистоты наплавленного металла по сере. Увеличение мартеновского шлака в составе покрытия более 12Х например 14%, приводит к противоположному эффекту — насыщению металла шва серои.

Введение ферромарганца в количестве 2-4% обеспечивает хорошее раскисление сварочной ванны.

Плавиковый шпат — традиционный газошлакообразующий компонент. Его содержание в указанных количествах снижает растворимость газов в металле шва и повышает жидкотекучесть шлака, что оказывает положительное воздействие шлака на расплавленный металл сварочной ванны. Легирование металла шва феррониобием и хромом в указанных количествах обеспечивает химическую равнопрочность сварного соединения и основного металла.

Иттрий в количестве 1-3% способствует снижению содержания. газов (0z, Й2 } и уменьшению количества неметаллических включений в металле шва. Содержание иттрия в составе покрытия менее 1%, например 0,5%, недостаточно для обеспечения дегазации по кислороду и азоту, соответствующей чистоты от неметаллических включений и коррозионной стойкости наплавленного металла. Увеличение содержания иттрия более 3%, например З,SX не дает значительного положительного эффекта, а стоимость электродов увеличивается.

Повышенное содержание алюминия в покрытии по сравнению с прототипом связано со стремлением сохранить иттрий в металле шва и более полно использовать его рафинирующие и модифицирующие свойства. Наряду с раскисляющей способностью алюминий участвует в экзотермической реакции, повышает температуру сварочной ванны, что способствует увеличению интенсивности ее дегазации. Кроме того, содержание алюминия менее 6%,например 5%,ограничивает протекание экзотермических реакций. Наличие в составе покрытия кальцинированной соды и бентонита в указанных диапазонах позволяет повысить пластич-„ ность обмазочной массы, снизить склонность покрытия к образованию трещин

1107996

Изготовлены электроды по указанным пяти составам. В качестве связующего

Использовали жидкое калиево-натриевое стекло с модулем 2,2-3,0 плотнос" б тью 1,25-1,3 мг/м. Покрытия наносились на металлические стержни из проволоки марки Св-06Х19Н9 диаметром 3 мм методом опрессовки.

Наплавку выполняли на пластине 15 из стали Х18Н10 постоянным током обратной полярности(ток дуги.80-90 А).

Составы электродных покрытий П-1У обеспечивают хорошие сварочно-технологические свойства электродов: раз- 20 брызгивание минимальное, отделимость шлака хорошая, наплавленный металл . не имеет пор, трещин и других дефектов. Для определения коэффициентов перехода легирующих элементов выпол- 2 ияли 5-6-слойные наплавки и определяли содержание легирующих элементов в последнем слое. Расчет коэффициента перехода производили по отношеТ а б л и ц а 1

Содержание в составе, Р

Iz zzz j zv ) v

Компоненты

Ферромарганец

Феррониобий

Хром

3,5

Иттрий

Алюминий

Сода кальцинированная

0,5

0,5

Бентонит

27

22

Марганцевый шлам

12

Мартеновский шлак

Углекислый барий

22,5

34

Плавиковый шпат при опрессовке и прокалке электродов.

Конкретные составы электродного покрытия с соответствующим содержанием компонентов приведены в табл.1. нию содержания легирующего элемента в наплавленном металле к его концентрации в электроде.

Для проведения испытаний на коррозионную стойкость изготовляли образцы 20х20х8 мм. Определяли также содержание серы в наплавленном металле.

В тех же условиях испытывали электрод известного состава покрытия, принятого за прототип.

Результаты испытаний представлены в табл.2 °

Таким образом, предлагаемые составы электродного покрытия (11-1Ó) позволяют повысить коррозионную стойкость сварных швов в неокислительных кислых агрессивных растворах и коэффициенты-перехода легирующих элементов по сравнению С прото типом.

Применение для сварки электродов с укаэанным покрытием обеспечивает повышение работоспособности сварных конструкций для аппаратурного оформления технологических процессов с использованием химических растворов в широком диапазоне концентраций, обладающик высокой коррозионной агрессивностью.

1107996

Таблица 2

Известный (прототип) Показатели

Состав, N

36,5

24,2

58,3

44,6

H LE <4

23,6

31,7

19,0

23,9

5,6

9,4 13,6 12,4

8,6

7,8

74,3

66,2

84,1

72,9

10,8

11,6

16,4

24,3

Содержание серы, %

0,019

Редактор Л.Повхан

Заказ 5818/12

Скорость коррозии, г/и ч ,. 2

Н 20 20% коэффициент перехода, %

I II III IV Ч

24,0 23,7

17,7 12,4

82,4 79,4

15,6 18,2

0,016 0,014 0,013 0,015 0,020

Составитель Н.Иванова

ТехредЛ.Мартяшова Корректор С.Лыжова

Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Г осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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