Состав электродного покрытия

Состав электродного покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

- РЕСПУБЛИК

А1 (!9! (!1) (594 В 23 К 35 365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф;:! iС

lit.

2 -6

3-8

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3823143/25-27 (22) 28,11,84 (46) 23,05.86, Бюл. Ф 19 (71) Всесоюзный научно-исследователь.ский институт по строительству магистральных трубопроводов (72) Н.В. Ситнова, А.С, Антошин, В.ц. Тарлннский, А.С. Рахманов, Т,М. Евстратова и В.Н. Ларина (53) 621 . 791 ° 04 (088 . 8) (56) Авторское свидетельство СССР

II !094711, кл. В 23 К 35/365, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 621514, кл. В 23 К 35/365, 1976.

Авторское свидетельство СССР !! 84 1873, кл. В 23 К 35/365, 1979.

Авторское свидетельство СССР

11 629031, кл. В 23 К 35/365, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 812485, кл. В 23 К 35/365, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 554!20, кл ° В 23 К 35/362, 1974. (54) (57) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ, содержащий мрамор, плавиковый шпат, рутил, кварцевый песок, ферротитан и силикокальций, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью получения ударной вязкости сварных соединений из стали с пределом прочности до 490 МПа при темнературе до о

-80 и улучшения сварочно-технологических свойств покрытия, состав до" полнительно содержит окись никеля, иттриевый концентрат и петалит при следующем соотношении компонентов, мас . 7.:

Плавиковый шпат 12-18

Кварцевый песок 5-8

Рутил 5-9

Ферротитан 4-6

Силикокальций 2-4

Окись никеля 3-5

Иттриевый концентрат

Петалит

Мрамор

1 12

Изобретение относится к электро= дуговой сварке, в частности к составам электродных покрытий штучных электродов, предназначенных для сварки в монтажных условиях надземных трубопроводов из низколегированных хладостойких сталей, сооружаемых в климатических районах с низкой сезонной температурой, а также трубопроводов охлажденного природного газа и других конструкций, эксплуатируемых при температурах до минус

80 С.

Целью изобретения является повышение работоспособности сварных соединений низкотемпературных трубопроводов и других конструкций из сталей с нормативным пределом прочности до 490 МПа, эксплуатируемых при температуре до -80 С путем увеличения ударной вязкости наплавленного металла при одновременном улучшении сварочно-технологических свойств, Электроды с предлагаемым покрытием изготавливают посредством нанесения на проволоку Св — 08ГС.

В предлагаемом составе окись никеля введена в совокупности с иттриевым концентратом и петалитом и в этой совокупности обеспечивает повышение работоспособности сварных соединений ниэкотермературных конструкций из сталей с HopMBTHBHbM пределом прочности до 490 ИПа.

Окись никеля способствует мелкокапельному переносу металла в дуге при использовании в качестве электродного стержня раскисленной кремнемарганцовистой проволоки за счет интенсификации химико-металлургических реакций в процессе нагрева и расплавления электрода, связанных с выделением свободного кислорода.

Образующаяся при этом закись никеля практически полностью восстанавливается до никеля в сварочной ванне и легирует наплавленный металл.

Иттриевый концентрат, представляющий собой смесь окислов иттрия, церия, неодима, лантана и праэеодима, способствует повышению ударной вязкости наплавленного металла за счет измельчения структуры, вызванного образованием дополнительных центров при кристаллизации в ванне расплавленного металла в виде окислов, Окислы церия, неодима и лантана способствуют уменьшению сцепления шлака с на50

В табл.2 и 3 приведены химический состав и механические свойства наплавленного металла, характеризующие известные и предлагаемые составы покрытия, Введение в покрытие одной окиси никеля (состав 3) оказывает положительное влияние на сварочно-технологические свойства электрода и уро32447 2 плавленным металлом, что имеет особое значение для хорошей отделимости шлака из разделки кромок. Восстановление в дуге иттрия, обладающего малым потенциалом ионизации, способствует устранению стартовой пористости при зажигании дуги, Введение в предлагаемый состав петалита, представляющего собой алю1О мосиликат лития, обеспечивает переход в ванну расплавленного металла лития, который интенсифицирует процессы раскисления, снижает вязкость и поверхностное натяжение в нны, спо15 собствует удалению неметаллических включений и газов, Кроме этого, рафинирующее действие лития способствует очистке границ зерен, В результате повышается металлургическое каче2О ство наплавленного металла и как следствие, ударная вязкость наплавленного металла при отрицательных температурах, Одновременно петалит способствует

25 повышению жидкотекучести шлака при температуре плавления металла и улучшает условия смачивания на границе сплавления msa с основным металлом, В результате резко снижается коли30 чество неметаллических включений на границе сплавления при заполнении разделки.

В лабораторных условиях изготовляют и испытывают 4 составов покрытия

I (табл.1)),в том числе два известных сос.тава (1 и 2) .Компоненты смешивают в смесителе до получения однородной обмазочной массы покрытия. В качестве связующего при изготовлении электродов используют натриевое жидкое стекло плотностью 1,49-1,50 г/см з

Покрытие наносят методом опрессовки на проволоку Cs-08ГС диаметром 3 и 4 мм. Толщина покрытия на сторону составляет 0,8-1,1 мм, Электродами с покрытием предлагаемого состава производится сварка пластин и труб толщиной 10-12 мм из сталей 06Г2АЮ, 09Г2С, 06Г2НАБ.

3 1232 вень механических свойств наплавленного металла. Однако не удается полностью устранить пористость при зажигании дуги и не обеспечивается стабильность значений ударной вязкости при температуре минус 60 — 80 С, Иттриевый концентрат (состав 4) способствует устранению стартовой пористости при зажигании дуги и обеспечивает стабильное горение дуги 10 при случайных ее удлинениях, неизбежных в монтажных условиях. Кроме того, наблюдается существенное измельчение зерна в структуре напланленного металла, способствующее повышению удар- 5 ной вязкости при отрицательных тем-. пературах, но ее уровень не достигает требуемых значений при температуре минус 60 — 80 С.

Введение петалита (состав 5) спо- 2п собствует снижению вязкости шлака при температуре затвердевания сварочной ванны, что позволяет устранить неметаллические включения на

"ранице сплавления шва с основным металлом. Кроме того, в результате очистки границ зерен от вредных при- месей наблюдается повышение межкристаллической прочности, способствующее увеличению ударной вязкости наплавленного металла при отрицательных температурах, однако данный эффект недостаточен для обеспечения регламентированного уровня ударной вязкости при температуре минус 60-80 С, 35

Предложенные составы покрытий 9 — !1) гарантируют требуемый уровень ударной вязкости наплавленного металла при температуре до -80 С и обеспечивают комплекс сварочно-техно-40 логических свойств электрода, позволяющих выполнить сварочные работы во всех пространственных положениях.

При содержании предлагаемых компонентов ниже рекомендуемых пределов 45 (составы 6 — 8) не проявляется их влияние на уровень механйческих свойств наплавленного металла, Ударная вязкость наплавленного металла недостаточна для работоспособности при температуре минус 60 — 80 С, Кроме того, не наблюдается улучшения сварочно-технологических свойств покрытия. При содержании окиси никеля

2 (состав 6) ухудшаются условия пе- 55 реноса металла и стабильность горения дуги, Из-за недостаточного количества иттриевого концентрата (сос447 4 тав 7) наблюдается пористость при зажигании дуги.

При содержании петалита 27. (состав 8) вследствие недостаточной вязкости шлака при температуре затвердевания сварочной ванны ухудшается формирование шва на границе сплавления с основным металлом.

Увеличение содержания окиси никеля выше рекомендуемого предела (состав

12) приводит к интенсивному окисле-. нию кремния и марганца, что сопровождается снижением прочности наплавленного металла ниже 490 ИПа при одновременном уменьшении ударной вязкости при температуре минус 60 — 80 С.

При содержании иттриевого концентрата 77 (состав 13 ) происходит загрязнение наплавленного металла неметаллическими включениями, отрицательно влияющими на уровень ударной вязкости при отрицательных температурах.

Аналогичное влияние наблюдается при увеличении содержания петалита вьш е рекомендуемого предела (состав 4) .

Таким образом, повышение работоспособности сварных соединений при температуре эксплуатации до -80 С при одновременном улучшении свароч». но-технологических свойств обеспечивается только при комплексном введении окиси никеля, иттриевого концент-. рата и петалита при принятом соотношении компонентов в покрытии.

Сварочно-технологические свойства электродов с предлагаемым покрытием находятся на высоком уровне: обеспечивается легкое зажигание и стабильное горение дуги, качественное формирование шва, хорошая отделимость шлака, в том числе и от корневого слоя, Электроды с предлагаемым покрытием производят сварку на постоянном токе обратной полярности во всех пространственных положениях.

Требуемый комплекс механических свойств обусловлен полученным химическим составом наплавленного металла: углерод — кремний — марганец— никель, где содержание этих элементов изменяется в пределах, мас.Ж: углерод 0,07-0,09, кремний 0,26-0,32, марганец 0,89-1,01, никель 0,98-1,6! в сочетании с рафинированием и модифицированием структуры металла, Это .

)232447 позволяет обеспечить гарантированную ла в состоянии после сварки беэ посудариую вязкость наплавленного метал- ледующей термической обработки, 10 1) 12 )3 )4

2 3 4 5 6 7 8 9

Плавиковый шпат 20 12 )6 16 16 16 16 16 12 16 18 16 16 16

Рутил 5 !О 7 7 7 7 7 7 9 7 5 7 7 7

Кварцевый песок 4 8 6 6 6

Ферротитан 2 4 5 5 5

Силикокальций

Гематит 2

Окись никеля

2 4

4 3 4 5 6 4 4

4 6 4 2 4 7 4

2 8 5 3 5 5 9 4 - 4, ) 5 5 5

Петалит

Мрамор 6$ 58 59 59 58 52 53 53 46 50 54 48 47 46

Таблица 2

Состав покрытия

УглеРод

Кремний

Марга- Никель Иттрий Сера нец

Фосфор

0,06

Оэ25 0,93

0,42 1,12

0,0)4 0 016

0,012 0,018

0,09

Компоненты элект" родного покрытия

Иттриевый концентрат

Таблица )

Ь 3 .1

Содераание компонентов, мас.Х в составе покрытий

6 6 6 8 6 5 6 6 6

5 5 5 6 5 4 5 5 5

2 4 3 3 3 3 3 3 2 3 4 3 3 3

Содержание элементов в наплавленном металле, 7

1232447

Продолжение табл."

Содержание элементов в наплавленном металле, Х

Состав покрытия

КреиМарганец

Углерод

Ь,013

l,26

Оэ25 Ов89

0,032 0,97

0,06

0,0015 0,0!6

0,08

0,34

0,017

1,02

0,010

0,0018 0,019

0,61

1,05

0,32

0,11

0,94

0,0!3

1,33

0,26

0,07 следы

0 0021 0 018

1,26

0,91

0,28

0,08

0,32 0,0032 0 Oll 0,019

0,98

l,0l

0,09

0 0015 0,017

0,89!,28

0,29

0,07

l,61

0,О010 0,0!5

0,26

0,92

0,08

2,01

0 0016 0,0!3

0,0039 0,018

O OI7 0 014

0,42

0,08

0,05

1,32

0,96

0,09

0,29

0,89

1,27

0,32

0,07

Та блица 3

Предел прочности, ИПа

Предел текучести, МПа

ОтносиОтносительное

Ударная вязкость КСу, Дж/см, при темпера2 туре, С тав тельное сужение, Ж электрического пок удлинение, 7

-40

-60

-80 рытия

51 -532

2 521-544

372-412

402-421

32-36

15-28

5-10

29-33 .62-64

35-48 15-38

58-62 52-65

32-41

28-39

25-36

26-36

21--28

18-27

61-66 48-60

369-482

376-392

378-398

4 510-518

5 514-529

6 516-524

29-34

29-34

27-31

57-63

58-63

44-56

46-59

23-37

17-26

3 522-538 403-419 28-32

Никель Иттрий Сера

60"63 42-52 20-42

09OI7

0,014

0,015

0,012

0,014

0,0! 3

0,016

0,Î14

0,0!6

0,015

0,017

1232447

Продолжение табл.3

Предел прочности МПа

Предел текучес— ти, МПа

СосОтноси- ОтносиУдарная вязкость КС1, Дж/см, при темпера2 туре, С тав тельное тельное сужение, Х элекудлине" ние X тричес-40

-60

-80 кого аок» ры» тил

57-59

32-41

59-61

59-66

56-62

56-60

I 2 485-508 332-372

62-64

60-65

6I 63 13 521 "528 379-402

24-36

375-389

14 518-531

Составитель Т, Арест

Техред И.Попович Корректор С. Черни

Редактор А. Шандор

Заказ 2729/IS Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

7 518"527 377-401

8 516"529 379-395

9 522-540 406-426

l0 528-547 415-434

1I 534-551 421-445

26-30

25-32

32-34

31-35

28-33

33-37

28-34

27-31

53-61

56-69

68-85

72-88

66-77

48-54

38-47

39-50

33-43

46-73

50-66

44-6S

34-45

28-34

27-31

29-34

36 "44

42-60

38-55

25-40

21-29

20-2 7