Состав электродного покрытия

Состав электродного покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электродуговой сварке, в частности к составам электродных покрытий для сварки трубопроводов и других ответственных конструкций из низколегированных хладостойких сталей, сооружаемых в районах многолетней мерзлоты. Цель изобретения - повышение стойкости к атмосферной коррозии при одновременном сохранении высокой хладостойкости сварных швов и улучшение сварочно-технологических свойств электрода. В состав электродного покрытия, содержащий плавиковый шпат 16,0-20,0 мас.%

кварцевый песок 5-7 мас.%

ферросилиций

ферротитан 9-13 мас.%

металлический марганец

окислы редкоземельных металлов цериевой группы

поташ и мрамор, введены медный порошок, медно-бериллиевая лигатура

флогопит

двуокись титана и по крайней мере один компонент из группы титанатов: титанат бария, титанат кальция. Медный порошок (0,2-0,4 мас.%), медно-бериллиевая лигатура (0,8-1,6 мас.%) повышают коррозионную стойкость сварных швов. Титанаты кальция и бария повышают стабильность горения дуги. Флогопит (1,0-3,0 мас.%) увеличивает проплавляющее действие дуги за счет получения необходимой газошлаковой системы. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

16О9598 А I (!9) Ш> (51)5 В 23 К 35/365 бб б 1 Г; Ъ 11 б 1., 1 о

1.J 1 . t..! - ° !!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4676923/23-27 (22) 24.02.89 (46) 30.11.90. Бюл. № 44 (71) Всесоюзный научно-исследователь" ский институт по строительству магистральных трубопроводов (72) Н.В.Ситнова, А.С.Антошин, В.Д.Тарлинский, Т.М.Евстратова, А.С.Рахманов, А.С.Болотов и В.Н.Ларина (53) 621.791.04(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1039675, кл. В 23 К 35/365,28.12.81.

Авторское свидетельство СССР № 1166960, кл. В 23 К 35/365,28.04.84.

Авторское свидетельство СССР

¹- 1094711, кл. В 23 К 35/365,25.03.83. (54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ

:.(57) Изобретение относится к электродуговой сварке, в частности к составам электродных покрытий для сварки трубопроводов и других ответственных конструкций из низколегированных хладостойких сталей, сооружаемых в районах многолетней мерзлоты. Бель

Изобретение относится к электродуговой сварке,. в частности к соста-! вам электродных покрытий, предназна ченных для сварки надземных трубопроводов, .резервуаров и других ответственных конструкций из низколегированных хладостойких сталей, сооружаемых в районах многолетней мерзлоты, -Специфические условия эксплуатации в районах многолетнемерзлых грунтов и заиленных льдов, обусловленные

2 изобретения — повышение стойкости к атмосферной коррозии при одновремен- ном сохранении высокой хладостойкости сварных швов и улучшение сварочно-технологических свойств электрода. В состав электродного покрытия, содержащий плавиковый шпат

16,0-20,0 мас.%; кварцевый песок 57 мас.%, феросили4ий; ферротитан 913 мас,%; металлический марганец, окислы редкоземельных металлов цериевой группы; поташ и мрамор, введены медный порошок, медно-бериллиевая лигатура, флогопит, двуокись титана и по крайней мере один компонент из группы титанатов: титанат бария, титанат кальция. 1"едный порошок (0,2-

0,4 мас.%), медно-бериллиевая лигатура (0,8-1,6 мас.%) повьппают коррозионную стойкость сварных швов. Титанаты кальция и бария повьппают стабильность горения дуги. Флогопит (1,0-3,0 мас.%) увеличивает проплавляющее действие дуги за счет получения необходимой газошлаковой системы. 3 табл. низкими температурами окружающей о среды -55 — -65 С в зимний период, . воздействием повьппенной влажности в атмосфере летом, вследствие интенсивного таяния поверхностного слоя обводненного грунта, сочетающимся с резким изменением температуры и давления воздуха, вызывают конденсацию влаги на поверхности свариваемых конструкций, например, трубопроводов и способствуют заметному

1609598 развитию процессов атмосферной корр озии.

Следует отметить, чтс общая атмосферная коррозия сварного соединения, 5 несмотря на принимаемые меры по защите сооружений, происходит неравномерно и локализуется в шве сварного соединения, при этом расчетный срок эксплуатации сварных соединений приблизительно в два раза ниже, :ем у основного металла. Такая степень коррозии была замечена в металле шва при использовании электродов, общего назначения в сварных металлоконструкциях, эксплуатируемых в центральных районах страны.

Эта проблема становится особенно острой при использовании электродов специального назначения, предназна- 20 ченных для сварки надземных трубопроводов и других сооружений из хладостойких феррито-перлитовых сталей в районах Крайнего Севера, когда к сварным швам предъявляют дополнитель- 25 ные требования по вязкости при расчетной температуре эксплуатации. Для обеспечения работоспособности свар,ных соединений в условиях Крайнего

Севара и Сибири. необхоцим электрод с высокими сварочно-технологическими свойствами, позволяющий помимо высокой вязкости швов при отрицательных температурах эксплуатации обеспечить стойкость против атмосферной коррозии, которая возникает в период летнего оттаивания вечномерзлого грунта, Целью изобретения является повышение стойкости к атмосферной коррозии при одновременном сохранении вы- 40 сокой хладостойкости сварных швов надземных трубопроводов и других конструкций, эксплуатируемых в районах многолетней мерзлоты, и улучшение сварочно-технологических свойств электрода.

Покрытие изготавливают следующим образом.

Компоненты покрытия смешивают в смесителе с жидким стеклом плотностью р

1,49-1,50 г/см до получения однородной обмазочной массы, которую наносят на проволоку СВ-06НЗА диаметром

4,0 мм. Толщина покрытия на сторону составляет 0,8-1,1 мм. Изготовленные

155 электроды просушивают при температуре 80-100 С в течение 1 ч, а затем о прокаливают при .температуре 350 С в течение 1 ч. Коэффициент массы покрытия составляет 407. Электродами с приведенным составом покрытия производилась сварка стыков труб и пластин из стали марок 09Г2С, 09Г2СФБ, 12Г2АФЮ, 14Г2АФ с толщиной стенки

10-15 мм.

Были изготовлены и испытаны составы, приведенные в табл.1 °

В табл.2 приведены химический и газовый состав наплавленного металла, в табл. 3 — экспериментальные, данные по стойкости швов к атмосферной коррозии и ударной вязкости при температуре -60 С на образцах с острым надрезом.

Испытания на атмосферную коррозию по изменению массы проводились по

ГОСТУ. За критерий оценки стойкости основного металла и металла шва атмосферной коррозии принимали отношение стойкости основного металла к стойкости металла шва по гравиаметрическому методу, который заключался в установлении потери массы на единицу площади испытуемого образца в единицу времени (г/(м2 ° ч)). м см с где и „ — показатель коррозии, определенный на основном, металле г/(м2 ° ч); q, — показатель коррозии, определенный на металле сварного шва, r/(м ч), с последующей классификацией полученных результатов по ГОСТУ.

Испытания проводили на продольных образцах размером 12х12 "60 мм, вырезанных из швов и выполненных электродами опытных партий. 3а эталон сравнения принимали образцы основного металла, вырезанные иэ стали

09Г2С. Введение в покрытие одного медного порошка оказывает некоторое положительное влияние на стойкость металла.шва к атмосферной коррозии, но не обеспечивает стабильности ударной вязкости. Кроме того, не удаетсй полностью устрайить пористость при зажигании дуги.

Медно-бериллиевая лигатура в количестве 1,2 мас.Ж способствует также повьппению коррозионной стойкости шва. Флогопит (KNg >($хА10 J PFOH)) в количестве 2 мас.I увеличивает проплавляющее действие дуги и улучшает формирование корневого слоя, не обеспечивая rIpH этом коррозионной

98 6 ка более 0,4 или медно-бериллиевой лигaòóðû — более 1.,6 мас.Х в покрытии приводит к падению ударной вязкости

Использование в покрытии флогопита и титановых концентратов в заданных соотношениях обеспечивает получение необходимой газошлаковой системы, которая позволяет выполнять сварку во всех пространственных положениях и снижает содержание газов в металле шва практически в 1,5-2 раза.

Нарушение заданных пределов приводит к ухудшению сварочно-технологических свойств электродного покрытия, при. этом cíèæåíèå содержания газов в металле шва не наблюдается.

Таким образом, выбранная система легирования, модифицирования и рафинирования рекомендуемого состава электродного покрытия гарантирует в наплавленном металле высокую стойкость к атмосферной коррозии при одновременном сохранении требуемой ударной вязкости при температуре -60 С.

Высокие сварочно-технологические свойства электрода позволяют производить сварку во всех пространственных положениях, обеспечивают хорошее формирование корневого слоя шва, что особенно важно при сварке труб промыслового сортамента.

Состав электродного покрытия для сварки трубопроводов и других конструкций, эксплуатируемых в районах многолетней мерзлоТы, содержащий плавиковый шпат, кварцевый песок, ферросилиций, ферротитан металлический ма1 ганец, окислы редкоземельных металлов цериевой группы, поташ, мрамор, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости к атмосферной коррозии при одновременном сохранении высокой хладостойкости сварных швов и улучшения сварочно-технологических свойств электрода, в него введены медный порошок, меднобериллиевая лигатура, флогопит, двуокись титана, а также титанат бария и/или титанат кальция при следующем соотношении компонентов, мас. i.:

Плавиковый шпат 16,0-20,0

Кварцевый песок 5,0-7,0

Ферросилиций 1, 0-2,0

Составы с содержанием указанных компонентов ниже или вьппе заявленных пределов показали, что поставленная цель при их введении не достигается. с

Так например, в составах, содержащих менее 0,2 медного порошка или менее 0,8 мас.7. медно-бериллиевой лигатуры резко снижена коррозионная стойкость. Содержание медного порош55

5 :16095 стойкости, если вводится без остальных компонентов (меди и лигатуры).

Введение титановых концентратов в покрытие — двуокиси титана, титанатов кальция (СаО Т О и бария BaTiO®)

5 способствует стабильйому горению ду-., ги, обеспечивая надежную защиту шва, снижая разбрызгивание. Действие титаната кальция и титаната бария в предложенных соотношениях однозначно. Поэтому. возможно введение в покрытие по крайней мере одного компьнента из группы титанатов. Действие каждого отдельного из перечисленных компонентов не обеспечивает поставленной цели, которая достигается только при введении их в совокупности в заданных соотношениях.

Высокая стойкость к атмосферной 20 коррозии при одновременном сохранении ударной вязкости при температуре

-60 С и улучшении сварочно-технологических свойств обеспечивается при комплексном введении медного порошка, медно-бериллиевой лигатуры, флогопита, двуокиси титана, титаната бария и титаната кальция при принятом соотношении компонентов в покрытии..

Введение медного порошка и меднобериллиевой лигатуры, а также титановых концентратов (TiO ;CaO < TiO, BaTi0 ) . обеспечивает необходимый переход меди, микродобавок титана,. бария в металл шва и значительно Ф î р м у л а и s о б р е т е н и я повьппает коррозионную стойкость швов против атмосферной коррозии.

Модифицирующее и рафинирующее воздействие титана, бария, магния, кальция и беррилия, которые являются составными частями вводимых компонентов,выражается в измельчении дендритной структуры металла шва при кристаллизации, в уменьшении величины зерна во вторичной микроструктуре, обуслав- 45 ливает повышение стойкости к атмосферной коррозии и сохранение высокого и уровня вязкости при температуре -60 С на образцах с острым надрезом.

1609598 лигатура

Флогопит

Двуокись титана

Титанат бария и/или титанат кальция

Мрамор

Ферротитан

Металлический марганец

Ъ

Окислы редкоземельных металлов цериевой группы

Поташ

Медный порошок

Медно-бериллиевая

9,0-13,0

1,0-3,0

0,8-1,6

1,0-3,0

2,5-5,0

1,0-5,0

Остальное

0,5-1,0

0,2-0,4 причем,при совместном введении титаната бария и титаната кальция они содержатся

10 в соотношении 1: (2...3).

Таблица 1

Содержание компонентов покрытия, мас.Ж, в предлагаемых составах

Компоненты электродного покрытия

T Jr T

5 б

17,0

6,0

2,0

12,0

17,0 16,0

5,0 7,0

1,5 2,0

11,О 13,0

17,0

6,0

2 0

12,0

20,0

5,0

1,0

9,0

16,0

6,0

1,5

11,0

16

6,0

2,0

13,0

20,.0

7,0

1,0

9,0

Плавиковый шлат

Кварцевый песок

Ферросилиций

Ферротитан

Марганец металлический

Окислы РЗМ

Поташ

Медный порошок

Медно-бериллиевая лигатура

Флогопит

Двуокись титана

Титанат бария

Титанат кальция

Мрамор

2,0

0,5

1,0

0,3

1,5 3,0

0,5 0,5

0,8 1,0

0,4 0,3

2,0

0,5

1,0

0,3

2,0 . 0,1

1,0

0,3

1,0

0,5

1,0

0i3 3,0

0,5

1,0

0,4

2,0

0,6

0,5

0,2

1,2

3,0

3,0

1,0

2,5

48,5

1,6

2,0

3 5

1,2

2,0

2,5

1,5

3,0

49,0

1,0

2,0

3,5

0,5

1,5

53,7

112

2,5

3,5

1,2

2,0

3,5

1,0

50,4

1,2

2i0

3,0

1,5

3,0

51,4

0,8

1,0

5,0

0,5

1,0

51,4

5,0 3,0

51,5 47,1 тdddddd2

Содерненне элементов е яенлеолеянок кетелле, I

tti Си Ti

1! Состое

9ЛЕН >P>>d

>езы> 2 (ыл/100 г)

2 Азот енслород В

Се Се S одородс и si

Ве ного но нрытие, р

0,15

0,018 о,oos

O,ОО7

О,O18 О,О2О

0,014 0,022

0,019 0,021

0,019

0,015

О,О17

0,016 о,зо

o,о»

О, 015

0,046

О,О44

О,О48

0,049

О,О14

О,25 о,о12 о,о17

О,18

Ь,О11

О,ÎO6

O,Ç3 о,оро

О,012

O,Oi5 о,озо

О,О21

O,λ О,O20

Î>021 о,зз.О,О43

0,34 ..й»

0,25

0,016 0,022

0,017

О, 009 и

О,О17

Сд О,OO7

Следы

Следы

О, 016

О,ОО7

О,ОО6

>> о,о18

0,019

0,015

Следы

0,046

O,O2t

О,О1В о, 046

О,ЗО О,О1З Слн ы

О,О1В

0>О6

О,ав

О,О6

O,О7

o,а6

0 075

O,Î6

o,ов

0,06

0,075

Î,Î7 о,ов

О>06 о;ово

0,06

О,О9

0,42 а, 14

0,68 0,18

1,2 0,28

1,45 0,37

0,45 О, 18

0,65 0 24

1 ° 2 0,26

i,39 0>ЭЗ

0,42 0,23

0 ° 65 0,29

0,52 0,24

0,68 0,36

О ° 52 0,28

0,68 О,Э7

0,47 0,27

О>64 0,35

1..l

2,9

2,В з,о

2>8 3,о

2,7

2,8 г,7

2>9

2,9 з,1.

2,7

2,9

1,4

t.>6

1,5

l,5

i 2.

4,5

1,4

1,7

1,1

1 ° 2

1,3

1,6

1,4

1,В

1609598

Таблица 3

Опытные партии электродов Р

Относительная стойкость металла шва, 7.

1,00

1,06

1,05

1,00

1,06

1,05

1,04

Составитель T.Àðåñò

Техред M,Äèäûê

Корректор М.Кучерявая

Редактор Ю.Середа

Заказ 3695

Тираж 647

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 10, 1

3

5

7

Скорость коррозии р потеря массы образцов, г/(м . ч) 0,0229

0,0216

0,02?О 0,0219

0,0228

0,0217

0,0218

0,0220

Ударная вяз-, кость,Лж/см, на образцах типа IX npu температуре

-60 С

36-52

49-63

56-67

42-50

38-56

56-74

57-64

52-65