Шихта для порошковой проволоки

Шихта для порошковой проволоки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ "823l943

Союз Советскив

Соцналнстическик республик

К АВТРРСКРМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное.к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.07. 79 (21) 2789945/25-27 (51)М. КЛ. с присоединением заявки ¹

В 23 К 35/36

Государетаеиимй комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Г3риеритет—

Опубликовано 2304.81. Бюллетень 8915

Дата опубликования описания 25.0481 (53) УДК 621.791. .042.3(088.8 )

P2) Авторы иэобретемия

A.Ñ. Табатчиков, A. В. Пряхин, В.Т. Федь

Д Й"," ;. g „

Уральский ордена трудового красного знамени пбиЦтазхущческий институт им. С. М. Кирова 1 (73) Заявитель (.54) ШИХТА ДЛЯ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ

Изобретение относится к сварке, в частности к шихте для порошковой проволоки.

Известна шихта $1), содержащая следующие компоненты, вес.%:

Феррохром 6,0-6,5

Ферромарганец 5,0-5,4

Ферромолибден -1,6-1,8

Никель 3,6-4,0 ,Феррованадий 3,9-4,6

Алюминиевый порошок 0,9-1,0

Кремнефтористый натрий 6,о-7,2

Графит 4,9-5,3

Железный порошок Остальное.

Недостатком известной шихты для порошковой проволоки является склонность наплавленного металла к трещинообразованию.

Наиболее близкой к предлагаемой является шихта 2), содержащая следующие компоненты, вес.%:

Никель 1,9-40

Хром 0,5-7,5

Ферромолибден 3 -4,.5

Ферромарганец 1,6-4

Ферросилиций 2,5-6

Рутиловый концентрат 8 -10,5

Флюоритовый концентрат 12,5-15

Кремнефтористый натрий 1,6-2,9 . Феррованадий 1,5-4,5

Ферроиттрий 0,15-1,5

Углекислый цезий 0,1-1,2

Железный порошок Остальное.

Однако известная шихта для порошковой проволоки не обеспечивает достаточных сварочно-технологических свойств.

15 Цель изобретения — повышение сварочно-технологических свойств в пОрошковой проволоке.

Поставленная цель достигается тем, что шихта дополнительно содержит

20 алюминиевый порошок, мрамор и соду кальцинированную при следующем соотношении компонентов, вес.%s

Кремнефтористый натрий 1,6-2,6

25 Рутиловый концент.рат 9 -15.

Флюоритовый концентрат 6,5-10

Никель 19 -33

30 ÐOM 0,5-6,5

823043

Ферромолибден 2,8-4,0

Феррованадий 1,6-4,0

Ферромарганец 2,5-5,2

Ферросилиций 2,5-5,3

Ферроиттрий 0,2-2,0

Алюминиевый порошок 1,6-2,6

Мрамор 7,5-9,5

Сода кальцинированная 5 -6,5

Железный порошок Остальное.

Для получения мартенсита замещения в наплавленном металле, химический состав металла шва подбирается таким образом, что не происходит образования массивного феррита или продуктов распада аустенита (при высокой температуре начала у. +d-превращения), а 15 также отсутствует остаточный аустенит (при низкой температуре начала у-э< -превращения) .

Этим условиям отвечает введение в шихту, вес.Ъ: 19,0-33,0 никеля; Щ

0,5-6,5 хрома 2,8-4,0 ферромолибдена и 1,6-4,0 феррованадия. При указанных содержаниях компонентов обеспечивается получение в металле шва малоуглеродистого никелевого мартен-,.25 сита, в котором достигается достаточно высокая плотность подвижных дислокаций, что .способствует релаксации напряжений, возникающих в процессе охлаждения металла шва и околошовной эоны.

При малых содержаниях никеля введение хрома способствует образованию мартенсита замещения, снижая температуру началау->oL превращения. Введе.ние металлического хрома вызвано не- З5 обходимостью ограничивать содержание углерода в металле шва.

Ванадий и молибден, вводимые в виде феррованадия и ферромолибдена, связывают углерод в карбиды и выво- 40 дят его иэ твердого раствора, что повиаает подвижность дислокаций, а следовательно, и релаксационную способность .мартенсита. Кроме того, ванадий и молибдены, введенные в указанных количествах совместно, улучшают механические свойства сварного шва при комнатной и низких температурах. У

Содержание 0,2-2,0 вес.Ъ ферроиттрия в шихте повышает релаксационную способность мартенсита и улучшает механические свойства эа счет измельчения структуры металла шва и очи-: щения границ зерен от примесей. Иттрий, обладая высоким сродством к . кислороду и сере, благоприятно изменяет состав, форму и расположение неметаллических включений в металле шва.

Газошлакообразующая часть шихты, д) содержащая, вес.Ъ: 9,0-15,0 рутилового концентрата; 6,5-10,0 флюоритового концентрата; 7,5-9,5 мрамора электродного и 5,0-6,5 воды кальцинированной, позволяет обработать металл сварочной ванны шлаком, снизить со= держание в нем газов и неметаллических включений.. Рутиловый концентрат обеспечивает устойчивое горение дуги и хорошее формирование швов, уменьшает разбрызгивание электродного металла.

Совместное введение мрамора элект родного и соды кальцинированной обеспечивает равномерное выделение угле( кислого газа в широком диапазоне температур и способствует равномерному плавлению сердечника и оболочки порошковой проволоки.

Флюоритовый концентрат, являясь флюсующим реагентом, обеспечивает минимальное содержание неметаллических включений в металле шва.

Введение 1,5-4,2 вес.Ъ ферромарганца и 2,5-5,3 вес.% ферросилиция позволяет хорошо раскислять металл сварочной ванны. В указанных количествах ферромарганец и ферросилиций в присутствии алюминия, кроме раскисления металла сварочной ванны, ускоряют процесс десульфурации, причем сера удаляется одновременно с кислородом.

Нейтрализация вредного влияния азота обеспечивается введеяием в шихту порошковой проволоки нитридообразующего элемента — алюминия в количестве 1,6-2,6 вес.%. Недостаточное количество алюминия приводит к образованию пор, а при больших его содержаниях появляется опасность окрупчивания шва при нагреве до 400-500 С.

Кремнефтористый натрий, введенный в количестве 1,6-2,6 вес.Ъ совместно с флюоритовым концентратом, в большей степени уменьшает содержание водорода в металле шва и исключает пористость, чем при использовании одного флюоритового концентрата.

Таким образом, предлагаемая шихта для порошковой проволоки с внутренней защитой, позволяет получить качественный металл шва со структурой безуглеродистого никелевого мартенсита, ко= торый обеспечивает релаксацию напряжений в шве и околошовной зоне, что приводит к снижению уровня остаточных напряжений и деформации в сваре ной конструкции.

II р и м е р. В табл. 1 приведены варианты составов шихты для порошковой проволоки.

Приведенные варианты шихты в сочетании со стальной лентой размером

15х0,8 мм обеспечивают получение наплавленного металла, химический состав которого приведен в табл. 2.

Лабораторные испытания проволок с предлагаемой и известной шихтой .проводятся путем опредения угловой деформации в сварном стыковом соединении. Размеры свариваемых пластин

330х220х12 мм,разделка кромок Y -образная; Одна из свариваемых пластин

823043 в

Таблица 1

Состав, вес.в

Компоненты

2 5, 0

33,0

19,0

Никель

Хром

Ферромолибден

Феррованадий

Ферромарганец

Ферросилиций

Ферроиттрий

Алюминиевый порошок

3,2

0,5

6,5

4,0

3,.5

2,8

4,0

3,0

1,6

4,2

3,0

1,5

3,8

5,3

2,5

2,0

1,0

0,2

2,6

2,1

1,6

Рутиловый концентрат 15,0

9,0

11,5

Флюоритовый концентрат

6,5

7 9

10,0

Мрамор электродный

9,5

8 5

7,5 закрепляется, а другая :меет возможность поворачиваться относительно шва под действием напряжений на величину Ь мм в точке замера, удаленной от оси шва на расстояние 200 мм. Сварка производится на воздухе за два про хода. Кроме того, определяются оста5

Ьочные напряжения в сварном соединении после сварки проволоками с из вестной и предлагаемой шихтой.

В табл. 3 приведены результаты лабораторных испытаний проволок с пред- 1 лагаемой и известной шихтой, а также остаточные напряжения в сварном соединении.

Как видно иэ табл. 3, остаточные напряжения и деформации при сварке 15 проволокой с данной шихтой в 1,4-3,6 раза меньше, чем при сварке проволокой с известной шихтой.

Применение порошковой проволоки с предлагаемой шихтой позволяет сии- () вить трудоемкость изготовления сварной конструкции в 1,2-1,7 раза в зависимости от сложности и жесткости конструкции. Это достигается эа счет снятия термообработки после сварки, правки. Например, высокий отпуск сварных конструкций, по объему своего применения значительно превосходящий все остальные методы снижения напряжений, занимает по времени 5-6 ч, что приводит к значительному повышению трудоемкости изготовления сварных конструкций.

Остаточные деформации в значительном большинстве случаев затрудняют сборку элементов сварной конструкции, З5 а в некоторых случаях делают ее не4 возможной. Например, после сварки тонких листов в результате потери неустойчивости, коробление настолько значительно, что сваренные ранее пластины невозможно собрать между собой, не применив перед сваркой их правку.

Отдельные элементы сложных балочных конструкций перед сборкой, как правило, должны подвергаться правке, так как они не могут быть собраны ввиду наличия больших зазоров от изгиба.

Исйользоваиие порошковой проволоки с предлагаемой шихтой повышает качество изготовления и снижает себестоимость сварной конструкции на

15-30%, так как отпадает потребность в сложном термическом и правильном оборудовании и обслуживающем его персонале, уменьшаются припуски на последующую механическую обработку де-, талей. Например толщину стенок вала, который должен обрабатываться снаружи и внутри, необходимо перед сваркой назначать большей на 5-10%, ввиду появления углового излома в зоне кольцевого шва. Аналогичные случаи имеют место и в протяженных сварных деталях другого типа.

Снижение остаточных напряжений и деформаций в 1,4-3,6 раза приводит к повышению эксплуатационной надежности. Например, при сварке продольных и кольцевых швов труб для магистральных трубопроводов в шве возникают растягивающие напряжения, близкие к пределу текучести, что иногда приводит к разрушению шва при эксплуатации трубопровода. !

823043

Продолжение табл. 1

Состав, веС.

Компоненты

Сода кальцинированная

5,0

5,4

6,5.

Кремнефтористый натрий

2,2

1,6.2,6

10,3

15,2

19 9

Железный порошок

Таблица 2

Состав вес.%

Элементы

5,80

8,36

11,9

Никель

Хром

Молибден

Ванадий

2,03

0,88

0,12

0,51

0,85

0,70

0,21

0,62

0,43

0,32

1,01

0,59 .

Марганец

0,46

0,29

0,70

Кремний

Иттрий

Алюминий

Углерод

0,01

0,05

0 12

0,1

0,15

0,19

0,08

0,08

0,09

Ост.

Ост.

Железо

Табли

15,3 11,0

13,8 9,5

14,7 10,6

6,30

5,01

0,5

5,31

0,8

Известный 8,84

21,1 16,2

1,8

Формула изобретения

Щихта для порошковой проволоки, содержащая кремнефтористый натрий, рутиловый концентрат, флюоритовый концентрат, никель, хром, ферромолиб- ден, феррованадий, ферромарганец, ферросилиций, ферроиттрий и железный по- d0 рошок, отличающаяся тем, что, с целью повышения сварочно-технологических свойств порошковой проволоки, она дополнительно содержит алюминиевый порошок, мрамор и соду 65

6, 5-,10

19 -33

0,5-6,5

2,8-4,0

1,6-4,0

2,5-5,2

П р и м е ч а н и е. Углерод в наплавленный металл переходит из оболочки н компонентов шихты,содержащих этот элемент.

f кальцинированную при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Кремнефтористый натрий 1,6"2,6

Рутнловый концентрат 9 -15

Флюоритовый концентрат

Никель

Хром

Ферромолибден

Феррованаднй

Ферромарганец

823043

2,5-5,3

0,2-2,0

1,6-2,6

7,5-9,5

5 -6,5

Остальное, Составитель Н. Козловская

Р акто О. Че ниченко Техред Н.КОвалева Кор ектб Н. Швыдк я

Заказ 9 3 4 Тираж 1148 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035 Москва, И-35, Ра ская наб., д. 4 5

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

Ферросилиций

Ферроиттрий

Алюминиевый порошок

Мрамор

Сода кальцинированиая

Железный порошок

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 559804, кл. В 23 К 35/36&, 15.01.76.

2. Авторское свидетельство СССР но заявке 9 2623350, кл. В 23 К 35/368, 02.02 78.