ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА ДЛЯ СВАРКИ ПОД ВОДОЙ Российский патент 1994 года по МПК B23K35/368 

Изобретение относится к сварочным материалам преимущественно для сварки под водой и может быть использовано для механизированной сварки при выполнении подводно-технических работ.

Известна порошковая проволока для подводной сварки низкоуглеродистых сталей со следующим соотношением компонентов шихты, мас. % : Мрамор 2-6 Фтористый кальций 1-4
Двухромовокис- лый калий 0,5-1,5 Силикокальций 0,3-1,5 Крахмал 3-9 Углерод 0,1-04 Никель 2-6 Марганец 0,2-1,5 Феррованадий 0,4-1,2 Железо Остальное
Основным недостатком этой проволоки является непригодность для сварки низколегированных сталей повышенной прочности типа 10ХСНД, 17Г1С, Х60, Х70 и т. д. , так как не обеспечивается получение швов с необходимыми показателями механических свойств, наблюдается образование трещин в сварном соединении. Кроме того, наличие в шихте дефицитного материала (крахмала), который входит в перечень продуктов питания, снижает ценность данного решения.

Наиболее близкой к заявляемой по составу компоненты шихты является порошковая проволока для сварки сталей под водой ППС-АН1, в состав которой входят компоненты в следующем соотношении, мас. % :
Титановый концен- трат 25-35 Гематит 15-25 Ферромарганец 5-15 Железный порошок 34-44
Двухромовокислый калий 0,7-1,3
Такая проволока позволяет сваривать под водой низкоуглеродистые стали типа ВСт3сп и некоторые низколегированные стали типа 09Г2. Неудовлетворительная прочность сварных соединений и появление трещин в околошовной зоне не дает возможности использовать проволоку ППС-АН1 для сварки вышеназванного класса сталей под водой. Кроме того, наличие в шихте порошковой проволоки феррмарганца (содержание углерода от 1 до 7% ) ухудшает пластичность металла шва и приводит к трещинообразованию в сварных соединениях.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения.

Для этого порошковая проволока для сварки сталей под водой, состоящая из стальной оболочки и шихты, содержащей рутиловый концентрат, гематит, железный порошок, двухромовокислый калий, дополнительно содержит марганец, силикокальций, никель при следующем соотношении компонентов, мас. % : Рутиловый концент- рат 28-35 Гематат 16-25 Железный порошок 30-40
Двухромовокислый калий 0,5-2 Марганец 5-7 Силикокальций 1-2 Никель 3,5-5
при этом коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 30-32% .

В заявляемом решении вместо ферромарганца в шихту введен марганец марки МрО ГОСТ 6008-82 (содержание углерода до 0,05% ).

Марганец марки МрО ГОСТ 6008-82 при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей является основным легирующим элементом. Повышение прочности металла шва без большого изменения других характеристик может быть достигнуто при содержании марганца в шихте 5-7% . При этом измельчается структура металла шва и возрастает предел текучести, а также повышаются пластические свойства и ударная вязкость.

Марганец связывает серу, уменьшая содержание сульфидов в металле шва и количество неметаллических включений, что улучшает качество сварного соединения.

Никель (ГОСТ 9722-79, марка ПНЭ-1) используется в качестве легирующей составляющей, содержание его в шихте в пределах 3,5-5% повышает ударную вязкость и коррозионную стойкость металла шва. Изменение процентного соотношения приводит к снижению показателей механических свойств сварного соединения.

Силикокальций СК-25 ГОСТ 4762-71 кроме шлакообразующих функций является одним из основных компонентов, связывающих кислород в атмосфере дуги. Заметное влияние наблюдается при введении его свыше 1% . Увеличение содержания более 2% ухудшает формирование швов, что связано с изменением вязкости шлака. Двухромовокислый калий (ГОСТ 4220-75) используется как компонент, содержащий элементы с низким потенциалом ионизации и способствующий повышению устойчивости горения дуги. Введение его в количестве, не превышающем 0,5% не оказывает существенного влияния на стабилизацию горения дуги. Если ввести больше 2% в шихту порошковой проволоки, ухудшается формирование шва. Железный порошок марки ПЖВ 3.450.28 ГОСТ 9849-86 в указанных пределах способствует повышению производительности процесса.

Гематит (ТУ 14-9-289-84) и рутиловый концентрат (ГОСТ 22938-78) предназначены для создания шлаковой защиты. Введение их в рекомендуемых пределах способствует получению бездефектных швов.

Примеры изготовления порошковых проволок приведены в таблице. Для проведения испытаний были изготовлены пять вариантов порошковой проволоки предлагаемого состава из стальной ленты 08кп размером 0,5х10 мм, диаметром 1,6 мм с различным весовым содержанием компонентов.

Изготовленными электродными проволоками по указанным пяти составам и порошковой проволокой-прототипом с оптимальными сварочно-технологическими свойствами, содержащей, % : титановый концентрат 30; гематит 20; железный порошок 40; ферромарганец 9; двухромовокислый калий 1, были выполнены наплавки под водой в нижнем положении на стали 17Г1С постоянным током обратной полярности на режиме: I= 160 - 200 A, U_д = 30 - 32 В, V_cв = 6 м/ч.

В результате испытаний установлено, что хорошими сварочно-технологическими свойствами обладают электродные проволоки составов N 2, 3, 4. Наплавленный вышеуказанными порошковыми проволоками металл не имеет трещин, пор, шлаковых включений и других дефектов.

При изучении макрошлифов, выполненных проволокой состава N 5, обнаружены подваликовые трещины и шлаковые включения. При сварке порошковой проволокой состава N 1 наблюдается повышенное разбрызгивание металла, дуга горит нестабильно, в металле шва имеются поры.

Основным показателем пластичности металла шва является угол изгиба, который составляет для проволок составов N 2, 3, 4 - 180^о, для проволоки-прототипа - 100^о.

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что предложенный состав обеспечивает более высокие показатели механических свойств наплавленного металла по сравнению с прототипом (см. таблицу).

Сварка проводилась полуавтоматом А-1660 с использованием источника питания АСУМ-400 на глубине до 60 метров.

В настоящее время заявляемый объект прошел лабораторные испытания и опытно-промышленную проверку в натурных условиях. Разрабатываются технические условия на выпуск порошковой проволоки для подводной сварки низколегированных сталей.

Использование: сварка сталей, преимущественно под водой, при ремонте корпусов судов, восстановлении трубопроводов и других гидротехнических сооружений. Сущность изобретения: порошковая проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты. Шихта содержит следующие компоненты, мас. % : рутиловый концентрат 28 - 35; гематит 16 -25; железный порошок 30 - 40; двухромовокислый калий 0,5 - 2; марганец 5 - 7; силикокальций 1 - 2; никель 3,5 - 5. Коэффициент заполнения 30 -32% . Изобретение позволяет повысить качество сварных соединений за счет улучшения его механических свойств. 1 табл.

ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА ДЛЯ СВАРКИ ПОД ВОДОЙ, состоящая из стальной оболочки и порошкообразной шихты, включающей рутиловый концентрат, гематит, железный порошок, двухромовокислый калий, марганец, отличающаяся тем, что шихта содержит дополнительно силикокальций и никель при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Рутиловый концентрат 28 - 35
Гематит 16 - 25
Железный порошок 30 - 40
Двухромовокислый калий 0,5 - 2,0
Марганец 5 - 7
Силикокальций 1 - 2
Никель 3,5 - 5
при этом коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 30 - 32% .