ПЛАВЛЕНЫЙ ФЛЮС МАРКИ ФАП-1 ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ХЛАДОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ Российский патент 2007 года по МПК B23K35/362 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к низкокремнистым солеоксидным плавленым флюсам, применяемым преимущественно при автоматической сварке плавлением низколегированных сталей нормальной и повышенной прочности, в том числе и хладостойких.

В последние годы началось бурное освоение арктического шельфа, имеющего огромные запасы углеводородного сырья. В связи с этим увеличилось применение низколегированных хладостойких сталей, используемых для строительства ледостойких стационарных и плавучих полупогружных платформ. Для электродуговой сварки под флюсом хладостойких сталей, работающих при температурах ниже -20°С, используют сочетания высокоосновных керамических флюсов с низколегированными проволоками, обеспечивающее высокий уровень хладостойкости металла шва. При этом керамические флюсы имеют ряд существенных недостатков: высокая гигроскопичность и, как следствие, высокое содержание водорода в наплавленном металле, затрудненная отделяемость шлаковой корки при сварке в разделку, низкая прочность и сопротивляемость гранул флюса абразивному износу, высокая стоимость оборудования, требуемого для изготовления керамических флюсов, и др.

Использование известных на настоящее время плавленых флюсов в сочетании с низколегированными проволоками не позволяет получить требуемой величины работы удара металла шва при температурах ниже -20°С.

Известен флюс АН-47 (ГОСТ 9087-81), выбранный в качестве прототипа, содержащий следующие компоненты, вес.%:

Кремния диоксид, SiO₂28-33Кальция оксид, СаО13-17Магния оксид, MgO6-10Кальций фтористый, CaF₂8-13Алюминия оксид, Al₂O₃9-13Марганца оксид, MnO11-18Железа оксид, Fe₂О₃0,5-3,0Диоксида циркония, ZrO₂1,1-2,5Диоксид титана, TiO₂4-7

Флюс предназначен для механизированной сварки низколегированных сталей нормальной и повышенной прочности и хорошо зарекомендовал себя при сварке конструкций, работающих при температурах не ниже -20°С.

Однако этот флюс не обеспечивает требуемую величину работы удара металла шва при температурах ниже -20°С.

Целью изобретения является создание низкокремнистого низкомарганцовистого основного плавленого флюса, обеспечивающего при сварке низколегированной проволокой металл шва с высокими показателями пластичности и ударной вязкости на низколегированных хладостойких сталях при температуре эксплуатации -40°С.

Сущность изобретения заключается в том, что высокая работа удара металла шва достигается определенным соотношением основных и кислых окислов во флюсе, а также дополнительным содержанием оксидов калия и натрия в пределах 2-5% при следующем составе компонентов, вес.%:

Кремния диоксид, SiO₂21-27Кальция оксид, СаО11-17Магния оксид, MgO21-25Кальций фтористый, CaF₂14-20Алюминия оксид, Al₂O₃10-14Марганца оксид, MnO4-7(Калия + натрия) оксиды, K₂O+Na₂O2-5Железа оксид, Fe₂О₃1-3

Соотношение основных и кислых окислов позволяет получить основность флюса в пределах 1,5-2,0, низкое содержание кислорода в металле швов при сварке под этим флюсом, плотный и пластичный металл шва с высокой работой удара при отрицательных температурах. Введение оксидов калия и натрия через поташ улучшает стабильность горения дуги и отделение шлаковой корки. Ограничение ввода в шихту поташа из расчета до 5% на 100 кг шихты обеспечивает отсутствие зарастания зоны расплава, удовлетворительную физическую структуру расплава, а также высокие показатели извлечения готового флюса из расплава шихты.

Результаты испытаний и промышленного использования показывают, что предлагаемый флюс не уступает известным флюсам по технологическим свойствам, а по уровню хладостойкости металла сварных швов превосходит их.

Механические свойства металла наплавочных соединений, выполненных в соответствии с требованиями РМРС, приведены в таблице №1.

Таблица №1Марка флюсаМарка проволокиR_m,
МПаR_e, МПаА, %Z,
%KV_-20
ДжKV_-40
ДжФАП-1Св-10ГНА5805002770Св-04Н2ГТА6505602671-

Новый флюс целесообразно использовать для сварки конструкций, работающих при температурах -40°С и выше.

Изобретение может быть использовано при автоматической сварке плавлением низколегированных сталей нормальной и повышенной прочности, в том числе и хладостойких. Высокая работа удара металла шва достигается заданным соотношением основных и кислых окислов во флюсе, а также дополнительным содержанием оксидов калия и натрия при следующем составе компонентов, вес.%: кремния диоксид 21-27, кальция оксид 11-17, магния оксид 21-25, кальций фтористый 14-20, алюминия оксид 10-14, марганца оксид 4-7, (калия + натрия) оксиды 2-5, железа оксид 1-3. Низкокремнистый низкомарганцовистый основной плавленый флюс обеспечивает при сварке низколегированной проволокой металл шва с высокими показателями пластичности и ударной вязкости на низколегированных хладостойких сталях при температуре минус 40°С. 1 табл.

Плавленый флюс для электродуговой сварки хладостойких сталей, содержащий двуокись кремния, двуокись кальция, оксид магния, фтористый кальций, оксид алюминия, оксид марганца, оксид железа, отличающийся тем, что флюс имеет основность 1,5-2,0 и содержит дополнительно оксид калия и натрия при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Кремния диоксид SiO₂21-27Кальция оксид СаО11-17Магния оксид MgO21-25Кальций фтористый CaF₂14-20Алюминия оксид Al₂O₃10-14Марганца оксид MnO4-7(Калия + натрия) оксиды K₂O+Na₂O2-5Железа оксид Fe₂О₃1-3