Состав электродного покрытия Советский патент 1991 года по МПК B23K35/365 

Изобретение относится к сварке, в частности к сварочным материалам, применяемым при ремонтной заварке дефектов, возникающих при монтаже и эксплуатации оборудования и конструкций из низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса.

Цель изобретения - повышение качества шва при ремонтной сварке и наплавке низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса без проведения последующей термической обработки за счет снижения склонности к порообразованию в металле шва и повышения его механических свойств, а также улучшение сварочно-технологических свойств электродов при сварке в различных пространственных положениях. Никель в виде металлического никелевого порошка вводят в указанных пределах для корректировки температуры плавления электродного покрытия. При содержании в составе электродного покрытия никеля менее 1 мас.% формирование шлаковой корчи не удовлетворяет условиям сварки в пространственных положениях, особенно в потолочном и горизонтальном положениях: шлак неравномерно укрывает шов, собираясь в капли. При содержании в электродном покрытии никеля свыше 4 мас.% увеличивается разбрызгивание при сварке.

о

VI

со со

(Л

Јь

Мрамор (СаСОз) и доломит (СаМд(СОз)2) вводят в состав электродного покрытия в качестве газошлакообразующих компонентов Карбониты СаСОз и СаМд(СОз)2 легко диссоциируют при нагревании Температура полой диссоциации мрамора 1100 К доломита 800 К Оба карбоната диссоциируют с образованием соответствующего оксида щелочно-земельного металла, оксида углерода и атома кислорода Интенсивное газовыделение при нагревании создает плотную газовую защиту от атмосферного воздуха путем образования газовой фазы с высоким парциальным давлением СО и 02 Указанная смесь газов препятствует проникновению азота воздуха - снижает его парциальное давление в газовой фазе непосредственно примыкающей к сварочной ванне Как известно азот имеющий крайне низкую растворимость в никеле является основным источником порообразования в сварных швах сплава на никелевой основе

Цирконовыи концентрат введен в электродное покрытие для повышения пластичности наплавленного металла и стабилизации вязкости шлака при температурах кристаллизации сварочной ванны При содержании цирконового концентрата в электродном покрытии менее 6% снижается пластичность металла шва, в частности ударная вязкость, вследствие его зашлаковки, что объясняется ухудшением формируе- мости шлаковой корки, приводящее к появлению на поверхности валиков наплавляемого металла березовой коры При содержании цирконового концентрата свыше 8% увеличение вязкости шлака в интервале температур кристаллизации сварочной ванны приводит к формированию выпуклого валика, что отрицательно сказывается на форме сварного шва и отделимости шлака при сварке в разделку

Мрамор (СаСОз). доломит (СаМд(СОз)2 и цирконовый концентрат (Zr02) находятся в покрытии в соотношении 1 .(0,31 -0,34) (1,13-0,16), т е обеспечивается необходимая для проведения качественной сварки в различных пространственных положениях вязкость шлака и температура его затвердения, что позволяет получить сварной шов правильной формы, без подтеков металла, характерных для сварных швов металла на никелевой основе. При отклонении от указанного соотношения даже при условии соблюдения пределов состава электродного покрытия поведение шлаковой системы резко меняется при соотношении (СаСОз) (СаМд(СОз)2 (Zr02) ниже чем 1 031 0 13 шлак становится жидкотекучим и не обеспечивает формирования валика

сварного шва при сварке в пространственных положениях при соотношении выше (1 0340 16) шлак становится излишне коротким, ухудшается укрываемость металла

шва шлаковой коркой ухудшается качество металла сварного шва

Марганец в составе высоколегированных хромоникелевых сталей и сплавов на никелевой основе связывает в тугоплавкие

0 соединения серу являющуюся основной причиной повышенной склонности указанных материалов к образованию горячих трещин Сера образует в сплавах на никелевой основе легкоплавкую эвтектику Ni NiS, ко5 торая, будучи ликвидирующим соединением, ослабляет границы зерен металла шва (наплавленного металла) Такие ослабленные границы при наложении напряжений, возникающих при термодеформационном

0 цикле сварки раскрываются, образуя дефекты классифицируемые как горячие трещины Уровень содержания марганца в наплавленном металле (металла шва), обеспечивающий ею трещиноустойчивость, не

5 должен быть ниже 7-7 5 мае % Поэтому при содержании марганца в электродном покрытии менее 2 мае % металл шва становится склонным к образованию горячих трещин а при содержании марганца более

0 5 мае % резко ухудшается отделимость шлаковой корки вследствие образования на поверхности наплавляемых валиков оксидной пленки обладающей высокой адгезией к металлической поверхности

5 Для улучшения реологических свойств обмазочной массы электродного покрытия при механизированном способе изготовления электродов в электродное покрытие вводят пластификатор В качестве пласти0 фикатора может быть использован поташ (калий углекислый технический), карбокси- метилцеллюлоза (КЦМ), слюдамусковит или любое другое вещество, используемое в стандартной технологии изготовления элек5 тродов с фтористо-кальциевым типом покрытия

При введении в электродное покрытие менее 0,5% пластификатора масса получается излишне жесткой что приводит к резQ кому повышению (на 25-40%) давления опрессовки При содержании пластификатора более 1.5% обмазочная масса становится жидкотекучей, что затрудняет процесс центровки покрытия относительно

5 стержня - одного из важнейших признаков качества электрода

В табл 1 представлены составы покрытий

Электроды изготовляли на электродо- обмазочном прессе модели АОЭ-1 по стандартной технологии, принятой для электродов с фтористо-кальциевым типом покрытия, стержни электродов - из сварочной проволоки марки Св-08Н60Г8М7Т по ТУ- 14-1-1836 диаметром 4,0 мм. Диаметр калибрующей втулки для всех вариантов покрытия составлял 6,0 мм. Коэффициент массы покрытия (отношение массы покрытия е массе стержня) составил 38 + 2%. После естественно сушки при комнатной температуре в течение 18ч электроды прокаливали в камерной электрической печи при 320°С в течение 1.5 ч. Испытания электродов проводили в соответствии с ГОСТ 9466-75.

Сварочно-технологические свойства электродов с различными вариантами покрытий определяли с помощью экспертных оценок: три эксперта независимо друг от друга оценивали стабильность горения дуги, отделимость шлака и формирование валика наплавляемого металла и по шкале значимости каждого из этих параметров проставляли оценки по испытываемому варианту покрытия.

Наплавку проводили на тавровый образец из стали 10ГН2МФА в два слоя. На этой пробе проверялись как сварочно-технологи- ческие свойства, так и склонность металла, наплавляемого электродами с различными вариантами покрытия, к порообразованию определяли с помощью балльной шкалы, по которой наличие 10 пор размером более 0,3 мм на участке шва длиной 100 мм оценивали в 5 баллов. Увеличение или уменьшение количества пор на 2 шт, соответственно уменьшали или увеличивали оценку на 0,1 балла.

Для определения механических свойств металла шва сваривали пластины толщиной 18 мм. Механические свойства металла шва (табл.2) определяли согласно ГОСТ 9466-75, вырезая из сварного соединения образцы на растяжение (тип II по ГОСТ 6996-66) и на ударный изгиб (тип VI по ГОСТ 6996-66).

Для определения склонности к порообразованию тавровый образец подвергали рентгеновскому просвечиванию, и по полученному снимку определяли количество пор.

В табл.3 приведены данные по склонности к порообразованию (режим сварки во всех случаях был постоянным: ток 100- 120 А, напряжение на дуге 23-25 В).

В табл.4 приведены данные по химическому анализу металла, наплавленного электродами с различным составом покрытия. Согласно ГОСТ 9466-75 для проведения химического анализа производится

8-слойная наплавка размером 90 х 50 мм. Содержание углерода и серы определяли химическим путем из стружки, взятой с этой наплавки, кислород и азот определяли методом вакуумного переплава образцов, остальные элементы определяли на рентгеноспектральном анализаторе АР 72000.

Из приведенных результатов видно, что

металл, наплавленный электродами с покрытием по составам 1-3, отвечающим пределам содержания и соотношения СаСОз, СаМд(СОзЬ и ZrOa. имеет высокие механические свойства.

Из табл.2 видно, что пластические свойства - относительное удлинение и ударная вязкость - существенно выше в составах 1, 4 и 5 с оптимальным соотношением компонентов.

Таким образом, использование электродов с предложенным составом покрытия позволяет значительно повысить качество металла сварного шва при ремонтной сварке и наплавке низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса без проведения последующей термической обработки.

Формула изобретения

Состав электродного покрытия, содержащий мрамор, доломит, плавиковый шпат, марганец, никель и пластификатор, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества металла сварного шва и использованием в качестве стержня проволоки Св 08Н60Г8М7Т при ремонтной сварке и наплавке низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса без проведения последующей термической обработки за счет снижения склонности его к порообразованию, повышения механических свойств и улучшения сварочно-техно- логических свойств электродов при сварке в различных пространственных положениях, состав дополнительно содержит цирконо- вый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Мрамор45-50

Доломит14-17

Цирконовый концентрат6-8

Марганец2-5

Никель1-4

Пластификатор0,5-1,5

Плавиковый шпатОстальное,

.при этом соотношение между содержанием мрамора, доломита и цирконового концентрата составляет 1:(0,31-0,34):(0,15-0,16).

Таблица 2

Изобретение относится к сварке, в частности к сварочным материалам, применяемым при ремонтной заварке дефектов, возникающих при монтаже и эксплуатации оборудования из низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса. Цель изобретения - повышение качества шва при ремонте и наплавке низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса без проведения последующей термической обработки за счет снижения склонности его к порообразованию, повышения механических свойств и улучшение сварочно-технологических свойств электродов. Стержень электрода изготовлен из проволоки Св 08Н60Г8Н7 Т. Состав покрытия содержит, мас.%: мрамор 45 - 50

доломит 14 - 17

цирконовый концентрат 6 - 8

марганец 2 - 5

никель 1 - 4

пластификатор 0,5 - 1,5

плавиковый шпат - остальное для получения качественных швов при сварке в различных пространственных положениях между содержанием мрамора, доломита и цирконового концентрата должно быть соблюдено следующее соотношение 1/0,31 - 0,34/ : /1,13 - 0,16/. 4 табл.

Механические свойства металла шва

Оценка гвэрочно технологических свойств и склонности к порообраювэнию

ХИМИЧРСГИИ состав наплавленного металла

Т а б л и и э 3

Таблица 4