Материал для сварки никеля Советский патент 1993 года по МПК B23K35/36 

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к составам шихты порошковой проволоки, предназначенным для дуговой сварки в защитных газах конструкционных материалов, преимущественно никеля.

Целью изобретения является повышение прочностных свойств и коррозионной стойкости металла сварного шва.

Цель достигается тем, что в известных составах сварочных материалов, содержащих карбид титана, зерна его покрывают одним из галогенидов лития, калия, натрия кальция в количестве 2-6% от массы карбида титана. При этом, если материал используют в качестве шихты порошковой проволоки, он содержит 4-6% мае. карбида титана, никель - остальное.

Если материал используют в качестве флюса, то он содержит, мас.%; 110-20 мрамора, 15-20 глинозема, 60-70 плавикового шпата и 1-7 карбида титана.

В случае использования материала в качестве электродного покрытия, он содержит, мас.%: 40-50 Мрамора, 30-40 плавикового шпата, 3-7 полевого шпата, 1- 3 двуокиси титана, 2-4 бентонита и 8-16 карбида титана.

При сварке названные галогениды образуют, испаряясь, газовое облако вокруг зерен карбида титана, из-за чего карбид титана окисляется при более высоких температурах. Благодаря этому, в металл шва переходит большее количество карбида титана, что повышает антикоррозионные

00

О 00 СЛ

ю

свойства металла шва и его прочностные показатели.

Проведенные исследования показали, что содержание галогенида покрывающего зерна карбида титана, в составе сварочных материалов менее 2% не дает повышение прочностных свойств металла сварного шва и его коррозионной стойкости, как и содержание его выше 6%.

С целью определения возможности ис- пользования вышеуказанных галогенидов для покрытия зерен карбида титана, были проведены исследования по влиянию галогенидов на термостойкость карбида титана.

Исследования проводились на дерива- тографе (производство Венгрия). Навески порошка карбида титана (10 мг), зерна которого покрыты вышеуказанными галогенида- ми щелочно-земельных металлов, нагревали при постоянном темпе темпера- турного нагруженйя (100°С/мин). Одновременно регистрировали изменение массы первоначальной навески Am, температуры Т и дифференциальные изменения мас

сы и температуры.

Начало интенсивного окисления карбида титана отмечено с 370°С (с изменением массы первоначальной навески более 35%). .

Галогенид смещал температуру термо- стойкости карбида титана в область 575-620°С, которая и принималась как температура термостойкости карбида титана.

На нижеприведенных термогравиметрических кривых (фиг.1-11) показаны ре- зультаты проведенных исследований. Как видно из термогравиметрических кривых действия галогенидов на термостойкость карбида титана эквивалентны. На основании этого отработку предлагаемого состава шихты порошкообразной проволоки проводили с одним из галогенидов -фторидом натрия.

При отработке предлагаемого состава шихты порошковой проволоки с содержани- ем фторида натрия, покрывающего зерна карбида титана, в количествах, соответствующих как граничным значениям его, приведенным в формуле изобретения, так и средним значениям и значениям, выходя- щим за заявляемые пределы.

В табл.1 приведены опробованные составы шихты порошковой проволоки (составы 1-5). Порошковые проволоки диаметром 2,5 мм изготавливали в лабораторных условиях на волочильной установке из никелевой ленты марки НП-2 (ГОСТ 492-73) толщиной 0,5 мм и шириной 11,6 мм. Волочение выполняли за шесть проходов при

0

5 0

5

п

0

5 0

5 0

5

диаметрах фильер (мм): 3,7; 3,3; 3,1; 2,9; 2,7 и 2,5. Основа шихты порошковой проволоки

- никелевый электролитический порошок (ГОСТ 9722-79).

Опробование проводили при сварке образцов из никеля марки НП-2 толщиной 5,0 мм. Сварку осуществляли с двух сторон на постоянном токе обратной полярности при силе сварочного тока 300-330 А, напряжении на дуге 18-20 В, скорости сварки 23 м/ч и расходе защитного газа - аргона - 7,5-9,5 л/мин.

Полученные сварные образцы подвергались прочностным и коррозионным испытаниям в расплаве едкого натра. Результаты испытаний представлены в нижеследующей табл.2. .

Как видно из результатов испытаний (табл.2) при содержании в шихте порошковой проволоки фторида натрия, покрывающего зерна карбида титана в пределах, указанных в формуле изобретения, повышаются предел прочности, ударная вязкость и твердость, а скорость коррозии снижается. При выходе же содержания фторида натрия в шихте порошковой проволоки за заявляемые пределы цель изобретения не достигается.

При отработке предлагаемого флюса были опробованы составы с содержанием фтористого натрия, покрывающего зерна карбида титана, в количествах, соответствующих как граничным значениям его, приведенных в формуле изобретения, так и. средним значениям, выходящим за заявляемые пределы.

В табл.3 приведены опробованные составы предлагаемого флюса (составы 1-5).

Вышеуказанные составы были опробованы при сварке образцов из никеля НП-2 толщиной 10 мм.

Перед сваркой керамический флюс прокаливали при температуре 350°С в течение 1ч.

В качестве электрода использовалась никелевая проволока диаметром 4,0 мм. Сварку проводили постоянным током обратной полярности при силе сварочного тока 520-530 А и напряжении на дуге 30-32 В.

Полученные образцы подвергались прочностным испытаниям и испытаниям на скорость коррозии в концентрированных натриевой и калиевой щелочах. Результаты испытаний представлены в нижеследующей табл.4.

Как видно из результатов испытаний,

при содержании в флюсе фтористого на-1 трия, покрывающего зерна карбида титана, в пределах, указанных в формуле изобрете ния, повышаются предел прочности и ударная вязкость металла сварного шва, а скорость коррозии снижается. При выходе же содержания фтористого натрия в флюсе за заявляемые пределы цель изобретения не достигается.

При отработке предлагаемого состава электродного покрытия с содержанием фторида натрия, покрывающего зерна карбида титана, в количествах, соответствующих как граничным значениям его, приведенным в формуле изобретения, так и средним значениям и значениям, выходящим за заявляемые пределы.

В табл.5 приведены опробованные составы электродного покрытия (составы 1-5). В качестве стержней применялась проволока марки НП-2 диаметром 4,0 мм. Перед сваркой электроды прокаливали при температуре 350°С в течение 1 ч. Опробование проводили при сварке образцов из никеля марки НП-2 толщиной 4,0 мм, Сварку осуществляли постоянным током обратной полярности при силе сварочного тока 160-200 А и напряжении на дуге 28-32 В.

Полученные сварные образцы подвергались прочностным и коррозионным испытаниям в расплаве едкого натра. Результаты испытаний представлены в табл.6.

Как видно из результатов испытаний, при содержании в электродном покрытии фторида натрия, покрывающего зерна карбида титана, в пределах, указанных в формуле изобретения, повышаются предел прочности, ударная вязкость и твердость, а скорость коррозии снижается. При выходе же содержания фторида натрия в покрытии электрода за заявляемые пределы цель изобретения на достигается.

Преимущества предлагаемого, сварочного материала заключаются в том, что он

0

5

благодаря покрытию зерен карбида титана вышеуказанными галогенидами, повышает термостойкость карбида титана при сварке, чем увеличивает переход последнего в металл шва и тем самым повышает его прочностные свойства (предел прочности, ударную вязкость и твердость в среднем на 12-15%, 12-13% и 11-13% соответственно) и снижает скорость коррозии металла шва в расплаве едкого натра. Это же, в свою очередь, позволит повысить стойкость сварных изделий, полученных с применением электродов с предлагаемым составом покрытия, при эксплуатации в расплавах едкого натра.

Формула изобретения,

1. Материал для сварки никеля, содержащий карбид титана, отличают, и и с я

тем, что, с целью повышения прочностных свойств и коррозионной стойкости металла сварных швов, зерна карбида титана покрыты одним из галогенидов лития, калия, натрия, кальция в количестве 2-6% от массы

карбида титана.

2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что при использовании его в качестве шихты порошковой проволоки он содержит 4-6% карбида титана, никель - остальное.

3. Материал по п. 1,отличающийся тем, что при использовании его в качестве флюса, он содержит 10-20% мрамора, 15- 20% глинозема, 60-70% плавикового шпата и 1-7% карбида титана.

4. Материал по п. 1, от л и ч а ю щ и и с я тем, что при использовании в качестве электродного покрытия он содержит 40-50% мрамора, 30-40% плавикового шпата, 3-7%. полевого шпата, 1-3% двуокиси титана,

2-4% бентонита и 8-16% карбида титана;

Сущность изобретения: сварочный материал содержит карбид титана. Зерна карбида титана покрыты одним из галогенидов лития, калия, натрия, кальция в количестве 2-6% от массы карбида титана. Сварочный материал может быть использован виде шихты порошковой проволоки, флюса или электродного покрытия. Шихты порошковой проволоки содержит 4-6% карбида титана, никель остальное. Флюс содержит, мас.%: мрамор 10-20, глинозем 15-20, плавиковый шпат 60-70, карбид титана 1-7. Электродное покрытие содержит, мас.%: мрамор 40-50; плавиковый шпат 30-40, полевой шпат 3-7, двуокись титана 1-3, бентонит 2-4, карбид титана 8-16. Материал позволяет повысить прочностные свойства и коррозионную стойкость металла шва. 3 з.п.ф-лы, 11 ил., 6 табл. в

Составы шихты порошковой проволоки, опробованные при сварке деталей из никеля марки НП-2

Таблица 1

Таблица 2

Результаты прочностных и коррозионных испытаний никелевых сварных образцов, полученных при сварке в среде аргона, опробованными порошковыми проволоками

ТаблицаЗ Составы керамического флюса, опробованные при сварке деталей из никеля НП-2

Т а б л и ц а 4

Влияние содержания в флюсе фтористого натрия, покрывающего зерна карбида титана, на прочностные показатели металла сварочного шва и скорость его коррозии в концентрированных расплавах калиевой и натриевой щелочей

Составы электродного покрытия, опробованные при сварке деталей

из никеля марки НП-2

Таблица 5

Таблица б

200 W 600 800 ПС Фиг. 11