Керамический флюс для сварки низколегированных высокопрочных сталей Советский патент 1993 года по МПК B23K35/362 

Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к керамическим флюсам для механизированной сварки низколегированных сталей.

Цель изобретения состоит в разработке керамического флюса для сварки низколегированных сталей повышенной прочности, который в сочетании с обычными низколегированными проволоками должен обеспечивать получение уровня ударной вязкости металла шва (определяемой на образцах с острым надрезом) не менее 70 Дж/см2 при температуре (-60) С, а также обладать отличными сварочно-технологическими свойствами в условиях одно- и многопроходной сварки, сварки в угол с повышенной скоростью (до 100 м/ч) и не содержать в своем

составе дефицитных и дорогостоящих компонентов.

Высокий коэффициент основности заявляемого флюса (В 2,7) обеспечивается относительно высоким содержанием в нем МдО и CaFa (составляющим в 2/3 флюса АНФ-6), а также СаО, содержащимся в вол- ластоните. Выбранные соотношения шлако- образующих компонентов флюса, отсутствие в нем карбонатов, а также наличие во флюсе активных раскислителей (алю- момагния, ферротитана, обеспечивают отличные сварочно-технологические свойства флюса в широком диапазоне режимов и условий сварки, в том числе при однодуго- вой сварке в угол со скоростью 100 м/ч, при выполнении горизонтальных швов на верти00

u

кальной плоскости, при величине сварочного тока до 900 А.

Использование во флюсе синтетического шлака - плавленого флюса АНФ-6 крупного помола (вместо плавикового шпата) позволяет снизить содержание фосфора во флюсе и, соответственно, в наплавленном металле.

Относительно небольшое количество глинозема в заявляемом флюсе (8-10%) практически не сказывается на процессе гранулирования флюсовой массы и не вызывает существенного увеличения гигроскопичности флюса.

Получение оптимальной структуры игольчатого феррита в металле шва при сварке под заявляемым флюсом обеспечивается главным образомчга счет комплексного микролегирования наплавленного металла титаном и бором, а также медью, позволяющей повысить растворимость бора в стали и тем самым расширить концентрацию бора в металле, исключая (или значительно уменьшая) при этом вероятность образования по границам аустенит- ных зерен сетки включений хрупкой боридной фазы, снижающей вязкость металла.

Введение в заявляемый флюс небольших количеств (около 1%) гематита, позволяет существенно повысить стойкость швов против образования кристаллизационных трещин. При этом достаточно низкое содержание кислорода в металле шва обеспечивается за счет введения во флюс микродобавок алюмомагния,

Количества титана, бора и меди в заявляемом флюсе выбраны из условий получения в направленном металле от 0,0 до 0,05% титана, от 0,002 до 0,007% бора., от 0,34 до 0,48% меди.

Для получения оптимальной концентрации марганца в металле шва в заявляемый флюс введен металлический марганец марки МпО в количестве от 0,8 до 1,8% (в зависимости от содержания марганца а проволоке).

Выбранные соотношения процентного содержания шлакообразующих и легирующих компонентов в заявляемом флюсе обеспечивают при сварке низколегированных сталей повышенной прочности с применением обычных стандартных низколегированных проволок получение заданной хладостойкое™ металла швов (Ан45 70 Дж/см2 при (-60)°С), в большинстве случаев превосходящей по этому показателю свариваемые низколегированные стали (10ХСД, 09Г2С и др.). При этом заявляемый флюс обладает отличными сварочно-технологическими свойствами в широком диапазоне режимов сварки, в том числе при сварке в угол и при выполнении горизонтальных швов на вертикальной плоскости, а также не содержит в своем составе дефицитных компонентов.

В табл. 1 приведены варианты состава заявляемого флюса.

Опытные партии этих флюсов изготавливались по обычной технологии с применением жидкого стекла в количестве 18-20% от массы сухой шихты флюса. Прокалка флюсов производилась в камерной садочной печи при температуре 600-700°С в течение 1-2 ч.

Под флюсами, состав которых приведем в табл. 1, были получены сварные соединения из сталей 09Г2С и 10ХСНД толщиной от .14 до 30 мм с применением сварочных проволок марок Св-ОбМХ, Св-08ХМ, Св-ЮНМХ. Св-08ГНМ диаметром 4 мм. Сварка производилась на постоянном токе обратной полярности на режимах: 1Св 700-900 A; Ug 32-37 В; VCB 30-32 м/ч.

Химический состав и механические характеристики металла швов, выполненных с применением девяти вариантов заявляемого флюса, приведены в табл. 2, 3 и 4.

Как видно из данных, приведенных в

табл. 1, 2, 3 и 4 и прилагаемого акта испытаний, требуемые механические характеристики металла шва ( 2; 70 Дж/см2 при температуре испытаний минус 60°С), а также отличные свэрочно-технрлогические

свойства флюса могут быть получены при использовании флюса заявляемого состава. Заявляемый флюс должен найти широкое применение для сварки металлоконструкций,изготавливаемых .из

низколегированных сталей повышенной прочности с применением широка распространенных в сварочном производстве стандартных проволок, что позволит повысить качество, надежность и долговечность

сварных металлоконструкций, работающих в условиях низких температур.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Керамический флюс для сварки низколегированных высокопрочных сталей, содержащий обожженный магнезит, синтетический шлак типа флюса АНФ-6, оксид алюминия, волластонит, гематит, металлический марганец, ферротитан, ферробор,

отличающийся тем, что. с целью повышения хладостойкое™ металла шва и улучшения сварочно-технологичееких свойств флюса при сварке с использованием стандартных сварочных проволок, флюс дополнительно содержит медный порошок

алюмомагний при следующем соотношеи компонентов флюса, мол.%: Обожженный

магнезит26,0-34,0

Плавленый

флюсАНФ-636,0-45,0

Глинозем8,0-10,0

Волластонит13,0-19,0

Гематит0,5-0,9

Металлический

0

марганец0,8-1,8

Ферротитан

(Т 67%)0,5-2,5 Ферробор (В - 20%) 0,1-1,1 Медный порошок0,2-0,8

Алюмомагний0,1-0,2

при этом отношение процентного содержания во флюсе титана к бору выбрано в пределах 1,67-41,9, меди к бору - 1,36-40,0 и гематита к алюмомагнию 2,5-7,5.

Использование: сварка металлоконструкций, изготавливаемых из низколегированных сталей повышенной прочности. Керамический флюс содержит магнезит обожженный, плавленый флюс АНФ-6, глинозем, волластонит, марганец металлический, ферротитан, ферробор. медь, гематит и алюмомагний при следующем соотношении компонентов, мас.%: магнезит обожженный 26,0-34,0; плавленный флюс АНФ-6 36.0-45,0; глинозем 8,0-10.0; волластонит 13,0-19,0; гематит 0.5-0,9; марганец метал лический 0,8-1,8; ферротитан (TI - 67%) 0,5- 2,5; ферробор (В 20%) 0,1-1,1; медный порошок 0,2-0,8; алюмомагний 0.1-0,2. При этом отношение процентного, содержания во флюсе титана к бору выбрано в пределах 1,67-41,9, меди к бору 1,36-40,0 и гематита к алюмомагнию 2,5-7,5. 3 табл. :ц

Примера и и е. Т|. 8, Си. гематит, AlMg - процентное содержание во флюсе титан, бора, медного пороше, гематита, алюмомагния соответственно..

Таблица 1

Т 6лиц«2

; П р и м е ч а и и е. Приведены результаты испытаний не менее трех образцов на ударный изгиб, тип 1Х (с острым надрезом). В числителе показаны минимальные и максимальные, а в знаменателе - средние значения ударной вязкости.

Таблица 3

Т а б л и ц а 4

Механические характеристики металла швов при сварке с применением вариантов заявляемого флюса

Примечание. Приведены средние результаты испытаний не менее трех образцов.