Состав электродной проволоки

 

СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОЙ ПРОВОЛОКИ , преимущественно для механизированной сварки вертикальных швов с i принудительным формированием под слоем расплавленного шлака, состоящий из основы в виде стержня из низколегированной стали и флюсующей активирующей составляющей, находящейся в каналах металлической основы и содержащей двуокись титана, окись.магния , двуокись кремния, фтористый кальций, окись калия и окись натрия, отличающийся тем, что, с целью повьш1ениястабильности процесса дуговой сварки, улучшения формирования швов и повьшенця механических свойств, сварных соединений, в том числе работающих при отрицательных температурах, состав, флюсующей составляющей дополнительно содержит двуокись марганца, окись железа,ферротитан, ферромарганец., при следующем соотношении компонентов состава проволоки, мас.%: Двуокись титана 0,75-6,0 Окись магния 0,3-3,6 Двуокись кремния 0,015-2,64 Фтористьй кальций 0,3-3,6 Окись калия 0,01-0,4 Окись натрия 0,02тО,5 Двуокись марганца 0,24-3,12 Окись железа 0,08-1,53 Ферротитш 0,012-1,41 Ферромарганец 0,01-1,9 Низколегированная сталь стержня Остальное /) при этом суммарное количество двуокиси марганца и окиси железа взято в следующих пределах: 0,4- МпО.2 + Ре20з 3,8%, а соотношение суммарного количества ферротитана и ферромарганца к суммарному количеству двуокиси марганца и окиси железа взято м в пределах О 1 F li l-fеМп МпОг+ Ре,,0э

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Al у (19) (И) (51) 4 В 23 К 35/365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

FeTi + Рейп оу1 (— — — — — —.— (Оэ?.

ИпО г+ Fei Оэ

1,85-4,5

0,5-1,5

0,5-1,5

1,5-5,0

0,3-1,4

0,2-0;8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21)3648424/25-27 (22) 22.07.83 (46) 07.07.89. Бюл. № 25 (71), Институт электросварки им.Е.О.Патона (72) Н.М.Воропай, Л .N.Бельфор, Б.Ф.Лебедев, В.В.Иищанин и А.С.Ананьев (53) 621.791.042.4(088.8) (54)(57) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОЙ ПРОВОЛОКИ, преимущественно для механизированной сварки вертикальных швов с принудительным формированием под слоем расплавленного шлака, состоящий из основы в виде стержня из низколегированной стали и флюсующей активирующей составляющей, находящейся в каналах металлической основы и содержащей двуокись титана, окись магния, двуокись кремния, фтористый . кальций, окись калия и окись натрия, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности процесса дуговой сварки, улучшения формирования швов и повышения механических свойств. сварных соединений, в том числе работающих при отрицательных температурах, состав, флюсующей

Изобретение относится к сварке, в частности к сварочным материалам, а именно к составу электродной проволоки, преимущественно для механизированной дуговой сварки вертикальных швов с принудительным формированием под слоем расплавленного шлака.

Известен состав электродной проволоки для механизированной наплавки

2 . составляющей дополнительно содержит двуокись марганца, окись железа,ферротитан, ферромарганец. при следующем соотношении компонентов состава проволоки, мас.7.:

Двуокись титана 0,75-6,0

Окись магния 0,3-3,6

Двуокись кремния 0,015-2,64

Фтористый кальций 0,3-3,6

Окись калия 0,01-0,4

Окись натрия 0,02т0,5

Двуокись марганца 0,24-3,12

Окись железа 0,08-1,53

Ферротитан 0,012-1,41

Ферромарганец 0,01-1,9

Низколегированная сталь стержня Остальное при этом суммарное количество двуокиси марганца и окиси железа взято в следующих пределах: 0,4 МпО +

+ Fe<0>43,8Х, а соотношение суммарного количества .ферротитана и ферромарганца к суммарному количеству двуокиси марганца и окиси железа взято в пределах в среде защитных газов, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.7.:

Феррохром

Ферромарганец

Графит . Двуокись титана

Окись магния

Полевой шпат

1131121

Фтористый кальций

Стальная леги0,15-0,3 рованная металлическая основа Остальнбе

Однако известный состав не обес.печивает стабильного процесса сварки под слоем расплавленного шлака, и, как следствие этого, имеют место неравномерное формирование швов и низкие механические свойства сварно10

Целью изобретения является повышение стабильности процесса дуговой сварки, улучшение формирования швов и повышение механических свойств сварных соединений, в том числе работающих при орицательных температурах.

55 го соединения.

Известен также состав электродной проволоки, преимущественно для сварки в среде защитных газов, состоящий из основы в виде стержня из низколегированной стали, флюсующей активирующей добавки, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 20

Двуокись титана 30-80

Окись магния 5-3О

Двуокись кремния 2-20

Окись алюминия 1-.1 2

Двуокись циркония О, 17-5 25

Фтористый кальций 1,33-16,7

Окись калия 0,13-3

Окись натрия О, 16-3,7

Низколегированная сталь стержня Остальное 30

Недостатками приведенного состава электродной проволоки является невозможность дуговой сварки под слоем расплавленного шлака. Из-за повышенной жидкотекучести шлака, образующегося при плавлении электродной проволоки, он вытекает под нижнюю кромку формирующего ползуна, что не позволяет поддерживать глубину шлаковой ванны, необходимую для дуговой свар- )0 ки под слоем расплавленного шлака..

Кроме того, проволока указанного состава при вертикальной сварке с при, нудительным формированием не обеспечивает качественного формирования швов и требуемых механических свойств в том числе ударной вязкости при отрицательных температурах. Поэтому применение данной проволоки возможно только при многопроходной. сварке

50 вертикальных соединений.

Дпя этого в составе электродной проволоки, состоящем иэ основы в виде стержня из низколегированной стали и флюсующей активирующей составляющей, находящейся в каналах металлической основы и содержащей двуокись титана, окись магния, двуокись кремния, фтористый,кальций, окись калия и окись натрия, состав флюсующей составляющей дополнительно содержит двуокись марганца, окись железа, ферротитан, ферромарганец при следующем соотношении компонентов состава проволоки, мас.7:

Двуокись титана 0;75-6,0

Окись магния 0,3-3,6

Двуокись кремния 0,015-2,64

Фтористый кальций . 0,3-3,6

Окись калия 0,01-0,4

Окись натрия 0,02-0 5

Двуокись марганца 0,24-3 „12

Окись железа 0,08-1,53

Ферротитан 0,012".1,41

Ферпомарганец 0 01-1,9

Низколегированная) сталь стержня 0cтальное при этом суммарное количество двуокиси марганца и окиси железа взято в следующих пределах:

0,4 < МпО + Fe O 63,87, а соотношение суммарного количества ферротитана и ферромарганца к суммарному количеству двуокиси марганца и окиси железа взято в следующих пределах

I а РеТ1. + РеМп с О, 7

° mO + Fe О

Низколегированная сталь стержня содержит углерод, марганец, кремний, железо при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Углерод 0,5-0,)2

Марганец 1,2-2,5

Кремний 0,02-0 95

Железо Остальное

Такое соотношение компонентов позволяет получить состав шлака, вязкость и интервал кристаллизации которого обеспечивают стабильность процесса дуговой сварки под слоем рас-. плавленного шлака, Газы, выделяющиеся с торца электрода при его плавлении, создают газовую прослойку между концом электрода и металлической ванной, благодаря чему дуговой процесс не переходит в шлаковый.

5 11311

Введение двуокиси марганца (Mn0— т пиролюзит) в проволоку способствует более интенсивному окислению кремния, титана, серы, фосфора и других элементов, обеспечивает переход окис5 лов этих элементов в шлак, а также легирование металла шва марганцем.

Кроме того, введение МпО в проволоку повышает температуру капли жидкого металла на торце электрода, интенсифицирует выделение газов, создающих полость под слоем расплавленного шлака. Увеличение количества двуокиси марганца МпО свыше З приводит к повышенному содержанию Мп в металле шва и, следовательно, к ухудшению механических свойств сварного соединения.

В состав электродной проволоки со- 20 вместно с МпО введена окись железа (Fe 0 3 — гематит) в количестве 0,08l 53X.

Наличие в проволоке окиси железа совместно с двуокисью марганца спо- 25 собствует выделению дополнительного тепла в зоне дуги, повышает температуру металлической и шлаковой ванн, что обеспечивает более полное протекание окислительно-восстановительных реакций в сварочной ванне, повышает жидкотекучесть шлака, увеличивает температурный интервал, позволяет .применять при вертикальной сварке с принудительным формированием высокоосновные шлаки, способствующие де35 сульфации и дефосфации металла шва и уменьшению количества неметаллических включений в нем, Увеличение количества двуокиси 40 марганца совместно с окисью железа более 3 8Х вызывает некоторое выгорание легирующих элементов (Si,Мп, Tiи др.), увеличивает время существования сварочной ванны в жидком состоянии. Вследствие этого возможно подтекание расплавленного металла под нижнюю кромку формирующего ползуна и понижение механических свойств сварного шва и околошовной зоны.Для компенсации выгорания титана и мар --,-.. ганца в металле шва в состав электродной проволоки дополнительно введены ферротитан и ферромарганец в количестве 0 012-1,41Х и 0,01-2,1Х соответственно и при следующем оптимальном соотношении суммарного количества двуокиси марганца и окиси железа:

z FeTi + FeMn. у

МпО + Ге О

При соотношении компонентов менее 0,1 металл шва в недостаточной степени легирован титаном и марганцем. Соотношение компонентов более

0,7 приводит к снижению ударной вяз- кости металла шва при отрицательйых температурах.

Указанный выше состав электродной проволоки при сварке вертикальных швов с принудительным формированием обеспечивает стабильное горение дуги под слоем расплавленного шлака, хорошее формирование швов, легкую отделимость шлаковой корки и высокие

l механические свойства металла шва и околошовной зонь|, в том числе ударную вязкость при отрицательных температурах.

Для определения механических свойств металла шва образцы из стали 09Г2С толщиной 20 мм без разделки кромок с зазором 12 мм сваривали в стык за один проход. Сварку производили на автомате А 1381 с источником питания ВДУ-100! проволоками диаметром 2 мм на режиме I = 400-450 А, Б 4 = 32 В. Механические свойства образцов, вырезанных из металла швов, заваренных опытными проволоками (табл.l) приведены в табл.2 °

Металлографическими исследованиями установлено, что в металле швов . отсутствуют трещины, поры, шлаковые включения и другие дефекты.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что предлагаемый состав электродной проволоки для механизированной сварки позволяет получить механические свойства сварных. соединений на требуемом уровне.

Применение данной электродной проволоки в промышленности позволяет расширить область применения механизированной сварки в СО .

Ожидаемый экономический эффект при внедрении автоматической сварки вертикальных стыков с принудительным формированием электродной проволокой предлагаемого состава взамен электродной. проволоки AII-AH2, выбранный в качестве прототипа, составит 300400 руб. на тонну наплавленного металла. о» о л о О о(" с»

Ф (с» (4 о

Ф

СО с»\ сЧ N оо л

СЧЛ О

» сс — о.Ф

О сЧ О

o— - o

1 (с» сЧ

»» \

<оо — oo

1-»! (»»

»О сЧ О о с» ((( ((с»

I(О с(О

OeN о-о с»

1 Ю

СЧ <

СЧ Ф сп о о о (6

СЧ»О

»сс о о ооо

»l . о о ооо о н

М (Ч (с» (I1

CO

Ю сЧ с» о л сс .Ф с ъ

О. О- осчо

О 1

»О С С») (noo

СО сс(I

1

1 (l

1

1

1 о л

1 (.» сс(Ю сс !

»СЬ О

° »» о о с») Ю .Ф

»Q N с»((Ч л

Л(О О

Ch

С 4»Г\ CO с(с сс

CO CO О\ (» о

»(4 И

Х (((v x о v

v o

»п сч о о- л ооо

Ф Ж х о

4((С

v v

Э б) с(сЧ а) сч

С4

»СЪ О» ооо И l

I I (! э о

Qxvoe ихние о о

С»> Ж (4 М Ц С с

Ф и

I (3, о о

v a

Я

1

Ж

1(1»4

О сл

1 о

Ф

О

А Я (»I

Е 1 D

1 сЧ вЂ” — (nсс ю с»(»»1

Ол — нъО

Ооооо

СО

COW 01СЧ сч о о—

-ooo оооо сЧ с 4 Ф с»(»» — ooo

O О о С (» (а

СЧ О О О

w»n»n л оо-о оооо

cQ (с» ео-о

° ° оооо с (о лао

° л о с(о о сч с Ъ вЂ” О» СЧ оооо

»(4»О

»СС О О »Сс

A л сч»n о (О О» сО О» с(»л с(- Лсч

° » оооо л л О1 О О

СО ООО

° ° оо-СЧ С1 Чѻѻ О С

1)31121

Таблица 2

Ударная вязкость при температуре, ДЖ/см

Образец

Относительное

Относительное

Предел текучести, МПа

Предел прочности

МПа сужение, 7. удлинение, %

-400 Ñ

-60 С

+20 С -20 С

534

56,7 98 52

28,2

Редактор Л.Письман Техред M.Моргентал

Заказ 4782 Тираж 892 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор Н. Король

Производственно-издательский комбинат "Патент". г.Ужгород, ул. Гагарина,!01

1 521

2 435

3 453

4 479

5 470

6 472

7 488

Прототип 4)2

586

518

53)

562

532

524

574

28,3

32,7

32,8

29,3

32,2

32,5

33,3

62,6

65,8

64,6

58,7

64., 1

63,8

65,5

132 98

129 8)

156 121

143 1) 3

115 ° 104

120 )О)

)68 155

47

64

94

72

58

69

124

39

43

63

38

42