Состав покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла

 

Изобретение относится к сварке, в частности к покрытиям для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла. Этот состав позволяет улучшить экологические условия труда сварщиков, повысить качество сварных швов, уменьшить разбрызгивание электродного металла. Это достигается тем, что в состав покрытия вводят следующие компоненты, мас.%: маршаллит или тальк 18-20; тринатрийфосфат 1-3; хромпик 0,3-2; жидкое стекло 10-15; вода - остальное. 2 ил., 4 табл.

Изобретение относится к сварке, в частности к покрытиям для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла.

Известно покрытие (1) для защиты поверхности от налипания брызг электродного металла, содержащее компоненты в следующем соотношении, мас.

Тальк 25-35 Окись хрома 2-5 Хромовокислый калий 0,5-5 Жидкое стекло 8-15 Вода Остальное Однако данное покрытие не обеспечивает удовлетворительных экологических условий труда сварщиков, дорогостоящее, не обладает достаточной клейкостью, не прилипает к маслянистым поверхностям. Известно покрытие, содержащее тальк, тринатрийфосфат, окись хрома, декстрин и воду [2] Наиболее близким по составу компонентов является покрытие (3), содержащее, мас.

Маршаллит 20-25 Хромат калия 0,5-3 Декстрин 10-13 Тринатрийфосфат 2-5
Вода Остальное.

Однако и это покрытие имеет ряд недостатков. Не обеспечивает удовлетворительных условий труда сварщиков, а в случае попадания покрытия в зону сварки ухудшается качество сварного шва (соединения).

Целью изобретения является повышение качества сварных швов (соединений), улучшение экологических условий труда сварщиков, удешевление покрытия, уменьшение разбрызгивания электродного металла.

Указанная цель достигается тем, что в водный раствор маршаллита тринатрийфосфата и связующего вводится хромпик, а в качестве связующего жидкое стекло, при следующем соотношении компонентов, мас.

Маршаллит 18-20
Тринатрийфосфат 1-3
Хромпик 0,3-2
Жидкое стекло 10-15
Вода Остальное.

Вместо маршаллита может быть введен тальк.

Технология приготовления предлагаемого покрытия проста и не меняется по сравнению с технологиями для известных покрытий. Состав изготавливают путем смешивания порошкообразных компонентов (маршаллита, тринатрийфосфата, хромпика) и жидкого стекла с водой. Покрытие наносится с помощью краскораспылителя или кисти. После сварки покрытие легко удаляется.

Введение в данный состав уменьшенного количества талька и тринатрийфосфата совместно с жидким стеклом обеспечивает достаточное сцепление покрытия с металлической поверхностью, повышает коррозионную стойкость покрытия и позволяет исключить остродефицитный декстрин.

При взаимодействии железа с Na₃PO₄ образуется в первый момент кислощелочная реакция с преобладанием щелочных продуктов NaOH. В кислой среде устанавливается равновесие

Растворяясь в феррите металла шва (в случае попадания покрытия в зону сварного шва), хром повышает прочность металла шва (табл.1) за счет более высокого химического сродства к сере, чем железо. Хром связывает ее в тугоплавкий сульфид хрома, уменьшая вредное влияние серы и повышая стойкость швов против образования кристаллизационных трещин.

Кроме того, диоксид кремния SiO₂, и окись хрома Cr₂O₃, полученная в результате диссоциации (хромпика) бихромата натрия, обладающие высокой температурой разложения соответственно 1883 и 2613 К, повышают жаростойкость покрытия, т.е. увеличивают защитную способность покрытия от приваривания брызг расплавленного металла.

Бихромат натрия (натриевый хромпик) Na₂Cr₂O₇ вводится в количестве 0,3-2% Обладая относительно низкой температурой плавления, равной 883 К, бихромат натрия при попадании на него брызг расплавленного металла, имеющих температуру 2773-2973 К, мгновенно расплавляется с выделением свободного кислорода по реакции

Образующийся натрий хромовокислый имеет температуру плавления 1233 К. При попадании брызг металла расплавляется также с выделением свободного кислорода

В результате диссоциации (разложения) бихромата натрия выделяется щелочной металл натрий Na, обладающий низким потенциалом ионизации 5,14 эВ, что стабилизирует процесс горения сварочной дуги. При этом наблюдается струйный перенос расплавленного металла и мелкочешуйчатое равномерное формирование металла шва без пористости, зашлаковок и других дефектов. Кроме стабилизирующего действия бихромат натрия образует на поверхности капель расплавленного металла окисную пленку. Окисленная капля металла теряет возможность дальнейшего сцепления с основным металлом и скатывается с поверхности изделия.

Таким образом, введение в состав покрытия хромпика позволяет получить такое количество окислителя, что содержание Na₂Cr₂O₇ можно сократить до минимума 0,3-2% исключить окись хрома и тем самым значительно улучшить экологические условия труда сварщиков, даже при работе в закрытых емкостях без снижения защитных свойств покрытия.

Содержание вредных веществ в зоне дыхания сварщиков дано в табл.2.

Основной компонент маршаллита (талька) диоксид кремния SiO₂ с Т пл. 2770 К является флюсующей добавкой. Кремнийвосстановительный процесс происходит на стадии капли, когда металла и шлак имеет высокую температуру (до 3000 К) при сварке на форсированных режимах, что дополнительно позволяет повысить жаростойкость покрытия и его защитные свойства. Этот процесс выражается следующими формулами:

Таким образом происходит более интенсивное окисление углерода, что уменьшает его содержание в металле шва (табл.1) и приводит к повышению стойкости металла шва против образования холодных и кристаллизационных трещин, а также повышение ударной вязкости как при положительных, так и при отрицательных температурах.

Таким образом, наличие в составе покрытия следующих компонентов: SiO₂, Na₃PO₄, H₂O, Fe, Na₂Cr₂O₇, Na₂SiO₃ + K₂SiO₃ в оптимальных сочетаниях позволяет создать удовлетворительные экологические условия труда сварщиков, получить высокие механические свойства сварного шва (соединения), значительно улучшить технологические свойства покрытия, т.е. уменьшить разбрызгивание расплавленного металла, улучшить клейкость, возможность нанесения покрытия на маслянистые поверхности, повысить жаростойкость.

Составы покрытий приведены в табл.3.

Указанные составы покрытий наносят при помощи кисти на пластины размером 13х300х150 мм в один слой, сушат 30 мин. Сварку образцов выполняют автоматом АдПГ-500 с источником питания ВдУ-504 в среде углекислого газа с применением проволоки Св-10ГСМТ диаметром 1,4 мм при следующем режиме: I_св 350-360А, U_д= 34-35В, полярность обратная.

Опробование указанных составов защитных покрытий (табл.3) показало, что наилучшим комплексом свойства обладают составы 1, 2, 3, содержащие оптимальное количество предлагаемых компонентов.

Результаты эффективности применения покрытия (состав 2, табл.3) оценивали по количеству прилипших брызг к общему количеству брызг (табл.4). При использовании предлагаемого покрытия брызги не прилипли.

Стойкость сварных соединений против образования холодных трещин с применением нового покрытия выше стойкости соединений, выполненных с применением покрытия (3) и (2), показанных на фиг.1 и 2.

Формула изобретения

1. Состав покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла, содержащий тринатрийфосфат, маршаллит, соль щелочного металла кислоты на основе шестивалентного хрома, связующее и воду, отличающийся тем, что, с целью улучшения экологических условий труда, снижения разбрызгивания и улучшения качества сварных соединений, состав содержит в качестве связующего жидкое стекло, а в качестве соли щелочного металла - хромпик при следующем соотношении компонентов, мас.

Маршаллит 18 20
Тринатрийфосфат 1 3
Хромпик 0,3 2
Жидкое стекло 10 15
Вода Остальное
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что вместо маршаллита он содержит тальк в том же количестве.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4