Керамический флюс для сварки низколегированных высокопрочных сталей

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 23 К 35/362

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 О (21) 4924709/08 (22) 19.02.91 (46) 23.08.93. Бюл. N. 31

° (71) Киевское представительство Курганского филиала Советско-шведского совместного предприятия "Хорос" (72) Д, M. Кушнерев и А. M. Зарубин (73) Киевское представительство Курганского филиала Советско-шведского совместного предприятия "Хорос" (56) Авторское свидетельство СССР

Nò 1298029, кл. В 23 К 35/362, 1985.

Патент США М 4764224, кл, В 23 К 35/34, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N. 1784426, кл. В 23 К 35/362, 1989.

Авторское свидетельство СССР

М 1706818, кл. В 23 К 39/362. 1985.

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/см при температуре(-60) С, атакже обладатьотличными сварочно-технологическими свойствами в условиях одно- и многопроходной сварки, сварки в угол с повышенной скоростью (до 100 м/ч) и не содержать в своем

„„ Ж ÄÄ 1836203 АЗ (54) КЕРАМИЧЕСКИЙ ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ

НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ (57) Использование: сварка металлоконструкций, изготавливаемых иэ 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.0(,: 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 металлический 0;8-1,8; ферротитан Pi - 67 ) 0,52,5; ферробор (В = 20 g 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. составе дефицитных и дорогостоящих ком- понентов.

Высокий коэффициент основности заявляемого флюса (В = 2,7) обеспечивается относительно высоким содержанием в нем

МдО и СаРг (составляющим в 2/3 флюса

АНФ-6), а также СаО, содержащимся в волластоните. Выбранные соотношения шлакообразующих компонентов флюса, отсутствие в нем карбонатов, а также наличие во флюсе активных раскислителей (алюмомагния, ферротитана. обеспечивают отличные сварочно-технологические свойства флюса в широком диапазоне режимов и условий сварки, в том числе при однодуговой сварке в угол со скоростью 100 м/ч, при выполнении горизонтальных швов на верти1836203 вается эа счет введения во флюс 35 микродобавок алюмомагния, Количества титана, бора и меди в заявляемом флюсе выбраны иэ условий получения в направленном металле от 0,02 до

0,05% титана, от 0.002 до 0.007 бора, от 40

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 зави- 45 симости от содержания марганца в проволоке).

Выбранные соотношения процентного содержания шлакообразующих и легирующих компонентов в заявляемом флюсе обес- 50 печивают при сварке низколегированных сталей повышенной прочности с применением обычных стандартных низколегированных проволок получение заданной хладостойкости металла швов (Ан4ц «70 55

Дж/см при (-60) С), в большинстве случаев превосходящей по этому показателю саариваемые низколегированные стали (10ХСД, 09Г2С и др.), При атом заявляемый флюс обладает отличными сварочно-технологичекальной 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 образомэа 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 аустенитных 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 обеспечи5

30 скими 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 18-207(, 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 приведен в табл, 1, были получены сварные соединения из сталей 09Г2С и 10ХСНД толщиной от

14 до 30 мм с применением сварочных проволок марок Св-08МХ, Св-08ХМ, Св-10НМХ.

Св-08ГНМ диаметром 4 мм, Сварка производилась на постоянном. токе обратной полярности на режимах: I< 700 — 900 А; Ug

32 — 37 В, Vca 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 (Ан б «70 Дж/см при температуре испытаний минус 60 С), а также отличные сварочно-технологические 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 широко распространенных в сварочном производстве стандартных проволок, что позволит повысить качество, надежность и долговечность сварных металлоконструкций, работающих в условиях низких температур.

Формула изобретения

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 хладостойкости металла шва и улучшения сварочно-технологических свойств флюса при сварке с использованием стандартных сварочных проволок, флюс дополнительно содержит медный порошок

1836203 марганец 0,8-1,8

Ферротитан (т = 67 ) 0,5-2,5

Ферробор (В - 20 k) 0,1-1,1

5 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

10 гематита к алюмомагнию 2,5-7,5. и алюмомагний при следующем соотношении компонентов флюса, мол. :

Обожженный магнезит 26,0-34,0

Плавленый флюс АНФ-6 36,0-45,0

Глинозем 8,0 — 10„0

Волластонит 13,0-19,0

Гематит 0,5-0,9

Металлический

Таблица 1

Массовая оля компонентов во люсе. по составам

Компонент

35,4 24.15

Зг.О 49.0

7.О 1З,О

21О 1 ОO

Î3 !.1

28О

37,6

11,О !

7.0

0.9

28.О

40.3

8.О

18,0

0,5

31,0

41.0

9,О

15.0

0.9

31,65

36.0 ! о.о

19,0

0,9

26:О

45,0

8.О

17.6

0,6.

34.0

36.79 ! о.î

1З.О

0.5 зо,о

40,0

9.O

16.0

О,7

Магнезит обожженный

Плавленый флюс АНФ-б

Глинозем

8олпастонит

Гематит

Марганец металлический

Ферротитан PÏ 67;6) .. Ферробор (8 201Ц

Медный порошок

All lOMOH Sf HMA

Tl/8

Со/8

Гематит/AIM

1,3

0.65

0.1

0,2

0,2

32.5

10.0

4,5

t.9

2.5

0.1

0,9

О.t

45,0

9.0 1.0

0.4 I.2

О.t

0,05

1,12

0.24

22 О

0.5

2,6

0.05

0.9

0.25

174,2

90,0

1.2

1.5

2,5

0.2 0.8

0.2

41 9

40.0

2,5

1,08

0.5

1,1

0.3.

0,12

1.67

1,36

7,5

1.8

2,5 !.0

0.3

0.1

8.37

15.0

4.54

1,55

t,5

- 0.6

0,5

0,15

10,5

4,17

4.66

0,8

0.5 . 0.6

0.8

0.1

2,79

6,66

6.0

l! р и м е я а и и е. Tl, 8, Со, гематит, Aimg - процентное содерягание во флюсе титана, бора, медного пороптав, гематита. алюмомагния соответственно.

Таблиц ° 2

Массовал опл элементов в металле гыва

Основ- Проволока ной меСостав флюса

Со

Мо

Sl

Мп талл

0.08

0.29

0.19 .

0.31

0,I8

0,07

0.29 0.20

0.53

0.21

О:20

0,29

0.09

0,29

0.06

1 .1

2

3

3

3

4

5

7

09Г2С

09Г2С

1ОХСНД

1ОХСНД

1ОХСНД

09Г2С

09Г2С

09Г2С

IОХСКД

1ОХСНД

10ХСНД

1ОХСНД

09Г2С

09Г2С

IОХСНД

09Г2С

09Г2С

09Г2С

Св-08ГНМ

Cs-08МХ

Св.08ГНМ

Св-08МХ

Св-10НМА

СвО8ГНМ

Cs-10Н МА

Св-OSMX

Св-08ГНМ

Св.08ХМ

Cs-1OHMA

Св-08ГНМ

С -О8МХ

Св-10НМА

Своа ГНМ

Св-08ГНМ

СвО8ГНМ

Св-081 HM

0,09

0.10

0.09

0.11

0.10

0,09

0,09

0.10

0.09

0,10

0,11

0.09

0,09

0.08

0.09

0.11

0,07

0.008

I.4á

1.39

1,41

1,45

1.44 !.45

1.41

1.43

1,40

1,39

1,41

1.40

1.43

1,42

1.45

1.3!

1,40

1,58

0,26

0,28

О;23

0,30

0.31

0,29

0,28

0,24

0,27

0,22

0,23

0,20

0.18

О!9

0.30

0.35

0.28

0.34

0.58 сл.

0.61

0.24

0.74

0,60

0.68

0,71

0.21

О. 69

0.73 сл.

О. 63

0.60

0.59

0.60

0.61

0.36

0.40

0.39

0.37

О,З8

0.32

0,40

0.36

0.39

0.37

0.38

0.41

О. 37

0.38

0.40

0.39

0.37

0,02

0.02.

0,02

0.05

0.05

b.03

0.04

0.03

0.04

0,03 о,оз

0,02

002 аог

0.05

0.06

0.01

0,05

0.003

0,003

0.003

0,006

0,006

0.003

0,003

0.003

0.003

0.003

0.004

0.002

0.002

0,007

0.002

0,005

0,002

0.42

0.40

0.41 о.зз

0.32

0.39

0.40

0.41

0.38

0.40

0.39

0.34

0.36

0.40

0.48

0,52

0,10

0.50

О 008 0.009

0.008

O,ОО9

O,ÎÎ9

0,ОО7

0.008

0.009

0.009

0.009

0, 008

0,009

0.010

О. 008

0,009

0,0!1

0.010

0.009

0.018

0,020

0.019

0.020

0.018

0,017

0.020

0.020

0.0 18

0,020

0.018

0,020

0.019

0,018

0.020

0,021

0.02!

0,020

1836203

Таблица 3

Ударная вязкость металла швов и оценка технологических свойств вариантов флюса

Технологические свойства флюса

Ан4в, Дж/см при температуре испытаний, Проволока

Состав флюса

Основной металл

-60

-70 ори сварке в угол

/Vce

" 100 м/ч/ и и сва ке встык формирование отделимость шлака швов

Отличи.

106 — 121

92 — 103

Отличи. Отличн.

09Г2С Св-ОВГНМ

115,2

93 — 99

96,6

107 — 119

98.4

80-- 91

84,9

98 — 107

09Г2С Св-OВMX

10ХСНД Cs-ОВГНМ

112;4.

105 — 123

102.4

102 — 117

10ХСНД Св-OВМX

116,4

103 — 116

113,7

99 — 108

1ОХСНД .Св-10НМА

" 103,4

109,5

09Г2С Св-ОВГНМ

104 — 118

96 — 105

116,3

102 — 124

99,8

94 — 106

09Г2С . Св -10НМА

119.6

101 — 119

101,3

96- 105

09Г2С Св-ОВМХ

99,2

101 — 107

113

108 — 120

Св-ОВГНМ

Св-OSXM

1ОХСНД

118,1

83 — 102

10ХСНД (фличн.

Отличи.

Отличи

Се-1ОНМА

10ХСНД

10ХСНД Св-ОВГНМ

09Г2С Св-ОВМХ

09Г2С Св-10НМА

103,2

10ХСНД Св-ОВГНМ f02 -111

97 — 104

Плохие

106,8 .

30-42

33,5

101 8

28 —..36

32,0

09Г2С Св-ОВГНМ

Удовлет. трещина в кратере

Плохие

Хорошие

21-34

28;4

59 —.82

18-29

2Й.2

51 — 69

09Г2С Св-ОВГНМ

Плохие

Плохие

09Г2С Св-08 ГНМ

Хорошие

Удовлет, Хорошие

68.4

A р и м е ч а н и.е. Приведены результаты испытаний не менее трех образцов на ударный

i изгиб, тип 1Х (с острым надрезом). 8 числителе показаны минимальные и максимальные, à в знаменателе — средние значения ударной вязкости.

89,4

91 -99

93,4

76- 82. 79,4

81-88

86,7

98- 108

104.8

76- 94

80,2

81 — 92

88.7

65 — 76

71,1

75 — 82

79,4

93 —. 99

98,6

1836203 таблица 4

Механические характеристики металла швов при сварке с применением вариантов заявляемого флюса

Ъ о,, МПа стк. Mfla

Сварочная п оволока

Состав флюса

Основной металл

П р и м е ч а и и е. Приведены средние результаты испытаний не менее трех образцов, Составитель Д. Ky®Hemi

Редактор Г. Мельникова Техред М. Моргентал . Корректор О. Кравцова

Заказ 2997 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по. изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1

2

3

3

3

4

5

7

09Г2С

09Г2С

10ХСНД

10ХСНД

10ХСНД

09Г2С

09Г2С

09Г2С

10ХСНД

10ХСНД

10ХСНД

10ХСНД

09Г2С

09Г2С

10ХСНД

09Г2С

09Г2С

09Г2С

Св-08ГНМ

Св-OSMX

Св-08ГНМ

Св.-08МХ

Св-10НМА

Св-08ГНМ

Св-10НМА

Св-08МХ

Св-08ГНМ

Св-08ХМ

Св-! ОН МА. Св-08ГНМ

Св-08МХ

Св-.10НМА

Се-08ГНМ

Св-08ГНМ

Се-08ГНМ

Са-08ГНМ

670,2

615,4

673,0

682,1

634.6

608,7

617,2

629,1

624,6

692,3

653,4

646.8

647,3

609.4

649„8

599,8

595,6

607,4

510,8

496,2

512.3

514,8

508,4

492,9

498,4

516,7

512.8

520.5

517.9

511.1

512,7

496.3

520,2

463.7

456.2

497,3

25,4

27.7

26.5

24.3

27,2

28.7

26,5

25,8

26,0

24,8

25.1

26.4

26,0

27,4

26,7

23,8

22,3

25,4

61,2

63.8

62.4

59,4

60,5

62,4

61,8

60,9

61,4

59,7

60.9

62.8

61,4

62,8

60.1

58,4

57.8

61 4