Состав электродного покрытия
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
В 23 К 35/365 с присоединением заявки ЙоГосударственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 15,1080. Бюллетень hK 38
Дата опубликования описания 17. 10. 80 (53) УДК 621.791. . 042. 4 (088. 8) (72) Авторы мзобретени я
A. С. Табатчиков и A. В. Пряхин
Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (71) Заявитель (5") СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ
Данное изобретение относится к области сварки, в частности к составу электродного покрытия, применяемого преимущественно для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей.
Известны различные составы электродных покрытий, например покрытие
f1), содержащее следующие компоненты, вес,Ъ:
Плавиковый шпат . 15-25
Рутиловый концентрат 5-10 .
Ферромарганец 1-4
Ферросицилий 2-5
Ферротитан 6-12 15
Ферромолибден 3-8
ФЕррованадий 2-4
Хром 6-14
Никель 4-8
Алюминиевый порошок 1-3 20
Целлюло з а 1-4
Графит 0,3-1,5
Феррониобий 0,3-1
Мрамор Остальное.
Однако металл сварного шва,образованного данным электродом, обладает недостаточной пластичностью.
Наиболее близким по составу является электродное покрытие,содер.жащее следующие компоненты,вес.Ъ: 30
Мрамор 40-45
Плавиковый шпат 20-25
Рутиловый концентрат 5-10
Ферромарганец 4-6
Ферросилиций 2-5
Ферротитан 6-12
Никель 4-8
Хром 3-6
Ферромолнбден 1-3
Феррованадий 0 5-2
Алюминиевый порошок 1-3
Целлюлоз а 1-4 (21 °
Недостатками известного электродного покрытия являются: склонность металла сварного шва и околошовной зоны к образованию трещин при сварке сталей без применения предварительного и сопутствующего подогрева; значительные остаточные напряжения и деформации в шве и основном металле.
С целью повышения качества металла шва за счет снижения уровня остаточных напряжений и деформаций состав предлагаемого электродного покрытия дополнительно содержит феррониобий и ферроиттрий при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Плавиковый шпат 12,0-19,0
Рутиловый концентрат 10,6-15,0
Никель 18,2-32,0
770706 шва. Иттрий также способствует получению мелкозернистой структуры.
Хром снижает температуру начала ф - о(превращения и при малых содержаниях никеля способствует образованию мартенсита замещения.
Ферромарганец в количестве 3,04,3 вес.% и ферросицилий в количестве 3,0-3„3 вес,% обеспечивает хорошее раскисление металла сварочной ванны и не оказывают побочного влияния на структуру и свойства металла шва.
Газошлаковая система г 21,0-34,0 вес.% СаС0 -12,0-19,0 вес.% Са F>10,6-15,0 вес,% TiO>,îáåñïå÷èâàåò на15 дежную защиту и хорошую отделяемость шлаковой корки, способствует удалению иэ расплавленного металла газов и неметаллических включений. Данная газошлаковая система позволяет вы20 полнять сварку в любом пространственном положении.
Таким образом, данное электродное покрытие наряду с повышенными сварочно-технологическими свойствами позво2 ляет получить металл шва со структурой пластичного никелевого мартенсита, который обеспечивает релаксацию напряжений в металле шва и околошовной зоне в процессе их охлаждения, что приводит к снижению уровня остаточных напряжений и деформации в шве и сварной конструкции в целом.
Хром 3,0-6,5
Ферромолибден 3,5-6,3
Феррониобий 2,2-3,3.
Ферромарганец 1,8-2,4
Ферросицилий 3,0-4,3
Ферроиттрий 0,3-1,6
Мрамор Остальное.
В качестве связующего материала при изготовлении электродного покрытия используется жидкое натриевое стекло(модуль 2,7-2,9, плотность
1,48-1,5 г/см )в количестве 22-25% к весу сухой смеси.
При сварке с применением данного электродного покрытия не требуется предварительный и сопутствующий подогрев, обеспечивается хорошее формирование металла шва и стабильное горение дуги.
Для получения мартенсита замещения в наплавленном металле,.химсостав металла шва должен быть подобран таким образом, чтобы, с одной стороны, не происходило. образования массивного феррита или продуктов распада аустенита(при высокой температуре начала -,Ф превращения),с другой стороны, чтобы отсутствовал остаточный аустенит(при низкой температуре начала g oE превращенил).
Введение в состав электродного покрытия 18,2-32,0 вес.% никеля;
3,0-6,5 вес,% хрома„ 3,5-6,3 вес.% ферромолибдена, 2,2-3,3 вес.% феррониобия обеспечивают получение металла шва со структурой, в которой достигается достаточно высокая подвижность свободных дислокаций, что спо- 35 собствует релаксации напряжений,возникающих в процессе охлаждения металла шва и околошовной эоны.
Ферромблибден и феррониобий связывают примесный углерод в карбиды g() и выводят его из твердого раствора.
Необходимость связывания углерода в карбиды и ограничения его содержания
s металле шва до 0,1% вызвана тем, что углерод образует твердые растворы внедрения, которые блокируют дислокации. Закрепление дислокаций,вызванное атомами внедрения, повышает сопротивление пластической деформации и, следовательно, снижает релаксационную способность мартенсита.
Кроме того, совместное введение ферромолибдена и феррониобия в указанных пределах позволяет улучшить механические свойства сварного соединения при комнатной и низких темпе- 55 ратурах.
Содержание 0,3-1,6 вес.% ферроиттрия в электродном покрытии позволяет повысить релаксационную способность мартенсита за счет очищения 60 границ зерен от примесей, так как иттрий, обладая высоким сродством к кислороду и сере, благоприятно изменяет состав, форму и расположение неметаллических включений.в металле 65
Например, электроды с покрытием, Соответствующим составам (1-3 табл. 1), обеспечивают получение наплавленного металла (в сочетании с электродным стержнем из .проволоки СВ-%ЗА)следующего химического состава(табл.2),%.
Лабораторные испытания по замеру деформации(стрелы прогиба f)при наплавке валика на кромку пластины показали, что деформация при наплавке электродами с данным покрытием в 1,41,7 раза меньше, чем при наплавке электродами с известным покрытием (табл.3).
Кроме того, определялись остаточные напряжения в сварном стыковом соединении после сварки электродами с известным и предлагаемым покрытиями(табл.3).
Проведенные испытания показали, что остаточные напряжения и деформации при сварке электродами с данным покрытием в 1,4-3,5 раза меньше,чем при сварке электродами с известным покрытием..
Применение электродов с данным .покрытием позволит снизить трудоемкость изготовления сварной конструкции в
1,15-1,4 раза в зависимости от сложности и жесткости конструкции .Это достигается за счет снятия термообработок после сварки, правки. Например, высокий отпуск сварных конструкций, 770706
Т а б л и ц а 1
34,0
21,0
12,0
10,6
27,3
1411
19,0
12,4
15,0
32,0
27,0
18 2
6,5
4,3
3,0
6,3
5,0
3,5
2,2
3,3
2,9
2,4
2,0
1,8
4,3
3,8
3,0
1,6
1,2
0,3
Ферроиттрий
Таблица 2
Элементы
Никель
Хром
Молибден
Ниобий
4,73
0,64
0,55
0,31
12, 75
2,25
1,53
0,70
9,19
1,27
1,02
0,52
Марганец
Кремний
Иттрий
Углерод
Железо
0,29
0,43
0,61 0,3
0,49
0,58
0,09
0,08
0,06
0,08
0,01
0,09 по объему своего применения значительно превосходящий все остальные методы снижения напряжений, занимает по времени 5-6 ч, что приводит к повышению трудоемкости изготовления сварных конструкций. Остаточные деформации. в значительном большинстве случаев затрудняют сборку элементов. сварных конструкций, а в некоторых случаях делают ее даже невозможной.
Например, после сварки тонких листов, в результате потери устойчивости,коФ робление настолько значительно, что сваренные ранее пластины невозмож-, но собрать между собой, не применив перед сваркой их правку. Отдельные элементы сложных балочных конструкций перед сборкой, как правило, долж- ны .подвергаться правке, так как они не могут быть собраны ввиду наличия больших зазоров от изгиба.
Использование электродов с данным покрытием повысит качество изготовления и снизит себестоимость сварной
Мрамор
Плавиковг шпат
Рутиловый концентрат
Никель
Хром
Ферромолибден
Феррониобий
Ферромарганец
Ферросицилий конструкции на 15-30%, так как отпадает потребность в сложном термическом и правильном оборудовании и обслуживающем его персонале, уменьшаются припуски на механическую обработку деталей. Например, на толщину стенок вала, который должен обрабатываться снаружи и внутри, необходимо йеред сваркой назначать большой прийуск(на 10-15%) ввиду появления углового излома в зоне кольцевого шва.
Аналогичные случаи имеют место и в протяженных сварных деталях другого типа.
Снижение остаточных напряжений и деформаций в 1,4-3,5 раза приводит к IS повышению эксплуатационной надежности сварной конструкции. Например,при сварке кольцевых швов магистральных трубопроводов в шве возникают растя.гивающие напряжения, близкие к преЩ делу текучести, что иногда приводит к разрушению шва при эксплуатации трубопровода.
Остальное Остальное Остальное
770706
Состав 1
Состав 2
Состав 3
0,72
12,8
5,1
0,60
10,9
3,8
0,64
11,7
4,5
С известным покрытием
1, 02
17,8
13,1
Ферромолибден
Ферромарганец
Ферросицилий
Никель
Хром
Феррониобий
Ферроиттрий
Мрамор
3 5-6,3
1,8-2,4
3,0-4,3
18,2-32,0
3,0-6,5
2,2-3,3
0,3-1,6
Остальное
Составитель Н. Козловская
Редактор Е. Зубиетова Техред Ж.Кастелевич Корректор Ю. Макаренко
Заказ 7347 14 Тираж 160 Подписное
ВНИИПИ i îñóäàðñòâåííîãî комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП"Патент", r. Ужгород. ул. Проектная,4
Формула изобретения
Состав электродного покрытия, пре- Щ имущественно для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащий мрамор, плавиковый шпат, рутнловый концентрат, Ферромодкбден, ферромарганец, ферросицилий, никель и хром, отличающийся тем, что, с целью повышения качества металла шва за счет, снижения уровня остаточных напряжений и деформаций,состав дополнительно содержит ферроииобий и ферроиттрий при следующем соотноювнии компонентов, вес.%:
Плавиковый шпат 12,6-19,0
Рутиловый концентрат10,6-15,0
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 603543, кл. В 23 К 35/365, 1978.
2. Азторское свидетельство СССР
Р 447236, кл. В 23 К 35/365, 1973.
