Плевленый флюс

 

(61) Дополнительное к акт. санд-еу— (22) аявлено 2 805 79 (21) 27701 81/25-2 7 с присоедннениел заяекн HP— (23) Прнорнтет—

B 2 3 Е 35/362

Госуддрствеииый коиитет

СССР оо делан изобретений н открытий опубликовано 3009 8j . юллютень 36

Дата onу6ликовання опнеания 300981 (53) УДК 6 2 1. 79 1.. 04 {088. 8 j

{7,с) Авто(ъы изобретения

В. M.Æóðdâëeí, i0.È.Øêàòîâ, Б. И. Бренькова, Р,.-Н .виноградов и А.A.Ходасевич ! (71) Заявитель () !!лйгд!гд-цЯ ф!-р

Изобретение относится к материалам для сварки плавлением нкзколегиоован ных сталей и мс.:.ет быт ь и спальзовано в судостроительной промгшленности и энергетическом машиностроении.

Б настоящее время для энергетических установок применяются низколегированные теплоустойчивые стали с

ppгламентнрОванными прочностными свойствами и содержанием вредных примесей, в частности сталь марки

1 5 X 3H 1 МФ. . Известен флюс для автоматической сварки теплоустойчивых сталей Г1), 15 имеющий состав, вес. Ъ:

" "аО 15-35 наО 10-30

А !1 О 10-30

О аГ„ 3-20

Si0 30

МпО 5-30

Использование этого флюса с содержанием S i О более 203 i» МпО более

1 0Ъ прн водйт к и нтенсИ вному раз витию кремне- и марганцевосстановительных процессов и увеличению содержания к:;слорода в металле шва, что повышает хру н кост ь МрТ алла и снижает сопро тнвляемость его зарождению и разви- ЗО тию трещин, а также снижает сопротив. .. емость металла шва развитию отпускно, с и теплового охрупчивания при повышенных температурах эксплуатации конструкций. указанный флюс с содержанием S i 0Ä, близким к нижнему предслу, имеет сильныи основной характер, что способствует значительному насыщению металла шва водородом и снижению сопротивляемости сварных соедине-;vir образованию холодных трещин в пооцессе изготовления конструкции °

Необходимо было разработать кис» лый сварочный флюс для автоматической сварки низколегированной стали„ обеспечивающий хорошие технологические

câîécòâà .при сварке, повышенную пластичность и вязкость металла шва в исходном состоянии и низксе одержанvе в нем водорода, а также обесгечинаощего требуемые служебные характеристики — прочность, сопротивляемость отпускному, тепловому и радиационному охрупчиванию. Для осуществления указанных требований флюс должен иметь максимально ограниченное содержание НпО. СаО, SiО, А! 0, дополнительно следует ввести в его состав ТiО и исключить М90. Двуокись титана обеспечит (при ограниченном

8675 80 содержании основных окислов) повышенную кислотность флюса и увеличит степень перехода титана из проволоки в шов, что будет способствовать повышению прочности и пластичности металла шна.

Наиболее близким к предлагаемому по составу компонентов является флюс марки АН-25 2,, содержащий „ нес.Ъ

Кремнезем 6-9

Двуокись титана 35-40

Окись кальция 12-15

Окись магния 2-4

Фтористый кальций 33-40

Глинозем 2

Закись марганца 0,5

Окись железа 1,0

Флюс марки AH — 25 применяет ся, в основном, для возбуждения электрошлакового процесса, он является хорошим проводником электрического тока даже в твердом состоянии. Опробывание его для автоматической сварки проволокой под слоем флюса показало, что сварочная дуга горит неустойчиво потому, что флюс и расплавленном состоянии обладает еще более лучшей электропроводностью и электродуговой процесс чередуется с электрошлаковым. В результате нарушается

:нормальное формирование шва. Сварной шов выглядит бугристым и неровным по ширине, что является неприемлемым. Причем флюса плавится много, шлаковая корка получается толстая, а большой расход флюса экономически невыгоден. Кроме того, опробование флюса при сварке кольцевых стыкон обечаек показало, что расплавленный шлак, обладая повышенной иидкотекуче стью, не держится на ttlE.å и Bblтекает струей из зоны дуги.

Цель изобретения — разработка флюса для автоматической сварки низколегированной теплоустойчивой стали 15ХЗН1МЙ, обеспечивающего в сочетании с проволокой св-08ХГНМТА хорошие технологические свойства при св .рке (устойчивое горение дуги, хорошее формирование шва, легкую отделимость шлаковой корки и т,д.), повышенную пластичность и вязкость металла шва в исходном состоянии, а также обеспечивающего требуемые служебные характеристики: прочность, сопротивляемость отпускному, тепловому и радиационному охрупчиванию.

Поставленная цель достигается тем, что компоненты флюса взяты в следующем соотношении, вес,Ъ:

Кремнезем(5iО ) 7-12

Двуокись титана (Т i 01/28-35

Окись кальция (СаО) 9-18

Закись марганца (МпО) 0,1-5,0

Глинозем (А) 10 ) 9-18

Фтористый кальций (СаГ ) 25-40

Окись железа (Ре10 >) 0,1- 1,5

Для обеспечения достаточной сопротивляемости сварных сс единений образованию холодных трещин в процессе изготовления конструкций, металл шва должен иметь повышенную пластичность и вязкость н исходном состоянии. Поэтому флюс должен быть кислым, но с ограниченным содержанием

Si0, чтобы избежать увеличения содер-. жания кремния в металле шва, приводящего к охрупчиванию его.

Полученные результаты испытаний на ударный изгиб образцов из металла шва, сваренного проволокой св-08ХГНМТА под флюсом с различным содержанием

S i 0 при Т i 0 < 32Ъ, представлены в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

Содержание Si0 Ъ

Ударная вязкость металла шва после

2О во флюсе в металпри О С при 20 С

10,1

9,3

14,7

12,9

0,10

0,16

0,22

0,35

2,5

7,1

12,3

20,7

5,6

Т а б л и ц а 2

Ударная вязкость меч алла шва в ис одном -остоянии, кгс у о Р

Содержание во флюсе

А1я@ Зу о

55 при О С при 20 С

О 3

9(8

19,2

2,2

6,4

10,1

28,4

2,0

Данные табл. 1показывают,,что для обеспечения повышенной вязкости и сопротинляемости металла шва отпускной хрупкости содержание S i 0 1 во флюсе должно быть не более 12-13Ъ. Для обеспечения достаточной сопротивляемостии металла шна парообразованию содержание кремния н нем должно быть не менее О, 15Ъ, а поэтому содержание

S i 0 во флюсе необходимо, иметь не

4О менее 6-7%.

Исследование влияния содержания

А),10 во флюсе на свойства металла шва при сварке проволокой св-08ХГНМТА показало, что повышенной ударной вязкостью обладает металл шва при содержании порядка 10-20% A I <0 в низкокремнистом флюсе, содержащем двуокись титана.

Полученные данные представлены в табл, 2, 8675 80

Та блица 3

Содержание во флюсе Т О,ф

10 20 25 30 40

Качество формирования шва

Удовлет- Хорошее ворительное

Плохое, шов не равномерныйй по ширине и высоте

Определимость шлаковой корки Плохая,на шве Хорошая, шов чистый, от шва имеется "при- без "пригара" гар

Таблица4

Содержание фосфора (Ъ) в металле шва при сварке проволокой св08ХГНМТА

Содержание во флюсе

ПпÎ, Ф

0,016

0,028

0,038

О 045

Т а б л и ц а 5

ЛТ, А = с

Ф 10

0,010

О,020

0,027

0,035

14

Примечание:

65

В целях снижения температуры плавления флюса и устранения повышенной жидкотекучести расплавленного шлака, а также в целях ограничения выгорания марганца, хрома и титана, содержащихся в сварочной проволоке, концентрацию двуокиси титана во флюсе следует уменьшить, но так, чтобы

Из табл. 3 видно, что оптимальное содержание двуокиси титана во флюсе будет в количестве 2 8-35 Ъ. Увеличение содержания Т i О во флюсе свыше

35Ъ приводит к недопустимому снижению содержания марганца и хрома в металле шва.

Известно, что марганец в металле шва способствует повышению прочности металла, пластичности и вязкости, Поэтому при сварке проволокой св-08ХГНТМА следует ограничить вы- 40 горание марганца, содержащегося в сварочной проволоке. Это может быть выполнено либо значительным увеличением содержания во флюсе основных окислов СаО и Mg0 либо дополнитель- 45 ным введением во флюс окислов марганца. Значительное увеличение во флюсе СаО и Mg0 недопустимо, так как повысит способность флюса поглощать и удерживать влагу, что снизит сопротивляемость металла шва образованию пор и холодных трещин водородного характера. Поэтому приемлемым является только дополнительное введение во флюс окислов марганца.

Содержание окислов марганца в плавленных флюсах обычно обеспечивается введением в шихту флюсов марганцевого концентрата электродного, поставляемого по ГОСТ 4418-75, который имеет в своем составе фосфсра до 0,2Ъ и является основным поставщиком фосфора в марганцевые плавленые клюсы и в металл швов °

Данные представлены в табл. 4. обеспечить хорошие технологические свойства и повышенную кислотность флюса, Результаты исследования технологических свойств флюса при сварке проволокой св-О 8ХГНМТА под низ кокремнистным флюсом (при СаО 13% и Mg0

ОЪ) с различным содержанием двуокиси титана представлены в табл. 3.

Установлено, что для высокой сопротивляемости радиационному охрупчиванию сталь 15ХЗН1МФ и ее сварные соединения должны иметь ограниченное содержание фосфора — не более 0,02Ъ (табл. 5).

А — коэффициент радиационного охрупчивания;

Т вЂ” смещение критической температуры хрупкости при облучении металла пот ком чейтронов Ф (нефтр/см ).

) )1 Гг Г)» Jl)ir >,!1)1 >) 1) Г > J w> )11,,>I .)1>.." Г) х";,>" -.I»>r-.

>)1) Ь >Г) 6>);Г .":3, H Ю> lг - У)Р Ва >>Г>1-,> О г >.H:ÖÃ >г

i )r J ) О .> ii l" JIG Г> >е сr)Q r v Г i>I>г r- (..: c) öñ >> ) I I» гл

11 !.::)1 r„"Г )г 1>)Л r > . ) Г>Г))-)> > ; гг)Г» -)Д.—,: г:Г.>:-";-,, )1)!) г1 гг) дОГ >:- :г) u, ., i I "g ) .I Q ll-, ; . >

g„->Сl>11 .ВГ)Г:; ); Нт тДаД=>1= "). Д 1)>". a;I()j;

Г>Я„>.. ):> С), 4 ) С) J Jli К С QI 1> >= >)>)»..) >С >1 u ".L.):

С >г)* (,.1 1>, > И )1»,,Г). )1Г !""Г а .Г -; Ч (-:С} )(>4б) т а С:Е)(г.

1,; )» -, -1- г >:„> 0Т !) BO I! i T .>,>)-: " > >> r!1)с >-1-:", " 1>

В ).> - ) )" > >:., Ъ К,> >1.) 2 ) " .г:: ) >) r> ) Г>II

Г .:, --1 -, ГО ) ОЯС..""1 .1:МС) г .)Л -Р)):))г->К > =::,-. ..)г, KC): >I. С Н u)(1 "-: Г)Г» rlu>)II Л : . >")ГГ.->8 1 -"

-3, ó: rrå Г 31) д)) )> те -I Ь>1 )с 1) Г>1-;-(I ir >г I

КГ ) > Р. j-.с д>,), .:Г =, -,> ",Å,г) С 11.:>IIIÅН)>Е ..:Д).,р )Г));<->н)1 >=, . I I "::) H r);;JJ рс);I l)rr VI == г.;; >г

Ylu».1 dr>P rrr ПЯ >1 (Г>, > — 1>) )\)I IIJJ rl.,"1 r Г г > И >К ) Ь II). ))r YO)3, РХ O )r!:.>."1>>1() »:t>IJ с .)Г>ВГ)- ):<;- Щ. ));С Д : —,;.-) ))1:== .- ) 1>.-! ) >1>г >-.:.,)Е ) .- )) —: О) )1 ., ))

>1)

Г>Г)Б)»ОЙ ) I> г..>Г)1 ХРЛ)>> > )1 11.":)> г>1*1>>С!: С:

Lr ):);-ЦД г)1,"> ) 11„>-;> Г )Г)л Г > "I,".>;:Ji!>l-IQ

>Г>.--,- -;-f >, . )11, >JQ).11=, >)1, г, r г; i .: I.; >);-;- -.,.. -) >rr>u

;)>>1> л =" Г;. ) .) P;z>jar >" 1, J )J)г>г т» Р) 1 1, >г

;>-;,)) "«)ЦЦ "11= (, I)I> .»: ° Г); У,.=,!> г„Г>,:, -IJ> 3.

; 1- >< -> г),, >,, д - ",.=, p I. »; -.; ":; Г),тг 1, ; )г )„. ) Чг 16-1К 11 -i 11!1>11 Г" r,=1 )> Г 1> )г >) Я 3 )г "Т г ,>..-)),>У (Г,=: r J >,) .) >;т:, г>У>Г> q)l Ц 01>>re .,—,- Г> .>П— ,;>,.,:Нд )B)0 =.. 8 );-,Г);-; "), 1IJ Г Ниг

uI —. СЗЧЕ 1>Ий . У.С)ЗВННЫ), Х<1):)аК -J>U Стим (:, >„

"") > Г.:7! )г 1 )>)г

867580

Таблица7

Режим термообработки проб после сварки

Свойства металла шва

" 4-5 кгс/мм кгс. мм Ъ Ъ кгс м/см при +20 С

77,3 18,2 66,4 7,1 при +20 С

72,7 20,3 70,5 12,9 при 350 С

63,8 14,3 66,0 18,2

Без термообработки

86,7

Отпуск, 620 С, 25 ч

78,3

70,3

Формула изобретения

Составитель Т. Арест

Редактор С. Крупенина Техред A. Савка Корректор Н. Стец

Заказ 8178/13 Тираж 1151 Подписи ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предл агаемый сварочный флюс может быть применен на предприятиях судостроительной промышленности и энергетического машиностроения, где предьявляются повышенные требования к качеству сварных соединений стальных 25 конструкций. Для внедрения предлагаемого сварочного флюса в широкое промышленное использование не требуется каких-либо дополнительных затрат и специальных технологических 3() мер по сравнению с изготовлением су- ществующих сварочных флюсов.

Предлагаемый сварочный флюс имеет такое соотношение компонентов, которое обеспечивает получение оптимального химического состава металла шва, хорошее формирование шва и легкую отделимость шлаковой корки, повышенную пластичность и вязкость металла в исходном состояний и низкое содер- 4р жание .водорода, что способствует предотвращению образования холодных трещин в сварнЫх соединениях. Кроме того, не обеспечивает требуемую прочность металла шва и повышенную сопротивляемость против отпускного и ради- 4 ационного охрупчивания.

Технико-экономический эффект выра" эится в повышении качества сварных швов и увеличении надежности при эксплуатации сварных конструкций в условиях повышенных температур.

Плавленый флюс,. преимущественно для автоматической сварки теплоустойчивых сталей, содержащий кремнезем, двуокись титан а, окись кальция, фтористый кальций, глинозем, окись железа, закись марганца, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества металла шва, компоненты флюса взяты в следующем соотношении, вес. Ъ:

Кремнезем 7-12

Двуокись тит ан а 2 8-35

Окись кальция 9-18

Закись марганца 0,1-5 0

Глинозем 9-18

Фтористый кальций 25-40

Окись железа О, 1-1,5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 9 44-1069 3, кл, 12 В 104, опублик. 1969.

2. Справочник по сварке. Под ред.

И. А. Акулова. М., "Машиностроение", 19 71, т. 4, с. 251.