Состав электродного покрытия

 

СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКИЛТИЯ преимущественно для сварки жаростойких ферритных стсшей, содержащий плавиковый шпат, мрамор, двуокись титана, никель, хром, алюминий, соду, отлич ающийСЯ тем, что, с целью повшения качества формирования шва при сварке в вертикальном положении и неповоротных стыков труб, состав дополнительно содержит каменноугсхпьный пек и углекислый магний при следующем соотношении компонентов , мас.%: 2-6 Каменноугольный пек 3-7 Углекислый магний 0,3-0,9 Сода 5-11 Алюминий25-30 Плавиковый шпат 9-17 Хром 4-8 Никель 4-8 Двуокись титана Мрамор Остальное л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1Е an

М50 23 К 35 365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

1 (21 ) 3500102/25-27

:(22) 15.10.82 (46 ) 30.11.83. Бюл. Р 44 (72) A.A. Коляда, Э.P. Дстки, П.Й. Давидчук и A.Ã. Пархоменко (53) 621.:791.04(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .М 238691, кл. В 23 К 35/365, 1968..

2. Авторское свидетельство СССР

9 301245, кл. В 23 К 35/365, 20.03.68.

3. Авторское свидетельство СССР

9 603543, кл. В 23 К 35/365,21.10.76 (прототип ) . (54 )(57 ) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ преимущественно для сварки каростойких ферритных сталей, содержащий ,плавиковый шпат, мрамор, двуокись титана, никель, хром, алюминий, соду, отличающийся тем, что, с целью повыаения качества формирования шва при сварке в вертикальном положении и неповоротных стыков труб, состав дополнительно содержит каменноугольный пек и углекислый магний при следующем соотношении компонентов мас Ъ

Каменноугольный пек 2-6

- Углекислый магний 3-7

Сода 0,3-0,9

Алюминий 5-11

Плавиковый шпат 25-30 Хром 9-1 7

Никель 4-8

Двуокись титана 4-8 Е

Ф

Мрамор Остальное

1057221

Известно также электродное покрытие для сварки жаростойких сталей (21, содержащее следующие компоненты, мас,Ъ:

Мрамор 32-45

Плавиковый шпат 32-45

Двуокись титана 5-6

Никелевый порошок ".1-13

Феррохром азотиро.ванный 7-8

J

Изобретение относится к сварке, конкретно к изысканию составов по крытий электродов, предназначенных для сварки химаппаратуры с повышенными требованиями окалиностойкости.

Специфические особенности эксплу5 атации, монтажа и изготовления пиролиэ ного оборудования, например из сталей ОХ23С2Ю, Х23Ю2 и им подобных, предъявляют к сварным соединениям повышенные требования жаростойкости и трещиноустойчивости, что обусловлено агрессивным воздействием технологических продуктов (серосодержащих топочных Газов и окислительных сред с температурой до 1200 С),а также значи- 35

О тельных упругопластических деформаций при сварке, вальцевании, гибке и т.п. Узлов и деталей.

Указанным требованиям жаростойкости наиболее полно удо летворяет 20 металл швов, выполненных электродами, состоящих из. ферритного высоколегированного Стержня и электродного покрытия, так как практикой работы укаэанного оборудования выяв- 5 лена полная непригодность использования существующих присадочных материалов с аустенитным или аустенитно-ферритным типом шва по причине крайне низкой жаростойкости и высокого уровня напряжений в сварных соединениях, возникающих из-за существенного различия с основным металлом коэффициентов теплоного расширения.

Известно электродное покрытие )1), наносимое на стержень из проволоки

15Х25Т, состоящее из следующих компонентов, мас.Ъ:

Мрамор 41-43 40

Плавиконый шпат 39-41

Двуокись титана 5-7

Алюминий .7-9

Ниобий 1,5-2,5

Структура металла ursa при сварке этим электродом чисто ферритная.

Однако электрод не обеспечивает приемлемой трещиноустойчивости и жаростойкости наплавленного металла вследствие выраженной грубозернистости его структуры, низких показателей вязкости и недостаточного, (с точки зрения сопротивляемости воздействию указанных сред) легирования.

Однако предельная температура окалиностойкости наплавленного им металла не превышает 1000 С, что препятствует нозможности его назначения для выполнения швов на узлах и деталях работающего при 1200 С пиролизного оборудования, а наличие двухфазной структуры (аустенитно-ферритной) у швов отрицательно сказывается на напряженном состоянии сварных соединений, так как исключает возможность проведения их термообработки. Кроме того,электрод не обеспечивает качественного формирования шва при сварке н нертикальном положении.

Известно электродное покрытие для сварки высокопрочных сталей 3),. содержащее следующие компоненты, мас. Ъ:

Плавиковый шпат 15-25

Рутиловый концентрат 5-10

Ферромарганец 1-4

Ферросилиций 2-5

Ферротитан 6-12

Ферромолибден 3-8

Ферронанадий 2-4

Хром 6-14

Никель 4 — 8

Алюминиевый порошок 1-3

Целлюлоз а 1-4

Графит О, 3-1,5

Феррониобий 0,3-1,0

Мрамор Ост аль ное

Причем сода составляет 0,5-1Ъ от веса сухой шихты.

Однако электрод с известным покрытием не обеспечивает качественного формирования шна при сварке неповоротных стыков трубопроводов и швов н вертикальном положении.

Цель изобретения — разработка электродного покрытия, которая обеспечивает повышение качества формирования шна при сварке в вертикальном положении и неионоротных стыков трубопроводов.

Для достижения указанной цели состав электродного покрытия, содержащий плавиканый шпат, мрамор, двуокись титана, никель, хром, алюминий, соду, дополнительно содержит углекислый магний и каменноугольный пек при следующем соотношении компонентов, мас„Ъ:

Каменноугольный пек 2-6

Углекислый магний 3-7

Алюминий 5-11

Сода 0,3-0,9

Плавиконый шпат 25-30

Хром 9-17

Никель 4-8

Днуокись титана 4-8

Мрамор Ост аль ное

Результаты экспериментальных исследований и аналитических расчетов составов покрытий показали, что вве1057221 дение мрамора, плавикового шпата и двуокиси титана обеспечивает достаточно надежную защиту сварочной ванны, способствует образованию требуемого количества шлака (предохраняющее взаимодействие металла шва с атмосферой) и позволяет достичь требуемых характеристик горения дуги.

Соду вводят для придания покрытйю необходимых технологических характеристик в процессе опрессовки электродов. При этом установлены граничные пределы. содержания в обмазке соды соответственно 0,3-0,9%.

Алюминий обеспечивает подавление грубозернистой структуры сварного 15 шва, что способствует улучшению механических свойств и в некоторой степени окалиностойкости. Экспериментально установлена концентрация алюминия с учетом оптимального проявления на свойства наплавленного металла. Результаты опытор показали, что при содержании алюминия менее 5% и более 11%, например 3 и 15% (т.е. ниже и выме указанных 25 пределов) и любом отношении прочих компонентов в покрытии у наплавленного металла либо вообще не наблюдается подавления грубозернистой структуры и, как следствие, улучшения его механических свойств (в первую очередь пластичности и ударной вязкости), либо отмечается падение трещиноустойчивости по причине повыаения переходной температуры хрупкости.

При любом соотношении остальных компонентов в покрытии введением менее 9% хрома у сварных швов не удается достичь требуемой жаростойкости, что обусловлено низкой эффек- 40 тивностью образующейся на поверхности металла защитных пленок иэ-за недостаточной концентрации хрома в твердом растворе. В то же время превышение хрома выае 17%, например 45

20%, не приводя к дальнейшему улучшению окалиностойкости, вызывает понижение трещиноустойчивости швов вследствие развития в них предрасположенности к отпускной хрупкости - 5п собственных явлений сигментизации и 475-градусной хрупкости. На этом основании оптимальными пределами содержания хрома в покрытии являются нижний 9%, а верхний 17%.

При наличии в покрытии ниже 4% никеля, в частности 2%, металлу сварных швов свойственна хрупкость и край.не низкая трещиноустойчивость. С другой стороны, увеличение никеля против 8% обусловливает появление в структуре наплавленного металла остаточного аустенита, приводящего к резкому снижению жаростойкости. Причина отмеченных фактов заключается в том, что малые концентрации никеля весьма незначительно сказываются на механических показателях высоколегнрованного феррита и не улучшает его вязкости . Во втором случае никель, способствуя образованию гетерогенной структуры, обусловливает пониженное содержание хрома в аустените, что отрицательно сказывается на жаростой— кости. По этой причине предельные значения никеля в покрытии 4-8%.

Дополнительное совместное введение в покрытие новык компонентов, углекислого магния и каменноугольного пека, придает сварньм швам принципиально новое свойство, обеспечивающее требуемое качество формирования шва при сварке в вертикальном и неповоротном (для труб) положениях. Указанный эффект обусловлен наличием новых компонентов в создании шлаков с малопродолжительным временем схватывания (приобретения требуемой вязкости к кристаллизации), обусловленный положительнмл ик воздействием на ликвидус системы принятых шлакообразующих ингредиентов.

Для сопоставительной оценки влияния новых компонентов покрытия на качество формирования шва при сварке в указанных положениях испытаниям подвергают ряд опытных составов покрытий, в которых концентрацию каменноугольного пека и углекислого магния изменяют в пределах 1-8%, а содержание другик ингредиентов назначают в прежних пределах. Одновременно аналогичной оценке подвергают известное покрытие (2), выбранное в качестве базового объекта. Во всех случаях сварку производят с применением пластин и труб из характерной для изготовления пиролизного оборудования стали ОХ23С2Ю на стандартных режимах„ а в качестве электродных стержней используют проволоку 15Х25Т с чанесенным на ник покрытием всех указанйых составов.

Достоверность полученных данных обеспечивают путем 3-4-кратного повторения основных опытов и сравнением результатов расчета (методом цент. рального рототабельного планирования эксперимента) промежуточных точек.

В таблице приведены составы электродных покрытий и свойства наплавленного металла.

1057221

SRo

33.Å lC O и aa.!

1

l

I о о о о о

«-4 «Ч «-1 «4 «Ч.

«4 «4 I о о о о а «о

«4 о м СЧ о о о

»4 ОЪ 3 о а о

«4 «4 а

I 1

-1

I

I

I \p м сч м Оъ о о м в а с с с с с

О О 4 О О

«4

Щ СО с с о о

М Ъ lO «» о с с с о

e. Ch a о о

Ь Ь С о о о

«4 ill 4».

«о о а с с с о о о

1 д аО, CI 1.5 3 3 Р3

I Й1 еха5

1 CI,МР3Ы

Е13ХХИО

I C 3 «3Р Р3

1 МУРЗЯ о оо

Ц Х о о о о, о о

Р O 4 а о а

Ch Ch «h «4 «Ч «Ч

«4 «4

О О О О О

4 О О МЪ О

Ch «Ч «Ч «h «Ч

«4 ч-4 «-4 о о о о о о

«Ч 4»4 «Ч

«-4 «-4 о о а о

Ch «Ч

I Х I

«4 «4»Ф < Ъ Ю»Ф М CI а а»У Ф «4 «4 «Ч

I 5Э I

МХЩ I

34 ф 33 И I а ui w n P w w ru e4 «ч

3 RX О а I 1 1 1 1 I I I I 3 1 I 1

4» с

Ch Я) 3

4 гЗ Н

С с с

«h C» О !

Р МЪ «Ч 4

«Ч IA

4«4* « Ъ

I Q Е

»М I L

ЯХРРЕ о а а

«Ч

I Х I РЗЦ

I М 1 М

O O м 4»4 а а о

«Ч СЧ М

O !

I а а с о о

Ch «h с с

О О

IA м м с с о о о

Ch EAi с » о о ("Ъ 4»Ъ О\

1 с с о о о фФЪ с о

) I c а ч

4Р! I

1 I W I» 4» Ch 4«Ъ 4» I» «A IA 1 «О «Ч о о а а а

I i 4Ч 4»4 Ю Ю 4Ч 4Ч

«4 «Ч М»Ф th Ю C» ° C) 1

I

I I

op

«3 34

СП Ь 4 «Ч М Л О

«4 «4 «4 «4 «4

1

1

I

3

I !

3

4Р 1

1 I

1 Р! I

1 0

I 0 оо а

jb3, а !

О!ма

3 РЗЯ е 1 :

1 Фахд моея

I 34 8 Р3 й

I

I ! !

I

1

1 !

I

I !

I !

С I ch

«Ч CO a

<«4 <"Ъ 4»4 м с

l 1 О ч-4 «4 а а t f» а LA с с с с с с

4»4 »3 «Ч а а а а

С»4 «4 М «Ч СЧ «Ч М «Ч

1057221

;каЩ» М ж н н Оао

xexu

)!он х

1 ф l

М

I

Н 1 е I

1

) I

Ц

О) а)

):3

1 !

l !

I

I

I

I о о

Ul к3

uw с о а жн аА

CO с

Ю с"1 СМ (Ъ О1 с с о о

C и и ф

Я н о сс о

IXI

Ю о

СЧ

%-4 о о о о

Сс! fV

%-! %-1

1 с а ао г"3 с с! ° РЧ

° Ф г4

I u ю

»М 1 и

Йойй

an o и

1

I

1 !

6 ъ саа с с о о

an с, CI

В

Э I

I

I

I

) оа

r ою

)ОН

I

I

I

1

1 !

1

1

I

I

1 !

1

1

I

1 !

I !

l

1 (1

1

1

I

1

1

1

1

I

1

1 !

1

1

I

dP I

I с

Ol 1

О)

Н I

М I

Э

X I

О(Х 1

Э I

М 1

v ) ( () I Ф 1

j5»x ои ннмхс>

ФЦФ

Рмаеоаеэхнx

)::хxovн

О) m М

РЗ 0 М 1 X

Э В". Ф3й, e o e m as e o 0

z e sa g о ж а, (-„

М I

ux ко xxox) эвам андо!

> а х х а ц )" .! еоеае еэо)

М & Ф (Х Ф Х ) 1

I а 01 1

o,g op,xg е хэна* х е

М I М 1

Х1 ОиаХ

xeuewx эаМокх

I(0m í»u-4 о13н м" и ай о о е ой .е,э g и

0 н xezuo нххо

00 ml ЗХ аю о х о» а* хх иа! Элн))

04 на 0

): = x о о

Е Н сЧ aa) X 0l Н ее. %gx э п35у 3х хицхеМ о

z u е= оновхОм

xe = н»й мд - цоа х8лоеею

f а(OS M сФН0 де оооэ) оеец(ха о Эбан иана ous

eOОOelЕ.М

o,н8ноvНн оиЗО эО З м 3ем х оййх 50 аЕЕХхОЭ

x8жнажФ

v x (й э е еооэ

aaI О sl u X а и

° Й

g x gs о g.4 о ас О О а ) о е х и. а э%)еа ейайаосч вам омов

4a,OXI X+VX

1057221

Составитель Н. Иванова

Редактор А. Курах Техред А,Ач Корректор Р. Решетник

Заказ 9447/15 Тираж 1106 Подписное

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

Результаты испытаний показали, что применение известного (2» состава покрытия наряду с неудовлетворительной жаростойкостью сварного шва совершенно не обеспечивает требуемого формиро вания в условиях сварки образцов на вертикальной плоскости и особенно в неповоротных положениях, В то же время дополнительное раздельное введение каменноугольного пека и углекислого магния (новых ингредиентов) также не 1О позволяет достичь приемлемого качества формирования шва. Например., при раздельном введении в покрытие до ВФ указанных ксмпонентов выполненным .в вертикальном положении швам свойст-t5 венны значительные провисания наплав« ленного металла и большие наплывы, а:при сварке в неповоротном положениикрайне неудовлетворительное формирование, 20

Наилучшие результаты достигнуты при совместном введении в состав покрытия 5% каменноугольного пека и бЪ ,углекислого магния. При этом введение в состав покрытия соответственно 2 менее 2 и 3% этих элементов мало ска\

l зывается на улучшении формирующей способности шва. Превыаение же их соотвественно выше б и 7В практически не оказывает последующего влияния на рассматриваемом показателе качества. Поэтому- пределы содержания каменноугольного пека и углекислого магния в составе предлагаемого покрытия целесообразно ограничить 2-б% и 3-7% соответственно. !

Предлагаемое электродное покрытие в отличие от базового объекта (2Я поз воляет достичь качественное формирование шва при сварке в вертикальном положении и неповоротных стыков труб, а также обеспечивает неуступающие основному металлу жаростойкость и трещиноустойчивость шва.

Покрытие отличается простотой в производстве и может быть использовано для изготовления электродов, предназначенных для сварки в заводских и монтажных условиях окалиностойкого пиролизного химического оборудования.