Плавленый флюс для электродуговой сварки сталей

 

1. ПЛАВЛЕНЫЙ ФЛЮС ДЛЯ . ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ СТАЛЕЙ, состоящий из двух автономных шлакообразующих частей, каждая из которых содержит окись кремния, окислы марганца , окись кальция, окись магния, глинозем, фтористый кальций, а одна из частей содержит окислы титана, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости металла шва против порообразования и улучшения сварочно-технологических свойств флюса, часть флюса, содержащая окислы титана, дополнительно содержит окислы железа при следующем соотношении компонентов этой части фпюса , мас.%: Окись кремния 1-20 Окислы марганца 6-10 Окись кальция 5-20 Окись магния5-15 Глинозем15-30 Окислы титана 4-8 Окислы железа 3-15 Фтористый кальций Остальное а другая часть флюса содержит компоненты в следующем соотношении, мае.%: Окись кремния 45-65 Окислы марганца 5-10 Окись кальция 1-5 Окись магния1-5 Глинозем1-5 Фтористый кальций Остальное при этом отношение массы высококремнистой части флюса к ннзкокремнистой составляет 2-14. 2. Ф.ПЮС по п. 1,отлича ющ и и с я тем, что, с целью повьш1ения механических свойств металла шва, высококремнистая часть флюса дополнительно содержит, мас.%: Окись бора1-3 Двуокись циркония 1-5 введенные за счет окиси кремния.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!И

ЗСЮ В 23 К 35/362

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3548722/25-27 (22) 02.12.82 (46) 15.05.84. Бюл. - 18 (72) А.В.Запевский, В.И.Галинич, В.В.Подгаецкий, В.Н.Мижутин, В.Д.Тарлинский и А.Г.Мазель (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов и Ордена

Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени институт электросварки им.Е.О.Патона (53) 621.791.04(088.8) (56) 1. Сварочные материалы странчленов СЭВ. Каталог, Киев-Москва, 1981, с. 476.

2. Каталог фирмы "Linde" (США), UP- Schweippulver, поступивший в библиотеку ИЭС им.Е.О.Патона в 1972 г., с. 28-27 (прототип). (54) (57) 1. ПЛАВЛЕНЫЙ ФЛЮС ДЛЯ

ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ СТАЛЕЙ, состоящий из двух автономных шлакообразующих частей, каждая иэ которых содержит окись кремния, окислы марганца, окись кальция, окись магния, глинозем, фтористый кальций, а одна из частей содержит окислы титана, отличающийся тем, что, с целью ловьппения стойкости металла шва против порообраэования и улучшения сварочно-технологических свойств флюса, часть флюса, содержащая окислы титана, дополнительно содержит окислы железа при следующем соот ношении компонентов этой части фпюса, мас.Ж:

Окись кремния 1-20

Окислы марганца 6-10

Окись кальция 5-20

Окись магния 5-!5

Глинозем t5-3О

Окислы титана 4-8

Окислы железа 3-15

Фтористый кальций Остальное а другая часть флюса содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Е:

Окись кремния 45-65

Окислы марганца 5-10

Окись кальция 1-5

Окись магния 1-5

Глинозем 1-5

Фтористый кальций Остальное при этом отношение массы высококреинистой части флюса к низкокремнистой составляет 2-14.

2. Флюс по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с цепью повьппения механических свойств металла шва, высококремнистая часть флюса дополнительно содержит, мас.Е:

Окись бора 1-3

Двуокись циркония 1-5 введенные за счет окиси кремния.

27 2

Сумма окислов кремния и титана 23

Окись марганца 23

Сумма окислов кальция и магния t7

Окись алюминия 22

Более высокое содержание окиси кремния в этом флюсе-смеси позволяет улучшить отдельные сварочно-техннологические свойства. Флюс-смесь обладает удовлетворительной формирующей способностью. Механические характеристики металла шва и, в частности, ударная вязкость обеспечиваются торможением кремневосстановительного процесса за счет подбора соотношения окислов кремния и марганца, которое в известном флюсе-смеси является оптимальным. Однако даже указанного повышенного содержания окиси кремния недостаточно для обеспечения необходимой стойкости швов против порообразования и удовлетворительной отделимости шлаковой корки. Скорость сварки с использованием данного флюса ограничивается 50-60 м/ч. Таким образом, известный флюс недостаточно технологичен.

Цель изобретения — повышение стойкости металла шва против порообраэования и улучшения сварочнотехнологических свойств флюса.

1 10920

Изобретение относится к сваРочным материалам. Флюс предназначен для сварки конструкций иэ низколегированных мелкозернистых сталей, в частности, стыков трубопроводов из сталей повышенной прочности.

Известен сварочный флюс 1.1), содержащий следующие компоненты, мас.X.

Окись кремния 18 22 1О

Окись марганца до 3

Окись кальция 14-18

Окись магния 8-12

Окись алюминия 24-29

Окислы железа - 2,5-5,5

Фтористый кальций 21-25

Известный флюс является низкокремнистым окислителем и благодаря введению окислов железа обеспечивает низкое содержание неметаллических включений в металле шва эа счет торможения кремне- и марганцевосстановительных процессов. Однако низкое содержание окиси кремния во флюсе приводит к неудовлетворительной

25 формирующей способности, плохой отделимости шлаковой корки при многопроходной сварке и не позволяет выполнять сварку на скоростях более

50-60 м/ч, что ограничивает область применения данного флюса, Повышение содержания окиси кремния в окислительных плавленых флюсах свыше 20Х не позволяет в полной мере использовать явление торможения кремневосстановительного процесса окислами железа по реакции (Яй.02) (УеО) I5

55 (Si0g) + Fe jSi) + (РеО), что обусловлено химическим взаимодействием окислов железа и кремния в расплаве при изготовлении флюса.

Образующееся в этом случае комплекс45 ное соединение Fe2si0 снижает активность окислов железа и ухудшает формирующие свойства флюса.

Известен также сварочный флюс $23„ состоящий из 40% флюса, содержащего следующие компоненты, мас.Х:

Окись кремния 38

Окись марганца 7

Сумма окислов кальция и магния 33

Окись алюминия 15 и 60Х флюса, содержащее следующие

1 компоненты, мас.Х:

Для достижения указанной цели в плавленом флюсе для злектродуговой сварки сталей, состоящем из двух автономных шлакообразующих частей, каждая из которых содержит окись кремния, окислы марганца, окись кальция, окись магния, глинозем, фтористый кальций, а одна иэ частей содержит окислы титана, часть, содержащая окислы титана, дополнительно содержит окислы железа при следующем соотношении компонентов этой части флюса, мас.X:

Окись кремния 1-20

Окислы марганца 6-10

Окислы кальция 5-20

Окись магния 5-15

Глинозем 15-30

Окислы титана 4-8

Окислы железа 3-15

Фтористый кальций Остальное а другая часть флюса содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Окись кремния 45-65

Окислы марганца 5-10

Окись кальция 1-5

1092027 4 флюс обеспечивает значительный рост скорости сварки. Уровень ударной вязкости металла шва при сварке под предлагаемым флюсом практически не

5 снижается. Особенно значительно повышение ударной вязкости металла для составов 4 и 5, содержащих окись бора и двуокись циркония. Предлагаемый флюс обеспечивает хорошее

1 формирование металла шва, высокую стабильность горения дуги, легкую отделимость шлаковой корки, получение швов без пор и трещин, высокие механические свойства металла шва и сварных соединений низколегированных мелкозернистых сталей, низкое содержание водорода в сварочной ванне и металле шва, что позволяет выполнять автоматическую сварку на скорости 100 м/ч.

Полученные данные свидетельствуют о положительном эффекте разделения флюсов на высококремнистую и окислительную части при соответствующем подборе составов этих частей, по сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран аналог Г 13.

Разделение флюса на высококремнистую и окислительную части позволяет обеспечить торможение крем30 невосстановительного процесса при любом высоком содержании кремнезема во флюсе. Однако, как показала практика изготовления обеих частей флюса в производственных условиях, фактором, ограничивающим максимальное содержание кремнезема в высококремнистой части и окислов железа в окислительной части, является улучшение технико-экономических показателей производства плавленых флюсов

4О (снижение производительности печи, повышенный расход электроэнергии) вследствие повышенной вязкости расплава. В то же время снижение содержания кремнезема и окислов

45 железа во флюсе установленного предела ухудшает его технологические свойства.

Испытания предлагаемого и известного флюсов показывают (табл. 2), что предлагаемый флюс, являясь по составу окислительным, имеет высокую формирующую способность и отделимость шлаковой корки, Одновременно новый улучшения качества металла шва

55 (повышение стойкости против порообОкись магния 1-5

Глинозем 1-5

Фтористый кальций Остальное при этом отношение массы высококремнистой части флюса и низкокремнистой составляет 2-14.

Для повышения механических свойств металла шва высококремнистая часть флюса дополнительно содержит, мас.X:

Окись бора 1-3

Двуокись циркония 1-5 введенные за счет окиси кремния.

Введение окислов железа в низкокремнистую часть позволяет избежать образования FeZsio в процессе изготовления флюса, создавая условия для более полного использования эффекта торможения восстановления кремния в процессе сварки.

Отношения масс высококремнистой и окислительной частей флюса 2-14 подтверждены экспериментально и обеспечивают требуемые характеристики флюса: скорость сварки 100 м/ч и выше и ударную вязкость металла шва

>r40 3e/см при температуре испытаний 60 С.

Обе части флюса изготавливаются отдельно по традиционной технологии в электропечах. Гранулируются мокрым способом. Высококремнистая часть состоит из пемзовидных однородных по строению зерен белого и светло-серого цвета, размером 0,35-2,5 мм.

Окислительная ниэкокремнистая часть состоит из стекловидных однородных по строению зерен от темно-коричневого до черного цвета размером

0,25-2,5 мм. После прокалки и охлаждения высококремнистая и окислительная части смешиваются механическим способом.

В табл. 1 приведены примеры конкретного выполнения предлагаемых составов высококремнистой и окислительной частей флюса.

В табл. 2 приведены показатели сварочно-технологических свойств и значений ударной вязкости для предлагаемого флюса-смеси, аналога, прототипа и двух известных промышленных флюсов.

Предлагаемый флюс за счет его улучшенных сварочно-технологических свойств (улучшение формирования металла шва и хорошая отделимость шлаковой корки), а также за счет раэования) позволяет повысить производительность сварки при монтаже магистральных газо- и нефтепроводов.

1092027

1

1

«0

I

11

« I и

О

1 а

I

I

l С4

I I I о !

4 Х 1

Э Э 1

Ж Р 1

Р» Х

1 — 4

«ч 1

« !

I

1 1 о

34 ° 1 о g

1 О Э ж а1

I ф 14 I

1

«Ч

Ф I — -л — — 4

I l 1

I о

I Ы Е 1

I Я Э

1 и Р

1 Х 1

1 «Ч (I о о

М

Е о! 1 о

1 34 ° о х

1 О Э 1

I 3 Р I

I ф, 4 1

1 I !

1

1 С ) ж ж о

X о

Qj

Э Ж

М и М ctj

О Э О

М E» g C4

И М 14 Э

О1- Ой

Ij, g

1,а ж

1 О

I g Э

1!4 Р, l O l4 х

А 5

«j 43

Х о м

4! Ы

О

Ж х са о х

Р 4! 1 о «!

8 х 1!

% л

Х

Э

Р3

CIj

f"

О о

О

Ill л о

Э

Е л

14

Э ж х

Э

Р

Э

C( о

1

1

1

I

1

I

1 с Ъ

1

I

1

1 1

О ° 1 х Е 1

6l Э 1

1 Ж Р I

1 Ж 14 I

1 — -

1 о 4 ° о z

v e

I 2 Р 1

1ф Х!

1 I

1 о

14 ° о и

V Ol

Я Р t

I ф 14 I

1 1 о

1 И 3 1

I 6) Э 1

I Ж Р

Ж Х

1

1 1 I о

l4 Х I

Я Э I

Ж Р I

Ж Х 1 !

1 — — -3

1 I о 4 ° о х

О Э

И Р 1

1 ф 34 1

I и

I

«Ь

° »

1 Р 1

I I c4 л

1 « 1

Ij 4! и О 3

Ж М Х Ф мм мо 1м

cjj uZ OI4 ОЭ

Р жа Р. жЦ

О МЦ аж I«e

e o чы ои

1092027

1

I

1 Д 1

1 E» I

1 О 1

1 Е !сЗ

I Х (сЧ

I

Ф вЂ” -!

I 1 ! 1

I д I

I E I и

cd (Х !со

1 с3

1

1

I

1

1

1, 1

3» 1

„. 1

„1 1

1» 1

3 1 х 1 х 1 е!

К1 ц 1 о

3 о (=1

И х

E о

E о

Р

И д

О

Э

Е о

v

Я

3» в

Ф ф и

Е О х о сЧ сЧ

Сс3 сЧ с»3

Сс3

°вЂ”

1

» ! I л л

\с сЧ сЧ с3

СЧ

I сЧ

С3

I с»3 сч

I сЧ

I oo сч

v ф

Я е

Р

3»î о

3d

Е л ф

О I сч

Х .16) 1 х 1 л!

1 х о

И

Е о

И о х м о О сЧ

Ц I о

I

1

1

X 1

Е (Ь

Р, (сЧ

3С

}о

I }Ë

I ð с»3

I сЧ

° е

Р

333 34 е о

3" 34

v ф о х

}1

j Pc

) v

1 о. (О

Ы .le.

1 с3

I сс) 1— -3

I 1 и — РсО

1 о

1 ь

СО OQ C»3 ь аА О а ь а с3

Х сЧ

Е»

О Х

cd х

Ф ,>х Н

,оо

Е» Х . V 3оУ. х

Ф Р

Р

М

О 1

И о л и

2 х ф с 1 и ф

V Cd

Е Е»

Е О о

Х О х х ts е л

Н о х х х е х ° о ел

Н хох

Р.ХХ

И E Х о е х Н ехо

Ц Р,Х ф 4 Е» о о

E» I о

4 .Ф С4

dj И х х

I сЧ о л

Я ф с6 ф

V E"

oov

4 О О о и

isa е °

cd

333 3Х 3 О

d3VХ

Р Х Э и х Н х о

Р»33 о j в 4

»»

»»,"с(E ххе о

4»

X о

Ы х

1 Д Х (и Z

I Х Ф

I Х Р (О Ы

3d м е х д ж д е

ОЕО4

Р

3С Х Х Е

О EQ

3g х д и д х и ди.х

О 3dO 2... д

v х

3d O о

Р ф х

»»

Я cd и е х х е о к

1092027

)» 1 и 1

I I о !

I I A f иио

I ЯЕО!

1 Ц g )» I

1 б 3 1

1 1

1 л 1 т 1! I !

1 Ж

4, I

Cd ссб

Н о я о

cd

Щ х сч о

2 сО) О) л

I 1 О I I с)

О 1 и 1 ю л С> о о

cd сс) х сч о

5 Ф i с11

1 1 4) I 1 M сЧ I с ) 1 л 1 (С х о с

Ch л о

О О

1

1 л 1 О I 1 ол 1сч

1 О I I 1 сс с1 I 1

Щ cn ) 1

1

1

I л.

Р о

)"„

Е» о

Р и Ж

)» о

О с/\ о - о

1 сс . 1 о О и . с1 1 с) О л о

У и

Ц

)" о

I

1

tA 1

1

l

1 с> 1 !

1

1

1

1 О .1

Ф 1 о

»- К7

I cO о1 О сч О л о сЛ Х с„

I о

Ch 1

CO I ! I О I

Р сс Ж

)»

E о

Р л и с„

I» о

Р

Й

Г„ !

» о о О 1 со l с«4 с ъ 1 О л

О 1

iо I с t с«) л

Ю ".б

Ц б» о

s а й

f о

Я I

I сч

Ф ° 1

Ю вЂ” — — - о

Ж 1

1

O 1 О 1 л) ю

1 1 О I 1

CO! О ч с«) Р л с

Е» о О 1 1

Ю 1 4> -Ф 1 сч 1

I 1 in ! «Ч

O 1 O 1 сл 1

Ю

С> с4 л

Р л

Ц !

» о ф

cd & ф v б- о

v g

1 о с» о

) о

И

v х о

L о о 8 v

cV 1

Щ!

Ж!

Ц!

lO )!

cd!

I

I х !

1 о ж

Р о

Сс сс) с ) о ц ф ф

cg

Ф cd

g L

)C Я, и cd

Ю ):

Р >

g с» й

I

1

1

cd 1 ф 1

Н 1

cd 1

Ф 1

Х 1

1 о

А

1„- 2

) >Ж б- о о ф ф л

Ж М

)" Х о м о cd сс)

)4 ф о Н

A ф

Е и яZ о со м оо е оо о p.I O

О !» )»

1»

v о а о

)4

Р

Ц

cd

Х

И IC

Р

)» cd о ф

a v

v д" !

» л

v ж о а

Х б сл с» ф 3

cC . ж6 о я сс) л

Cf

co I c«c I

oo I oo io I

1 л 1 I

Ф I CO I

iо I 1

1

1

1

1

1

1

1

1