Состав электродного покрытия для сварки никеля

 

Изобретение относится к области сварочных материалов, в частности к электродным покрытиям, предназначенным для сварки никелевых сплавов. Целью изобретения является увеличение коррозионной стойкости и улучшение механических свойств сва:рных соединений никеля, работающих в щелочных и хлорсодержащих средах при высоких температурах. В состав покрытия вводят нйкель-иттриевую лигатуру в количестве 9-10% с размером частиц 0,2- 0,3 мм и карбид титана в количестве 6-12%. Введение никель-иттриевой лигатуры способствует микролегированию металла шва иттрием, что способствует дезориентации дендритов, очищению границ зерен и повьппению стабильности горения дуги. Размеры частиц существенно влияют на качество покрытия и переход иттрия в шов. Карбид титана снижает окислительный потенциал атмосферы дуги и улучшает раскислитель металла шва. 3 ил., 3 табл. I (Л

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5)) 4 В 23 К 35 365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3874362/25-27 (22) 01.04.85 (46) 30.09.86. Вюл, У 36 (72) В.Н. Пучков, В.В. Каратыш, В.А. Василенко и В.У. Покальннс (53) 621.791(088.8) (56) Авторское свидетельство,.СССР

Ф 1)8923, кл. В 23 К 35/365, 1958.

Авторское свидетельство СССР

У 617214, кл. В 23 К 35/365, 1976. (54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ

ДЛЯ СВАРКИ НИКЕЛЯ (57) Изобретение относится к области сварочных материалов, в частности к электродным покрытиям, предназначенным для сварки никелевых сплавов.

Целью изобретения является увеличение коррозионной стойкости и улучшение механических свойств сварных соединений никеля, работающих в щелочных и хлорсодержащих средах при высоких температурах. В состав покрытия вводят никель †иттриев лигатуру в количестве 9-10% с размером частиц 0,20,3 мм и карбид титана в количестве

6-12%. Введение никель-иттриевой лигатуры способствует микролегированию металла шва иттрием, что способствует дезориентации дендритов, очищению границ зерен и повышению стабильности горения дуги. Размеры частиц существенно влияют на качество покрытия и переход иттрия в шов. Карбид .титана снижает окислительный потенциал атмосферы дуги и улучшает раскислитель металла шва. 3 ил., 3 табл.

1260158

Таблица 1

Содержание компонентов в покрытии, мас.Х

Состав покрытия

Карбид Никельтитана иттрйе- вая лигатура

Плавихов шпат

Двуокись Бентотитана нит

Полевой шпат

Мрамор

50 34

50 32

42 35

Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к электродным покрытиям, предназначенным преимущественно для сварки никеля.

Цель изобретения — увеличение коррозионной стойкости и улучшение механических свойств сварных соединений никеля, работающих в щелочных и хлорсодержащих средах при высоких температурах.

Поставленная цель достигается благодаря введению в состав покрытия никель-иттриевой лигатуры с определенным размером частиц и карбида титана.

Введение в состав покрытия никель-иттриевой лигатуры увеличивает коррозионную стойкость и механические свойства сварных соединений за счет микролегирования металла шва иттрием, который попадает в металл шва при плавлении никель-иттриевой лигатуры. Иттрий, имея большое сродство к кислороду, азоту и сере, рафинирует металл шва по этим элементам, образуя при этом окислы,нитриды и сульфиды, которые переходят в шлак.

Кроме того, иттрий способствует дезориентации дендритов, очищению границ зерен, повьппению стабильности горения дуги и отделяемости шлаковой корки. Повьппение механических свойств особенно резко сказывается на увеличении ударной вязкости. При содержании никель-иттриевой лигатуры менее

2Х эффект рафинирования и модифицирования практически не сказывается, а при содержании более 10Х происходит резкое изменение поверхностного натяжения металла сварочной ванны, что сказывается на протекании физико-механических процессов в ней в сторону ухудшения.

Введение в покрытие карбида титана позволяет снизить окислительный потенциал атмосферы дуги, что позволяет повысить плотность металла шва

5 и механические свойства сварного соединения. Кроме того, компонент, являясь раскислителем, повышает коррозионную стойкость сварных швов. Введение карбида титана в покрытие менее

1 6Х недостаточно для раскисления сварочной ванны, а при содержании более

12 образуется пленка из рутила TiO, которая снижает коррозионную стойкость.

Мрамор, плавиковый шпат полевой шпат, двуокись титана и бентонит, вводимые в покрытие в указанных пределах, изменяют эффективный потенциал ионизации и физико-механические свойства газовой среды и шлаковой системы. Зто позволяет иметь хорошие сварочно-технологические и обмазочно-формовочные свойства покрытия.

Для определения граничных значений компонентов покрытия было опробовано несколько его составов. В качестве электродных стержней променялась проволока из никеля марки НП-2 диаметром

4,0 мм. Никель-иттриевая лигатура

ЗО состояла из !2,5Х иттрия и 87,5Х никеля с различным размером частиц.

Злектроды изготавливались на лабора торном электродном прессе и пред сваркой прокаливались при 350 С в течение 2 ч.

Опробование производилось при сварке образцов из никеля марки НП-2 толщиной 5,0. Сварка производилась постоянным током обратной полярности

4О при силе сварочного тока 180-200А.

В табл. 1 представлены составы электродных покрытий, применявшихся при сварке.

1260!58

Продолжение табл.1

Содержание компонентов в покрытии, мас.X

Состав покрытия

Поле- Карбид Никель- Двуокись Бентовой титана иттрие- титана нит

Плавиковый

Мра- мор вая лигатура шлат шпат

12 10

40 30

38 28

14!

Т а б л и ц а 2.СосСкорость коррозии, г/м ° ч

Механические свойства тав

Прочность, МПа

Ударная вязкость, МДж/м

Угол загиа, рад

2,1-2,4 180 0,160

2,4-2,6 180 1,138

2,7-2,9 180 0,112

495 510

555

4 540 2,4-2,7 180 0,129

5 535

2,2-2 5 180 0,184

На фиг. 1 приведен график зависимости скорости коррозии от содержания лигатуры в покрытии; на фиг. 2 график зависимости ударной вязкости металла шва от содержания лигатуры в покрытии; на фиг. 3 — то же, от дисперсности лигатуры.

Коррозионные испытания проводились в хлористой среде .при 500-600 С. В

По результатам табл. 2 построены, 45 графики зависимости скорости коррозии и ударной вязкости в зависимости от содержания никель-иттриевой лигатуры в покрытии (фиг. 1 и 2),.Из приведенных данных следует, что пред-50 лагаемый состав электродного покрытия по сравнению с известным обладает более высокими механическими свойствами и коррозионной стойкостью. Предел прочности на растяжение больше на 12Х (550 МПа и 490 МПа соответственно), ударная вязкость выше в 1,45 раза (1,8-2,0 МДж/м и 2,7-2,9 МДж/м качестве показателя коррозионной стойкости принята скорость коррозии сварного соединения. Механические

I свойства определялись согласно

ГОСТ 6996-66.

В табл. 2 приведены результаты испытаний сварных соединений при сварке опытными покрытиями. соответственно), а коррозионная стойкость выше почти в 1,7 раза (0,180 г/м ч и 0,112 г/м ч соответг г ственно).

Приведенные данные соответствуют размеру частиц лигатуры 0,2-0,3 мм.

При отработке оптимального состава покрытия электрода установлено, что механические свойства (в основном ударная вязкость) по величине и разбросу показаний в значительной мере зависят от дисперсности лигатуры и покрытии. Поэтому было исследовано влияние дисперности лигатуры на вели260158

Таблица 3

Дисперсность лигатуры, мм

Ударная вязкость

0,05 0,10 0,15 0,20 0;25 0,30 з ан макс МДж7M

2,5 2,7 2,8 2,85 2,9 2,9

1,9 2,2 2,4 2,6 2,7 2,7 а„ мин, МДж/м

40-50

30-35

3-5

6-12

Мрамор

Плавиковый шлат

Полевой шлат

Карбид титана

Никель-иттриевая лигатура

Двуокись титана

Бентонит

2-10

1-3

2-4

S 1 чин ударной вязкости и разброс значений показателей ударной вязкости.

Оиробов ание производилось при сварке опытным электродом с покрытием, соответствующим составу 3 (табл.1), в котором находилась лигатура с размером частиц 0,3, 0,25, 0,20, О,!5, 0,10 и 0,05 мм, Размеры

По данным табл. 3 построен график зависимости показателя ударной вязкости и его разброса от дисперсности никель-иттриевой лигатуры в электрод- 25 ном покрытии (фиг. 3). Из приведенных данных следует, что оптимальная дисперность лигатуры в покрытии должна соответствовать 0,3-0,2 мм (заштрихованная область на фиг. 3). При этом значении показателя ударной вязкости и его разброс практически не изменяется. При уменьшении дисперсности до 0,05 мм значение показателя ударной вязкости снижается, а его разбросЗ5 резко увеличивается (незаштрихованная область на фиг. 3). Это объясняется тем, что чем выше дисперсность, тем большая часть иттрия нейтрализуется на стадии капли электродного металла в высокотемпературной окислительной атмосфере дуги.

При дальнейшем увеличении размеров частиц лигатуры снижается качество покрытия при нанесении его как мето- 4 5 дом опрессовки, так и окунанием, а значение показателя ударной вязкости не увеличивается. На поверхности покрытия появляются задиры, наплывы и другие дефекты, которые ГОСТом не допускаются.

Использование предлагаемого электродного покрытия позволяет при изгочастиц лигатуры обеспечивались путем ее. просеивания через сита укаэанных размеров. Ударная вязкость определя лась на образцах и по методике

ГОСТ .6996-66. В табл. 3 приведены реэультаты испытаний, т.е. выбраны минимальные и максимальные значения ударной вязкости при одном значении диспераности лигатуры. товлении и ремонте химической àïïàратуры из никеля за счет повышения ,качества сварных соединений увеличить срок службы этой аппаратуры.

Формула и з обретения

Состав электродного покрытия для сварки никеля, содержащий мрамор, плавиковый шлат, полевой шлат, двуокись титана, бентонит, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения коррозионной стойкости и улучшения механических свойств сварных соединений никеля, работающих в щелочных и хлорсодержащих средах при высоких температурах, он дополнительно содержит никель-иттриевую лигатуру и карбид титана при следующем соотношении компонентов, мас.7: причем никель-иттриевая лигатура введена с размером частиц 0,20,3 мм.

1260158

9 0,184

< O1ZS

1 01И ф >0,1а ь ой 0

Ь 0Q8

l ф 120

d,112

f 2 3 9 5g 78 9701112

Мгркание лигатуры 6ткрьидцц

Рие1 О/

3 З,0 ," Z,В Z,Ю ф 22 г,0 в

1 Z г У Я Ю 7 8 9 10 11 1г 18 Ж 1$

Мужание лигатуры 3покрыФиг. 2 сии, /. з,о

Гг,8

< 2,Е ге ю гг z,î СN С?$0,Z0 ОМ gro ооЬ

Дисперснсст лигатуры,eo

Фиг. 3

Составитель В. Пронин

Техред g.xîäàíè÷ Корректор С. Шекмар

Редактор М. Петрова

Заказ 5168/10 Тираж !001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4