Электрод для сварки коррозионно-стойких сталей

 

Изобретение относится к сварке, в частности к сварочным материалам для электролуговой сварки низкоуглеродистых коррозионно-стойких сталей. Цель изобретения - повышение ударной вязкости и коррозионной стойкости металла шпа при сварке сталей мартенснтной, мартенситно-ферритного и мартенситно-аустеш1тного классов. Стержень электрода содержит хром в количестве 10-15 мас.%, а раскисляющие легирующие добавки в количестве 1-JO мае.л. Состав покрытия содержит, мае./.: мрамор 24,0-26,0; рутиловый концентрат 2э,з-29,4; плавиковый шпат 41,0-44,1} поташ 0,5-1,5; хром 0,5-7,5. Количество хрома X { в покрытии зависит от содержания хром.ч Ха в стержне электрода и поташа Xj в покрытии и определяется формулой Х4 2 (13-Х2)+3 Хэ. Суммарное содержание хрома в покрытия и стержне равняется 15,3-18 мас.%, коэффициент массы покрытия составляет 31-39%. 4 табл. Ј СО

2 Al

СОЮЗ СООЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (I9) (1И (5115 В 23 К 35/365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю»64

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ WHT СССР (46) 23.07.92.В ол. N - 27 (21) 4682899/27 (72) 30.03,89 (11) Научно проиэводственпое обьединеиие по технологии машиностроения

"Ц 11ИИ УМА1 1" (72) A,И. Рымкевич, О.С. Каковкин и В.И. Иронии (53) 621, 791.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 456699, кл . В 23 К 35/365, 11.12.72.

Авторское свидетельство СССР

h"- 1242322, кл. В 23 К 35/365, :)6. 10-,83, (54) ЭЛЕКТРОД ДЛЯ СВАРКИ КОРРОЗИОННОСТОИКИХ СТЛ31ЕЙ (57),Изобретение относится и сварке, в частности к сварочным материалам

I для электродуговой сварки низкоуглеИзобретение относится к сварке, касается сварочных материалов для .электродуговой сварки низкоуглеродистых коррозиож о-стойких сталей мартенситпого, мартенситно-ферритного и мартепситно-аустенитного классов, которые могут быть использованы при сварке деталей гидравлических и паровых турбин, корпусов насосов, гребных винтов и других изделий из высокопроч» ных коррозионно-стойких сталей.

Целью изобретения является повышение ударной вязкости и стойкости металла шва при сварке сталей мартенродистых корроэиоино-стойких сталей.

Цель изобретения — повышение ударной вязкости и коррозионной стойкости металла шва при сварке сталей мартенсит ной, мартенситпо-ферритного и мартенситно-аустенитного классов. Стержень электрода содержит хром в количестве

10-15 мас.l, а раскисляющие легирующие добавки в количестве 1-10 мас.Х. Состав покрытия содержит, мас. :: мрамор

24,0-26,0; рутиловый концентрат

2э,5-29,4; плавиковый шлат 4 1,0-44, 1 по -аш 0,5-1,S; хром 0,5-7,5. Количество хрома Х в покрытии зависит от со" держания хрома Х в стержне электрода и поташа Х в покрытии и определя ется формулой Х < 2 (13-Х )+3 Х>.

Суммарное содержание хрома в покрытии и стержне равняется 15,3-18 мас.Х, коэффициент массы покрытия составля- С» ет 31-39Х. 4 табл. ситного, мартенситно-ферритного и мартенситно-аустенитного классов.

Иовышение коррозионной стойкости металла шва при сохранении высоких сварочно-технологических свойств дос- тигается благодаря заданному соотнОшению основных компонентов покрытия и содержания хрома металлического в покрытии в зависимости от его фактического содержания в стержне и от содержания в покрытии поташа, составляющего 0,5-1,5Õ. Это обусловлено отсутствием в покрытии элементов раскислителей, введение которых не является

1633662 необходимым при использовании стержней, содержащих 10-15 мвс. хрома и

1-10 мас.Х металлических и раскнсляюшнх добавок что в свою очередь nosЭ

5 воляет повысить в покрытии долю мрамора, необходимого для улучшения газовой защиты сварочной ванны и повыше1вя стабильности свойств металла

msa. Ирн этом повышение содержания л1рамора свыше заданного соотношением приведе г к повышению перехода углерода в наплавлеииьн1 металл и снижению коррозионных свойств шва, в снижение содержания мрамора - к ухудшению газо-15 вой защиты и сварочно"технологических свойств электрода.

Пределы содержания рутилового концентрата в покрытии обусловлены тем, что при его соотношении с мрамором в сочетании с заданным содержанием плавикового шпата менее 1,0 ухудшаются технологические характеристики электродов, а увеличение соотношения свыше 1,2 приводит к ухудшению свойств25 наплавленного металла из-за образования оксидных включений в результате развития реакций типа (Т10, )+2 tSi) 2(Si0 ) +(Т>) °

Пределы содержания плавикового шпата и покрытии обусловлены тем, что прн его соотношении с мрамором в сочетании с заданным содержанием рутилово- 5 го концентрата менее 1,6 уменьшается

его положительное воздействие, приводящее к снижению содержания водорода в пвплавленном металле, связанное с развитием реакций

2CaF<+3SiO< 2CaSiO> +SiF>, SiF4+3H - SiF + HF °

Ti0 +Са1" 2CaO+TiF4, 45

ТО4+ЗН Т1Г + ЗНР 1

Повышение содержания плавикового шпата в предложенном соотношении свыice 1,8 приведет к снижению сварочнотехнологических свойств электродов.

Полученное опытным путем соотношение, определяющее содержание хрома в покрытии, обусловлено тем, что про, цент хрома в нем должен возрастать, ecmt его ювк„еское содер ние в 55 стержне менее 13 мас.Х. При этом коэффициент 2 определяет возможность лишь частичного перехода хрома иэ покрытия в наплавпенный металл. Увеличение содержания поташа свыше 1,5 мас.Х нецелесообразно иэ-эа необходимости повышения содержания хрома я покрытии, а уменьшение менее 0,5 мас. приведет к снижению технологических свойств электродов.

Злектрод изготавливают следующим образом. Ири изготовлении стержней для электродов (длиной 350 мм при диаметре 3-4 мм или длиной 450 мм при диаметре 5 мм) производили анализ фактического содержания хрома в сварочной проволоке. В зависимости от содержания хрома в сварочной проволоке (Х ) и содержания в покрытии поташа (Х ) в соответствии с формулой

Х1 = 2(13-Х ) + ЗХ определяли r.одержание в покрытии металлического хрома (Х <), а также содержание мрамора, рутилового концентрата и плавикового шпата. Помимо перечисленных выше компонентов для приготовления обмаэочной массы используют натриево-калиевое жидкое стекло, которое вводят в количестве 25+5 мас. . к массе сухой смеси.

Обмаэочную массу наносили на подготовленные стержни методом опрессовки на прессе высокого давления с обеспечением отношения диаметра покрытия к диаметру стержня 1,44-1,50. После просушки опрессованных электродов на воздухе производят их прокалку в печи при температуре 380+20ОС в течение

2 ч.

Были изготовлены опытные партии электродов диаметром 4 мм со стержнями иэ стали марки Св-01Х12Н2-ВИ. Фактическое содержание хрома в используемых для изготовления электродов партиях сварочной проволоки было от

10 до 15 мас./. Составы покрытий приведены в табл. 1. Значения коэффици-! ентов массы покрытия электродов даны

l в табл. 2.

При изготовлении электродов смешивание компонентов покрытия производили в смесителе Р02 фирмы EIRICH" (ФР) ). Для нанесения покрытия на стержни испольэовали электрообмаэочный пресс высокого давления LR214 фирмы "FSAB" (Швеция). Внешние параметры готовых электродов соответствовали

ГОСТ 9466-75. Прокалку электродов про

1h 11()()2

=2(t3-Х ) +3Х

40

Та блица 1

Состав покрытия в опытных партиях электродов

Номер партии

Содержание компонентов, мас.X

Хром металлический

Ппавиковый Пота шлат

Мрамор

Рутнловый концентра

Суммарное содержание хрома

7,0

2,2

7,5

0 5

24,0

26,0

25,5

24,5

2

26,0

28,0

25,5

29,4

42,0

43,6

41

44,1

1р0

0,5

1,5

18

1S 6 ! 798

t5,5 изв<щили прп т.мпературе 380+20 С в течение 2 ч.

Изготовя ннымн электродами выполняли сварку пластины иэ стали 06Х1 21134 (1 = 40 мм) с односторонней разделкой кромок. Кроме того, выполняли наплавку и аргоне сварочной проволокой, используемой для изготовления электродов.

Механические свойства наплавленного металла определяли на образцах типа II, а ударную вязкость - на образцах типа IX по ГОСТ 6996-66. Химический состав стержней и наплавленного металла приведен в табл. 3..

Испытания на растяжение проводили на Разрывной машине марки HUS2010ST фи!)мы "МГ1. (ФРГ). Ударную вязiver!r ть определялп на копре марки

PSV-300 фирмы "МЕ1." (ФРГ) .

Оценка коррозпонной стойкости проводилась по методике ИЦК 01-77 с определением скорости коррозии (в ч/м ч)

1 и путе) определения склонности к МКК по ГОСТ 6032-75 (метод AM).

Механические свойства наплавленного металла н его коррозионная стойкость (после отпуска при температуре

640+!0 C 6 ч) приведены в табл. 4 .

Как видно из приведенных результатов, применение электродов с покрыти«и, выбранным в зависимости от фактич ского содержания хрома в стержне, позволило стабилизировать содержание хрома в наплавленном металле и его корроэионную стойкость. формула изобретения

Электрод для сварки коррозноннотоиких сталей, состоящий иэ металлическогп стержня, як)попяепного иэ мн))еуглер<)лнстой стали и покрытия, содержащего мрамор, рутиловый концептрат, 5 плавикояый шпат, поташ, хром металлический, и т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения корроэионной стойкости и ударной вязкости металла шва при сварке сталей мартенситного, мартенситно-ферритного и мартенситноаустеиитного классов стерженb содер" жнт хром в количестве 10-15 мас.% н раскисляюшие легирующие добавки в колйчестве 1 — 10 мас.%, а состав покрытия- .содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

Мрамор 24,0-26,0

Рутчловый концентрат 25,5-29,4

20 1Епавиковыи шпат 41,0-44 >

I1от аш 0,5-1,5

Хром металлический 0,)-7,5 причем мрамор, рутиловый концентрат и плавиковый шлат взяты в соотношении

25 1:(1,0-1,2): (1,6-1,8), а между содеРжанием хрома металлического, поташа в покрытии и содержанием хрома в стерж не электрода должно выполняться со" отношение

30 где X, — содержание хрома металлического в покрытии, мас.Х;

Х вЂ” с)держание хрома в металли2 ческом стержне, мас.%;

Х вЂ” содержание поташа в покрытии, 3 мас.%, . при этом суммарное содержание хрома в покрытии и стержне должно равняться

15,3 — 18 мас., а коэффициент массы покрытия составляет 31-39%.

163311132

Таблида 2

Значения ко ффициентов массы покрытия

Коэффициентт массы

Отношение

Диаметр электродов (стержня) им

Номер партии покры" тия, 4

Таблица 3

Хньа1чески11 состав стержней и наплавленного металла

Содержание элементов, мас.X

Номер нартн31

И1 ериал

У1лерод Хром Никель Кремний Марганец

Стержень

0,010 1I 0 2,2 0,36 0,53

Наплавленный металл

0,36

0,0?8

2,2

12 1

0,53

13е4

0 32

0,48

0 012

Стержень

Наплавленный металл

0,030 i ""„„8

0,24

2,0

0,42

0,012 10

Стержень

0,6

0,2

0,2

Н а пла в:1е н ньй металл

0,6

0,15

0,2

Стержень

8,7

0,75

0,55

Н;3 п31 а в л е н н ы11 металл

12,6

0,030

0,50

0,68 таолипа 4

Кеханнческне свойства и корром очная стойкость неллавленного металла (после отпуска 640 Ñ, 6 час) номер партлн

Кеха отчесхне свойстве

Потеря веса при коррозаоннсм копью» танин, г/не ч

Прелсл 11ре ел

ОтноснОтносч тельно суненн х ерная чкость, /сн прочтекучести, Kl la нос тн

I М11а ууу1н н ение, 2

56-64

64-68

61-65

65-72

82-108

135-152

144-162

180-144

7Ь5-7чи 620-640 16,5-18„0

75з-784 бчО-682 18-19 5

7бО-778 Ь 10-64 о 16, 3-18,6 ЛО-782 бой-674 16,5-19,0

3,2

2,4

3,6

2,2. лнчечанн . йапчанленный но алл партий 1-4 не склонен к KKK.

2

4

3

Ориентировочный д11аметр электрода с покрытием (диаметр вту11ки), ЬМ

5,8

5,8

4,5

7,2

0023 12 3

0,011 15 диаметра втулки к диаметру стержня

1,45

1,45

1,5

1,44

36

33

39