Состав электродного покрытия

Изобретение может быть использовано для изготовления электродов типа Э-46 для сварки конструкций из углеродистых сталей. Покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: карбонат 10-15, органический газообразователь 2-5, минерал из группы силикатов 12-22, титансодержащий минерал 20-55, марганецсодержащий компонент 10-20, гематит 8-20. В качестве минерала группы силикатов покрытие содержит слюду, или полевой шпат, или кварцевый песок. В качестве титансодержащего минерала содержит ильменит или титансиликат. В качестве марганецсодержащего компонента содержит силикомарганец или порошок легированной стали. Электрод с приведенным покрытием обеспечивает низкое содержание неметаллических включений в металле шва и высокую ударную вязкость, покрытие изготовлено из нетоксичных, сравнительно недорогих и недефицитных компонентов. 3 з.п.ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к сварке, а именно к электродным покрытиям для изготовления покрытых электродов, и может быть использовано для сварки ответственных конструкций из углеродистых сталей с временным сопротивлением разрыву до 50 кгс/мм2 (490 МПа).

Для сварки вышеуказанных сталей наибольшее распространение получили электроды с покрытием на основе рутилового концентрата, однако его высокая стоимость требует поиска новых композиций покрытия электродов.

Наиболее близким к заявляемому составу является электродное покрытие (а.с. №841873 от 30.01.81 г.), которое содержит следующие компоненты (мас.%):

Мрамор 5-15
Полевой шпат 10-18
Каолин 5-12
Ферромарганец 12-18
Целлюлоза 1-2
Оксиды РЗМ 1-10
Ферросилиций 0,5-6
Ильменитовый концентрат остальное

Такой состав обеспечивает широкий диапазон рабочих токов, однако металл шва сильно загрязнен неметаллическими включениями.

Цель изобретения - снизить содержание неметаллических включений в металле шва.

Для достижения поставленной цели в состав электродного покрытия для сварки углеродистых сталей, содержащий карбонат, органический газообразователь, минерал из группы силикатов, титансодержащий минерал, марганецсодержащий компонент, дополнительно введен гематит при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Гематит 8-20
Карбонат 10-15
Минерал из группы
силикатов 12-22
Марганецсодержащий
компонент 10-20
Титансодержащий
компонент 20-55
Органический
газообразователь 2-5

Для проведения испытаний в качестве конкретных компонентов покрытия взяты: карбонат-мрамор или магнезит; марганецсодержащий компонент-силикомарганец марки СМн17, или СМн22, или СМн26.

В качестве минерала из группы силикатов взяты слюда, или тальк, или нефелин, или полевой шпат.

В качестве органического газообразователя взяты крахмал, или целлюлоза, или лигнин.

Введение в покрытие электрода в определенном массовом соотношении гематита снизило содержание неметаллических включений в металле шва и повысило его ударную вязкость.

Достижение поставленной цели объясняется тем, что неметаллические включения в шве, главным образом это комплексные оксиды продуктов раскисления кремния, марганца, алюминия и титана, разрушаются кислородом гематита. Например, включения кварца (SiO2) и корунда (Аl2О3), попадая в сварной шов из покрытия электрода, не успевают всплыть на поверхность сварочной ванны в процессе сварки из-за малого времени существования ванны в жидком состоянии.

Поступая в металл шва, эти включения взаимодействуют с FeO (продукт диссоциации гематита), образуя более сложные и обычно более легкоплавкие оксидные включения, переходящие в шлаковую фазу. Это способствует значительному снижению количества неметаллических включений в шве.

Заявляемый состав электродного покрытия по своим свойствам отличается от прототипа и обеспечивает достижение высокого положительного эффекта - снижение количества неметаллических включений в металле шва и повышение его ударной вязкости.

При разработке покрытия были подготовлены и испытаны 6 вариантов покрытия, которые приведены в таблице 1.

Таблица 1
Наименование Содержание, % мас.
1 2 3 4 5 6
Карбонат
MgCO3 10 13 16 ----- ------ ------
СаСО3 ----- ----- ----- 10 13 16
Гематит 8 14 20 8 14 20
Минерал из группы силикатов
кварцевый песок 12 17 22 ------ ----- ------
полевой шпат ---- ---- ----- 12 17 22
Марганецсодержащий компонент
силикомарганец 10 15 20 ---- ----- ------
ферромарганец ----- ----- ----- 10 15 20
Титаносодержащий минерал
ильменит 55 46,5 20 ----- ----- -----
титаносиликат ---- ----- ----- 55 46,5 20
Органический газообразователь
целлюлоза 5 4,5 2 ---- ----- ------
лигнин ---- ---- ----- 5 4,5 2

При изготовлении электродов в качестве связующего использовали жидкое калиево-натриевое стекло. Покрытие наносилось на стержни проволок Св08А диметром 4 мм методом опрессовки.

При сварке в качестве источника питания дуги использован трансформатор ТД-500. Сила сварочного тока составляла 180-200 А. Перед сваркой электроды прокаливали при температуре 180°С в течение 90 мин. Количество неметаллических включений определяли путем электролитического растворения металла шва.

Полученные данные приведены в таблице 2.

Таблица 2
Количество неметаллических включений в металле шва электродов.
Варианты Количество неметаллических включений к весу металла шва, % Механические свойства
σв, МПа δ, % Он, Дж/см2
Прототип (а.с. 841873) 0,048 450-480 18-20 70-140
1 0,020 460-480 24-28 140-160
2 0,014 480-500 26-28 145-150
3 0,015 465-475 22-24 148-156
4 0,022 470-490 24-28 142-154
5 0,021 460-500 26-27 141-152
6 0,023 480-510 25-28 148-155

Испытания показали, что снижения содержания карбонатов менее 10 мас.% снижает защитные свойства шлаковой фазы, а увеличение свыше 15 мас.% нарушает формирование шва. Увеличение содержания гематита более 20 мас.% затрудняет формирование шва в вертикальном и потолочном положениях пространства, а снижение менее 8 мас.% снижает механические свойства металла шва.

Увеличение количества минерала из группы силикатов более 22 мас.% резко увеличивает вязкость шлака и нарушает формирование, а менее 12 мас.% не оказывает необходимого влияния на свойства шлака.

Увеличение титаносодержащего минерала свыше 55 мас.% нарушает стабильность горения дуги, а снижение менее 20 мас.% нарушает формирование шва. Увеличение органического газообразователя свыше 5 мас.% приводит к сильному разбрызгиванию, а снижение менее 2 мас.% нарушает защиту расплавленного металла.

В сравнении с прототипом предлагаемый состав покрытия обеспечивает низкое содержание неметаллических включений в металле шва и высокую ударную вязкость.

Состав покрытия содержит низкотоксичные, сравнительно недорогие и недефицитные компоненты и весьма технологичны в изготовлении.

1. Состав электродного покрытия для изготовления электродов типа Э-46 для сварки конструкций из углеродистых сталей, содержащий карбонат, органический газообразователь, минерал из группы силикатов, титансодержащий минерал, марганецсодержащий компонент, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гематит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гематит 8-20
Карбонат 10-15
Минерал из группы
силикатов 12-22
Марганецсодержащий компонент 10-20
Титансодержащий минерал 20-55
Органический газообразователь 2-5

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве минерала группы силикатов он содержит слюду, или полевой шпат, или кварцевый песок.

3. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве титансодержащего минерала содержит ильменит или титансиликат.

4. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве марганецсодержащего компонента содержит силикомарганец или порошок легированной стали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области дуговой сварки плавлением, в частности к разработке сварочных материалов для ручной подводной мокрой сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей.
Изобретение относится к материалам для дуговой сварки, а именно к составам покрытия электродов, преимущественно для сварки углеродистых и низколегированных сталей.

Изобретение относится к области производства сварочных материалов и может быть использовано в различных областях промышленности для сварки высокопрочных сталей с пределом текучести от 700 до 1000 МПа.
Изобретение относится к области ручной дуговой сварки и может быть использовано при сварке высоколегированных сталей, в том числе жаропрочных, жаростойких, коррозионно-стойких, с содержанием хрома до 25% и никеля до 30%, а также при сварке разнородных сталей и наплавке облицовочных слоев.

Изобретение относится к области дуговой сварки плавлением, в частности к разработке сварочных материалов для ручной подводной мокрой сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей повышенной прочности.

Изобретение относится к области производства сварочных материалов для сварки изделий атомного энергетического машиностроения и может быть использовано в различных областях промышленности для сварки сталей перлитного класса.

Изобретение относится к области производства сварочных материалов и может быть использовано в различных областях промышленности для сварки хладостойких низколегированных сталей с пределом текучести от 235 до 390 МПа.
Изобретение относится к материалам для дуговой сварки, а именно к электродным покрытиям, применяемым при изготовлении электродов для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением до 490 МПа, когда к металлу швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости.
Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к электродам для ручной дуговой сварки, и может быть использовано для сварки низкоуглеродистых сталей

Изобретение относится к области производства сварочных материалов и может быть использовано для монтажной сварки стыков и ремонта труб из хладостойких низколегированных сталей категории прочности К60, Х70, а также в различных областях промышленности для сварки перлитных сталей с пределом текучести от 400 до 500 МПа

Изобретение относится к области производства сварочных материалов и может быть использовано для монтажной сварки стыков и ремонта труб из хладостойких низколегированных сталей категории прочности Х-80, а так же в различных областях промышленности для сварки перлитных сталей с пределом текучести от 500 до 600 МПа

Изобретение относится к области сварочного производства, конкретно к высокопроизводительному электроду для ручной дуговой наплавки слоя стали средней и высокой твердости, преимущественно при восстановлении деталей железнодорожного транспорта
Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано для ручной дуговой сварки высоколегированных жаропрочных и жаростойких сталей с содержанием хрома до 26% и никеля - до 20%
Изобретение относится к области производства сварочных материалов и может быть использовано в различных областях промышленности для сварки легированных теплоустойчивых хромомолибденовых сталей, работающих при температуре плюс 450°С

Изобретение относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использовано как покрытие электродов для выполнения заполняющих и облицовочных слоев шва стыков трубопроводов из сталей групп К 60(Х70) - К 70(Х80), а также металлоконструкций из сталей с нормативным пределом прочности до 686 МПа включительно
Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано для ручной дуговой сварки высоколегированных жаропрочных и жаростойких сталей с содержанием хрома более 25% и никеля от 15% и более, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основе
Наверх