Электрод для ручной дуговой сварки

Авторы патента:

B23K35/365 - выбор неметаллических составов материалов покрытий только, либо совместно с выбором материалов для пайки или сварки

Владельцы патента RU 2497647:

Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") (RU)

Изобретение может быть использовано для сварки или наплавки изделий из 13% хромистых сталей, работающих в условиях высоких нагрузок, повышенного износа и коррозионного воздействия. Стержень электрода выполнен из стали, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод не более 0,015, кремний 0,2-0,5, марганец 0,3-0,7, хром 11,5-13,5, никель 1,8-2,5, железо - остальное. Покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: плавиковый шпат 35-40, двуокись титана 20-30, хром металлический 1-6, кремнефтористый натрий 5-15, никель 2-8, молибден 0,5-4, оксид редкоземельного металла 0,5-6, мрамор - остальное. Жидкое стекло калиево-натриевое к массе сухой смеси 20-28. Электроды обеспечивают высокую стойкость наплавленного металла или металла сварного соединения к образованию холодных трещин и прочностные характеристики наплавленного металла или металла сварного шва на уровне свариваемых 13%-хромистых сталей аустенитно-мартенситного класса при сохранении высоких показателей пластичности и ударной вязкости. 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области ручной электродуговой сварки и наплавки и может найти применение в машиностроении для сварки или наплавки изделий из 13%-хромистых сталей, работающих в условиях высоких нагрузок, повышенного износа и коррозионного воздействия.

Известен электрод для сварки хладостойких низколегированных трубных сталей, включающий стержень из стали, содержащей углерод, марганец, кремний, хром, никель и железо, и электродное покрытие, содержащее мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, двуокись титана в виде рутила, глинозем, ферросилиций, металлический марганец, соду жидкое стекло и редкоземельные металлы в виде оксидов церия и лантана) (RU 2008130718, B23K 35/365, опубликовано 27.01.2010).

Недостатком этого электрода является невозможность его использования для сварки и наплавки 13% хромистых сталей ввиду недостаточной пластичности и ударной вязкости наплавленного металла.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является электрод, преимущественно для сварки хромистых нержавеющих сталей, включающий стержень из низкоуглеродистой нержавеющей стали марки 000X12H2, содержащей углерод, хром, кремний, марганец, никель и железо, и покрытие, содержащее кремнефторид натрия, плавиковый шпат, двуокись титана, хром, окись алюминия и мрамор. (SU 456699, B23K 35/36, опубликовано 15.01.1975).

Недостатком известного электрода является то, что при сварке известным электродом изделий из высокопрочных сталей аустенитно-мартенситного класса не удается обеспечить равнопрочность сварных соединений и основного металла, в том числе при использовании электрода для наплавки металла.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение стойкости наплавленного металла или металла сварного соединения к образованию холодных трещин и обеспечение прочностных характеристик наплавленного металла или металла сварного шва на уровне свариваемых 13%-хромистых сталей аустенитно-мартенситного класса, при сохранении высоких показателей пластичности и ударной вязкости.

Технический результат достигается тем, что электрод для ручной дуговой сварки, включающий стержень из стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, никель и железо, и покрытие, содержащее, плавиковый шпат, двуокись титана, хром и кремнефтористый натрий и мрамор, при этом сталь стержня содержит в следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод	не более 0,015
кремний	0,2-0,5
марганец	0,3-0,7
хром	11,5-13,5
никель	1,8-2,5
железо	остальное,

а покрытие дополнительно содержит никель, молибден и оксид, по меньшей мере, одного редкоземельного металла, выбранного из группы: церий, лантан, неодим, празеодим, а также жидкое стекло калиево-натриевое при следующем соотношении компонентов, мас.%:

плавиковый шпат	35-40
двуокись титана	20-30
хром металлический	1-6
кремнефтористый натрий	5-15
никель	2-8
молибден	0,5-4
порошок оксида
редкоземельного металла	0,5-6
мрамор	остальное,
жидкое стекло калиево-натриевое
(к массе сухой смеси)	20-28

Такое сочетание компонентов стального стержня с компонентами покрытия обеспечивает хорошую газовую защиту от окружающей атмосферы, позволяет производить сварку наиболее сложных конструкций с минимальным подогревом (не более 150°C). Низкое содержание мрамора в покрытии и углерода в проволоке позволяет получить в наплавленном металле содержание углерода до 0, 02 мас.%. Двуокись титана, которая может быть введена в виде рутила, способствует предупреждению поглощения жидким металлом водорода за счет развития металлургических реакций в сварочной ванне. Дополнительное введение в покрытие электрода никеля, приводит к получению более высокой прочности сварного соединения, а дополнительное введение в покрытие молибдена и оксидов редкоземельных металлов (церия, лантана, неодима и прозеодима) в сочетании с кремнефтористым натрием приводит к улучшению структуры и получению более высокой пластичности и ударной вязкости наплавленного металла на уровне свариваемых сталей аустенитно-мартенситного класса.

Изобретение можно проиллюстрировать следующим примером.

Были изготовлены две опытные партии электродов с использованием стержней диаметром 4 мм из сварочной проволоки марки Св01Х12Н2-ВИ, химический состав которой представлен в таблице 1. Опытные электроды были изготовлены на электродообмазочном прессе по обычной технологии, применяющейся для изготовления электродов ЦЛ51.

Сухую смесь готовили простым смешением компонентов, к которой добавляли жидкое стекло калиево-натриевое до получение нужной консистенции смеси. Содержание компонентов в покрытиях опытных электродов и стандартных электродов марки ЦЛ51 приведено в таблице 2.

С использованием опытных электродов и электродов марки ЦЛ51 были выполнены стыковые сварные соединения из пластин стали марки 06Х14Н5ДМ, содержащая, мас.%: углерод 0,03, хром 14,6, кремний 0,14, марганец 0,3, никель 5,3, медь 0,8, молибден 1,25 и железо остальное. Сварка выполнялась без предварительного и сопутствующего подогрева. Какие-либо дефекты в сварных соединениях обнаружены не были.

После проведения термообработки сварных соединений был определен химический состав наплавленного металла (см. табл.1) и вырезаны образцы для определения его механических характеристик. Результаты испытания механических свойств наплавленного опытными электродами металла по сравнению со свойствами основного металла и металла, наплавленного электродами марки ЦЛ51, приведены в таблице 3. Из представленных материалов видно, что легирование полученного покрытия при наплавке происходит как из электрода (стержень, покрытие) так и из металла, на поверхность которого наносят покрытие.

Результаты проведенных исследований подтвердили, что сварные соединения, выполненные электродами по изобретению, обеспечивают высокую стойкость против образования холодных трещин и получение прочностных характеристик металла шва, не уступающих основному металлу аустенито-мартенситного класса при сохранении высоких показателей пластичности и ударной вязкости.

Таблица 1
Химический состав стержней и металла, наплавленного сравниваемыми электродами
Обозначение	Содержание элементов, мас.%
С	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	Мо
Известный стержень СВ 01Х12Н2ВИ	0,015	0,32	0,47	12,03	2,07	-	-
Предлагаемый стержень	0,010	0,3	0,4	12,1	2,1	-	-
Металл шва (известный электрод)	0,02	0,32	0,17	12,1	2,25	-	-
Металл шва (заявленный электрод ОП1)	0,022	0,24	0,24	14,1	3,45	-	0,44
Металл шва (заявленный электрод ОП2)	0,019	0,27	0,28	12,1	4,12	-	0,62

Таблица 2
Составы покрытий опытных электродов и электродов ЦЛ51
Компонент покрытия	Содержание компонента в покрытии электрода, %
ЦЛ51	ОП1	ОП2
Плавиковый шпат	40	35	35
Двуокись титана (рутил)	27	25	25
Хром металлический	4	6	1
Кремнефтористый натрий	5	9	5
Никель (порошок)	-	3,3	4,5
Молибден (порошок)	-	1,2	3,0
Оксид редкоземельного металла (оксид лантана)	-	3	2
Мрамор	остальное	остальное	остальное
Жидкое стекло калиево-натриевое (к массе сухой смеси, %)	26	26	27

Таблица 3
Результаты испытания механических свойств
Обозначение	Механические свойства при +20°C (средние значения)
Предел текучести Н/мм²	Предел прочности Н/мм²	Относит. удлинение, %	Относит. сужение, %	Ударная вязкость, Дж/см²
Основной металл	740	910	15,0	68,0	110
Металл шва Электрод ЦЛ51	615	750	18,1	65,2	95,0
Металл шва Электрод ОП1	760	915	18,2	67,5	105
Металл шва Электрод ОП2	770	920	17,0	68,2	137

Электрод для ручной дуговой сварки, включающий стержень из стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, никель и железо, и покрытие, содержащее плавиковый шпат, двуокись титана, хром, кремнефтористый натрий и мрамор, отличающийся тем, сталь стержня содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

углерод	не более 0,015
кремний	0,2-0,5
марганец	0,3-0,7
хром	11,5-13,5
никель	1,8-2,5
железо	остальное

а покрытие дополнительно содержит никель, молибден и оксид, по меньшей мере, одного редкоземельного металла, выбранного из группы церий, лантан, неодим, празеодим, а также жидкое стекло калиево-натриевое при следующем соотношении компонентов, мас.%:

плавиковый шпат	35-40
двуокись титана	20-30
хром металлический	1-6
кремнефтористый натрий	5-15
никель	2-8
молибден	0,5-4
оксид редкоземельного металла	0,5-6
мрамор	остальное
жидкое стекло калиево-натриевое
(к массе сухой смеси)	20-28

Состав для изготовления связующего электродных покрытий // 2464144

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к составу связующего электродных покрытий, и может быть использовано при изготовлении электродов для ручной электродуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей.

Состав электродного покрытия // 2458771

Изобретение относится к составам электродных покрытий и может быть использовано в сварочных электродах для сварки неответственных конструкций из малоуглеродистой стали.

Электродное покрытие для сварки жаропрочных сплавов // 2455139

Изобретение относится к области производства сварочных материалов для сварки высоколегированных хромоникелевых аустенитных сталей и сплавов и может быть использовано при изготовлении и монтаже ответственных изделий в металлургии, энергомашиностроении, судостроении, химической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, например, для изготовления и ремонта реакционных змеевиков высокотемпературных установок пиролиза, подвергающихся значительным статическим и циклическим нагрузкам, работающих при температурах 800-1150°С, в условиях науглероживания, коррозии и износа труб.

Способ получения обмазочной массы для покрытия электродов // 2445198

Покрытие электродов для сварки углеродистых и низколегированных сталей // 2433027

Электрод для ручной дуговой сварки перлитных сталей // 2428291

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано для ручной дуговой сварки низколегированных сталей перлитного класса, в частности, марок 10ГН2МФА, 15Х2НМФА, 15Х2НМФАА, 15Х3НМА, 15Х3НФАА, работающих при температуре до 350°C.

Электрод для ручной дуговой сварки дуплексных и разнородных сталей // 2428290

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано для ручной дуговой сварки дуплексных и разнородных сталей, в частности углеродистых с низколегированными или среднелегированными закаливающимися сталями, аустенитных или аустенитно-ферритных сталей, в т.ч.

Электрод для сварки жаропрочных сплавов // 2408451

Изобретение относится к области производства сварочных материалов для высоколегированных жаропрочных сплавов на железохромоникелевой основе и может быть использовано при изготовлении и монтаже ответственных конструкций в металлургии, энергомашиностроении, химической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, например, для изготовления и ремонта реакционных змеевиков высокотемпературных установок пиролиза, подвергающихся значительным статическим нагрузкам, работающих при температурах 800-1100°C, в условиях науглероживания, коррозии и износа труб.

Электрод для дуговой сварки и наплавки // 2407617

Изобретение относится к сварочным материалам, применяющимся в металлургическом, нефтехимическом и общем машиностроении, и может быть применено в процессах ручной дуговой сварки или наплавки для модифицирования наплавленного металла наноразмерными тугоплавкими частицами.

Электродная проволока с перовскитным покрытием // 2499656

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электродной проволоке, применяемой в электродуговой сварке. Для стабилизации дуги и увеличения срока службы контактного конца электродная проволока для использования в электродуговой сварке содержит металлическую основу электродной проволоки и твердый проводник на поверхностях данной металлической основы электродной проволоки. Данный твердый проводник содержит электропроводящее измельченное твердое вещество, состоящее из оксида металла, который сохраняется твердым и не реакционноспособным на воздухе при 1200°C. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил., 5 табл., 3 пр.

Электродное покрытие // 2504465

Изобретение может быть использовано для ручной дуговой сварки деталей и конструкций из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей в строительной, нефтегазовой и других отраслях промышленности. Электродное покрытие включает компоненты при следующем соотношении, мас.%: известняк 29,2-35,8, плавленый компонент 16,4-23,9, рутил или диоксид титана 13,7-14,2, плавиковый шпат 10,8-12,8, полевой шпат 6,8-8,7, ферромарганец 6,9-9,5 и каолин 5,2-6,1. Плавленый компонент представляет собой синтетический минеральный сплав и включает компоненты в следующем соотношении, мас.%: оксид кремния 38-39, оксид алюминия 22-24, оксид железа (III) 12-14, оксид кальция 10-12, оксид магния 9-10, оксид калия и/или оксид натрия 3-5. Состав электродного покрытия основного типа, разработанный на основе доступного, недефицитного и недорого минерального сырья Пермского края, обеспечивает достаточно высокий уровень сварочно-технологических свойств электродов: легкое зажигание и стабильность горения дуги, полное предотвращение пористости металла сварного шва, получение легкоотделяемой шлаковой корки, качественное формирование сварного шва в различных пространственных положениях. 2 ил., 2 табл.

Состав электродного покрытия для износостойкой наплавки // 2505388

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для износостойкой наплавки деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания в сочетании с интенсивными ударными нагрузками. Покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: карбид титана 9,4-10,0, феррохром 67,0-70,0, графит 3,2-4,0, жидкое стекло 15,0-20,0, соль щелочного металла и карбоксиметилцеллюлозы 0,4-1,0. Состав покрытия обеспечивает повышение его реологических свойств, снижение брака покрытия при производстве, транспортировке и хранении, а также снижение уровня выделения вредных веществ и повышение чистоты наплавленного металла по неметаллическим включениям. 1 табл.

Электродное покрытие для износостойкой наплавки // 2506149

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для износостойкой наплавки деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания в сочетании с интенсивными ударными нагрузками. Электродное покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: плавиковый шпат 8,0-10,5, рутиловый концентрат 2,0-3,5, полевой шпат 2,5-3,5, карбид титана 20,5-22,5, графит 2,5,0-4,2, феррохром 16,0-18,0, ферромарганец 1,2-2,5, соль щелочного металла и карбоксиметилцеллюлозы 0,5-1,5, жидкое стекло 15,0-20,0, мрамор - остальное. Состав покрытия обеспечивает повышение его реологических свойств, снижение брака электродов при их производстве, транспортировке и хранении, а также снижение уровня выделения вредных веществ и повышение чистоты наплавленного металла по неметаллическим включениям. 1 табл.

Состав электродного покрытия // 2510317

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для ручной дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей. Электродное покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: мрамор 49,5-51,0, плавиковошпатовый концентрат 14,0-16,0, ферромарганец 5,0-7,0, ферросилиций 5,5-7,5, ферротитан 8,0-10,0, кварцевый песок 8,5-9,5, слюда 1,5-2,5, тальк 1,0-2,0, целлюлоза 1,0-1,5 и активированный порошок ферротитана с размером частиц до 25 мкм 0,3-0,5. Технический результат заключается в повышении сварочно-технологических свойств электродов и получении наплавленного металла шва высокого качества. 2 ил., 1 табл., 5 пр.

Электрод для сварки теплоустойчивых сталей // 2530215

Изобретение может быть использовано при ручной дуговой сварке конструкций химического машиностроения из сталей 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V композиции. Электрод состоит из стержня из легированной стали 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V и покрытия, содержащего следующие компоненты (в % по массе): мрамор 30,5-56,0, плавикошпатовый концентрат 20,0-33,0; двуокись титана 14,0-20,0; песок кварцевый 4,0-10,0; ферросилиций 1,0-3,0; марганец металлический 0,5-3,0; ферротитан 6,0-12,0; сода кальцинированная 0,5-2,5. При изготовлении электродов использовано натриево-калиевое жидкое стекло в количестве 23-32% к массе сухой смеси. Электроды обеспечивают высокий показатель ударной вязкости металла шва при температурах -30°C и выше, а также высокие прочностные и пластические свойства при температурах до 454°C. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Наноструктурированная наплавочная проволока // 2538227

Изобретение может быть использовано при наплавке металлических деталей в среде защитного газа. На металлический стержень нанесено покрытие в виде электролитически полученного нанокомпозита, включающего металлическую матрицу с равномерно распределенными в ней наноразмерными частицами активирующего флюса, содержащего фтористые соединения, и наноразмерные частицы карбида или смеси карбидов. Покрытие имеет следующее соотношение объемов матрицы и наноразмерных частиц, %: металлическая матрица 30-92, наноразмерные частицы активирующего флюса 3-5, наноразмерные частицы карбида 5-65. Карбид или смесь карбидов выбраны из группы: карбид вольфрама, карбид хрома, карбид молибдена, карбид ванадия, карбид титана, карбид ниобия, карбид гафния, карбид тантала, карбид бора, карбид циркония. Проволока обладает хорошими сварочно-технологическими свойствами, обеспечивает мелкокапельный переход электродного металла и позволяет увеличить твердость износостойкого слоя, наплавленного на поверхность деталей, работающих при интенсивном ударно-абразивном износе. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Наноструктурированная сварочная проволока // 2538228

Изобретение может быть использовано при сварке и наплавке металлических деталей в среде защитного газа. На металлический стержень электрода электролитически нанесено нанокомпозиционное покрытие, включающее металлическую матрицу с распределенными в ней наноразмерными частицами фторида металла и редкоземельных металлов. Упомянутое покрытие имеет следующее соотношение объемов матрицы и наноразмерных частиц, %: металлическая матрица 55-96, наноразмерные частицы фторида металла 3-30, наноразмерные частицы редкоземельных металлов 1-15. На поверхность покрытия может быть нанесено дополнительное композиционное покрытие, состоящее из металлической матрицы с распределенными в ней наноразмерными частицами фторида металла. Сварочная проволока обладает хорошими сварочно-технологическими свойствами, позволяет улучшить капельный переход электродного металла и механические свойства сварных соединений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Наноструктурированный сварочный материал // 2544317

Изобретение может быть использовано для сварки и наплавки металлических деталей. Сварочный материал содержит металлический сердечник, покрытый полимерной оболочкой с распределенными в ней наноразмерными частицами активирующего флюса. Компоненты оболочки взяты в следующем соотношении, об.%: полимер 40-93, активирующий флюс 3-50, карбиды 2-55, редкоземельные металлы 2-5. Сердечник выполнен в виде металлической проволоки или металлической ленты, или состоит из металлического порошка. Полимер оболочки выбран из политетрафторэтилена, полиамида или полиимида. Карбид или смесь карбидов оболочки выбраны из группы, содержащей: карбид вольфрама, карбид хрома, карбид молибдена, карбид ванадия, карбид титана, карбид ниобия, карбид гафния, карбид тантала, карбид бора и карбид циркония. Наноструктурированный сварочный материал обладает хорошими сварочно-технологическими свойствами, увеличивает плотность наплавленного металла и позволяет увеличить твердость наплавленного износостойкого слоя на поверхность деталей, работающих при интенсивном ударно-абразивном износе. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Состав электродного покрытия // 2546944

Изобретение может быть использовано для изготовления электродов, применяемых при сварке, резке и, во многих случаях, износостойкой наплавке. Состав покрытия электрода содержит двуокись титана, ферромарганец, мрамор, целлюлозу, каолин, тальк, железный порошок, модифицирующую смесь и руду, в качестве которой используют промпродукт Туганского месторождения. Упомянутый промпродукт включает двуокись титана, двуокись циркония, двуокись гафния, пятиокись ниобия, пятиокись ванадия, окись хрома (Cr2O3), элементы цериевой группы, лантаноиды и породообразующие элементы. Регламентировано суммарное содержание двуокиси титана в составе электродного покрытия и суммарное содержание оксидов остальных элементов IVa, Va групп периодической системы. Состав обеспечивает повышенные механические, технологические и эксплуатационные характеристики электродов. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.