Электрод для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей

Авторы патента:

B23K35/36 - подбор неметаллических составов, например покрытий, флюсов (B23K 35/34 имеет преимущество); выбор материалов для пайки или сварки в сочетании с подбором неметаллических составов (выбор материалов для пайки или сварки B23K 35/24)

Владельцы патента RU 2595077:

Открытое акционерное общество "Магнитогорский метизно-калибровочный завод "ММК-МЕТИЗ" (RU)

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при ручной дуговой сварке высоколегированных жаропрочных и жаростойких сталей с содержанием хрома до 26% и никеля до 20%, особенно в труднодоступных местах, где необходимо усиление шва при сварке с одной стороны. На стержень электрода нанесено покрытие, содержащее компоненты в следующем соотношении, массовая доля %: мрамор 45,0-50,0, плавиковый шпат 7-10, ферромарганец или ферросилиций 2-7, слюда мусковит 2-5, алюминиевый порошок 2-5, хром металлический 5-10, полевой шпат 10-13, двуокись титана 3-7. Дополнительно вводится, массовая доля %: железный порошок 5-10, карбоксиметилцеллюлоза очищенная 1-3, альгинат натрия 1-3. Изобретение позволяет повысить стабильность сварочно-технологических свойств и получить возможность сварки корневых швов с формированием обратного валика при односторонней сварке, получить высокие механические свойства и стойкость к межкристаллитной коррозии. 3 табл.

Известны электроды для высоколегированных жаропрочных и жаростойких сталей, легированный стержень которых покрыт составом, содержащим рутиловый концентрат или диоксид титана, мрамор, доломит, марганец или ферромарганец, хром или феррохром, хромово-кислый калий, слюду мусковит и соду.

Основным недостатком этих электродов является то, что они не обладают способностью формирования обратного валика, что необходимо для сварки в труднодоступных местах, где требуется усиление сварного шва при сварке с одной стороны (патент на изобретение РФ №2397853, Кл. В23К 35/365, 2010 г. Авторское свидетельство на изобретение №187189, кл. 21h, 30/16, 1966 г.)

Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявочному электроду по назначению является электрод марки ОЗЛ-6 типа Э-10Х25Н13Г2 (Справочник специалиста сварочного производства, Том 1, Национальная Ассоциация Контроля и Сварки (НАКС) с участием специалистов: Алешин Н.П., Котельников B.C. и др., Издание 3-е, Бюро Промышленного Маркетинга, июль 2008 г., стр. 105. Основные паспортные данные МОСЗ №6-3-77, 1977 г.)

Электроды марки ОЗЛ-6 состоят из стержня-проволоки марки 07Х25Н13 и электродного покрытия, содержащего, массовая доля %:

Мрамор	42-43
Плавиковошпатовый концентрат	*
Ферромарганец	4-5
Хром металлический	*
Порошок алюминиевый	2
Слюда мусковит	2-3
Поташ	0,5-1,0

*Количество хрома в покрытии зависит от содержания хрома в проволоке (стержне) и корректируется за счет содержания в покрытии плавиковошпатового концентрата (50% - количество хрома в покрытии).

Количество хрома в проволоке, %	23	26
Количество хрома в покрытии, %	10	5
Количество плавиковошпатового концентрата в покрытии, %	(50-10)=40	(50-5)=45

Электроды с таким покрытием обеспечивают механические и коррозионные свойства соединений по типу Э-10Х25Н13Г2 согласно ГОСТ 10052 и удовлетворительные сварочно-технологические свойства.

Существенными недостатками этих электродов является то, что в связи с проведением корректировки за счет плавиковошпатового концентрата, количество плавиковошпатового концентрата и соотношение шлакообразующих (мрамор/плавиковошпатовый концентрат) постоянно меняется в различных партиях электродов, что приводит в свою очередь к изменению сварочно-технологических свойств (стабильность горения дуги, качество отделения шлака, тугоплавкость покрытия), а также данное покрытие не обеспечивает формирование обратного валика при сварке корневых швов.

Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в повышении стабильности сварочно-технологических свойств электродов и получении возможности сварки корневых швов с формированием обратного валика при сохранении требований по химическому составу наплавленного металла и механическим, коррозионным свойствам сварных соединений.

Поставленная цель достигается изменением состава электродного покрытия, путем введения полевого шпата, чистой двуокиси титана, а также введением в состав покрытия железного порошка для корректировки по легирующим элементам.

Опытной партии электродов с разработанным покрытием, из-за аналогичности их назначения по свариваемым сталям, оставлена марка ОЗЛ-6МК, как прототипу.

Предлагается следующий состав электродного покрытия, содержащего компоненты, массовая доля %:

Мрамор	45-50
Плавиковошпатовый концентрат	7-10
Ферромарганец или ферросилиций	2-7
Слюда мусковит	2-5
Алюминиевый порошок	2-5
Хром металлический	5-10
Полевой шпат	10-13
Двуокись титана	3-7
Карбоксиметилцеллюлоза очищенная	1-3
или альгинат натрия
Железный порошок	*(100% минус сумма остальных компонентов)

Количество хрома металлического в покрытии зависит от количества хрома в проволоке (стержне).

Количество хрома в проволоке, %	23	26
Количество хрома в покрытии, %	10	5

Корректировка компонентов покрытия производится за счет железного порошка с учетом его введения в количестве 100% за вычетом суммы всех остальных компонентов.

Предлагаемое электродное покрытие относится к основному виду.

Все компоненты подобраны таким образом, что обеспечивают формирование обратного валика при односторонней сварке. Принятая доля плавикового шпата и полевого шпата позволяют повысить стабильность дугового разряда, устойчивость горения сварочной дуги и хорошее проплавление кромок свариваемого изделия.

Введение в покрытие диоксида титана позволило улучшить отделение шлаковой корки, в т.ч. при узкой разделке свариваемых кромок, даже при незначительном механическом воздействии в корневых швах.

Ферросилиций или ферромарганец и алюминиевый порошок обеспечивают глубокое раскисление наплавленного металла и улучшают механические свойства сварного шва.

Карбоксиметилцеллюлоза очищенная и альгинат натрия в сочетании со слюдой мусковит позволяют получить высокие пластические свойства обмазочной массы и как следствие обеспечивают получение стабильных показателей эксцентричности при опрессовке электродов, что является необходимым требованием для правильного формирования сварного шва.

Железный порошок вводится в состав покрытия с целью корректировки при отклонении содержания основного элемента в ферросилиции или ферромарганце, а также при изменении содержания хрома металлического в покрытии. При увеличении содержания основного элемента в компоненте количество данного компонента в составе покрытия уменьшается, на полученную величину увеличивается содержание железного порошка.

Для проведения опытных испытаний были изготовлены электроды диаметром 3,0 мм с составами покрытия, представленными в таблице 1. Применялись металлические стержни из стали марки Св-07Х25Н13 по ГОСТ 2246.

Технологические испытания предлагаемых электродов проводились в сравнении с прототипом на постоянном токе обратной полярности в цехе металлоконструкций открытого акционерного общества «Магнитогорский металлургический комбинат». Сварной шов выполнялся в вертикальном положении на муфеле из стали 12Х18Н10Т. В процессе испытания было установлено:

- электрическая дуга зажигается легко и горит стабильно;

- покрытие электродов плавится равномерно, разбрызгивание и козырек в пределах нормы;

- сварочный шлак с поверхности шва удаляется легко;

- в металле шва не обнаружено поверхностных пор, надрывов и трещин, с обратной стороны шва образуется валик правильной формы без подрезов на основном металле.

Для испытаний механических и коррозионностойких свойств металла шва была произведена сварка пластин из стали 20Х23Н18 по варианту «Б» по ГОСТ 9466-75. Испытания производились в аккредитованной лаборатории ОАО «ММК-МЕТИЗ».

По результатам испытаний опытных электродов проведено сравнение с прототипом характеристик и требований к механическим свойствам наплавленного металла, предъявляемых к электродам по типу Э-10Х25Н13Г2, по ГОСТ 10052. Результаты представлены в таблице 2.

По результатам испытаний опытных электродов проведено сравнение с прототипом по химическому составу наплавленного металла по типу Э-10Х25Н13Г2, по ГОСТ 10052. Результаты представлены в таблице 3.

Проведены испытания наплавленного металла опытными электродами на стойкость к межкристаллитной коррозии (МКК) по методу АМУ ГОСТ 6032. Результатом испытаний установлена стойкость к межкристаллитной коррозии. Испытания производились в аккредитованной лаборатории ОАО «ММК-МЕТИЗ».

Электрод для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей, включающий легированный стержень и электродное покрытие, содержащее мрамор, плавиковошпатовый концентрат, хром металлический, алюминиевый порошок, ферромарганец или ферросилиций, слюду мусковит, отличающийся тем, что покрытие дополнительно содержит чистую двуокись титана, полевой шпат, железный порошок, карбоксиметилцеллюлозу очищенную или альгинат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Мрамор	45-50
Плавиковошпатовый концентрат	7-10
Ферромарганец или ферросилиций	2-7
Слюда мусковит	2-5
Алюминиевый порошок	2-5
Хром металлический	5-10
Полевой шпат	0-13
Двуокись титана	3-7
Карбоксиметилцеллюлоза очищенная	1-3
или альгинат натрия
Железный порошок	остальное

Изобретение может быть использовано для сварки нержавеющих сталей, в частности сталей серии 400, сварочной проволокой с флюсовой сердцевиной. Нержавеющая хромистая сталь трубчатой оболочки содержит, вес.%: 10-18 Cr, менее 5 Ni.

Паяльная паста // 2591920

Изобретение может быть использовано для поверхностного монтажа. Паяльная паста содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: канифоль 4,0-5,0, оксипроизводное соединение ряда алкиламинов 3,7-4,3, полиэтиленгликоль с молекулярной массой 1500-20000 2,9-3,2, этиленгликоль 1,2-1,5, гидроксид натрия 0,5-0,7, порошок припоя - остальное.

Новая концепция высокотемпературной пайки // 2585888

Изобретение относится к области металлургии, а именно к смесям для высокотемпературной пайки. Смесь для соединения металлических изделий высокотемпературной пайкой содержит источник бора и источник кремния в виде порошков при соотношении бора к кремнию в смеси от 3:100 до 100:3 и по меньшей мере одно связующее, выбранное из группы, состоящей из растворителей, воды, масел, гелей, лаков, олифы, связующих на основе мономеров и/или полимеров, причем основной металл изделий имеет температуру солидуса выше 1040°С.

Новая концепция высокотемпературной пайки // 2585886

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокотемпературной пайке. Механическая смесь частиц порошков для высокотемпературной пайки изделия содержит по меньшей мере один источник бора и по меньшей мере один источник кремния.

Порошковая проволока для подводной сварки сталей // 2585605

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при механизированной и автоматической сварке и наплавке металлических деталей под водой.

Новая концепция покрытия // 2585146

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изделиям с нанесенным покрытием с использованием диффузионной пайки. Композиционная смесь для нанесения покрытия на изделие содержит частицы, выбранные из частиц, обладающих свойством износостойкости, частиц цеолита, частиц, обладающих каталитическими свойствам, или их комбинаций и механическую смесь, содержащую по меньшей мере один порошок частиц источника бора и по меньшей мере один порошок частиц источника кремния, каждая частица в порошках представляет собой источник кремния или источник бора со средним размером частиц менее 250 мкм.

Порошковая проволока // 2582402

Изобретение относится к порошковым проволокам. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: плавиковый шпат 1,0-2,0; феррохром 20,0-24,0; ферромолибден 0,5-2,0; карбид бора 4,0-12,0; железный порошок 0-16,5; стальная оболочка - остальное.

Покрытое слоем тугоплавкого припоя изделие // 2581937

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения покрытой слоем тугоплавкого припоя детали. Способ включает нанесение механической смеси, представляющей собой порошок по меньшей мере одного источника кремния, в котором каждая частица является источником кремния, и порошок по меньшей мере одного источника бора, в котором каждая частица является источником бора, на по меньшей мере часть поверхности подложки, содержащей основной материал с температурой солидуса выше 1100°С.

Шихта для индукционной наплавки // 2581698

Изобретение может быть использовано для упрочнения деталей машин индукционной наплавкой твердых сплавов путем создания износостойких покрытий. Шихта содержит мас.%: плавленый флюс на основе борсодержащих компонентов 8-10, состав самораспространяющегося высокотемпературного синтеза 13-17, твердый сплав - остальное.

Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей // 2579412

Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке и наплавке низколегированных сталей. Флюс состоит из шлака производства силикомарганца, который содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Электрод для ручной дуговой сварки высоколегированных и разнородных сталей // 2595083

Изобретение может быть использовано при сварке высоколегированных с содержанием хрома до 25 мас. % и никеля до 30 мас.30% и разнородных сталей. Нанесенное на металлический стержень покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: доломит 26-40, плавиковый шпат 11,2-12,0, двуокись титана 25,0-29,0, полевой шпат 0,5-1,0, кварцевый песок 0,5-1,0, периклаз 0,5-0,8, хром 7,0-9,0, ферросилиций 5,0-6,0, марганец азотированный 4,0-5,0, молибден 2,0-3,0, никель 2,0-2,5, лигатура железо-алюминий-циркониевая 0,5-1,0, лигатура никель-магний-цериевая 0,5-1,0, натрий карбоксилметилцеллюлоза 0,3-0,5. Покрытие обладает высокой технологичностью при опрессовке и прокалке, электрод обеспечивает снижение склонности сварного шва к образованию горячих кристаллизационных трещин. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Порошковая проволока для механизированной подводной сварки // 2595161

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при механизированной и автоматической подводной сварке и наплавке металлических деталей. Порошковая проволока для механизированной подводной сварки состоит из стальной оболочки и шихты, содержащей рутиловый концентрат, железный порошок, никель, карбонат щелочного металла, комплексный фторид щелочного металла, и дополнительно содержит раскислители в виде ферромарганца, ферросилиция, ферротитана и алюминия при следующем содержании компонентов, мас.%: рутиловый концентрат 25-37; плавиковый шпат 8-17; железный порошок 32-45; никель 1-3; карбонат щелочного металла 3-7; комплексный фторид щелочного металла 3-13; ферромарганец 4-6; ферросилиций 2-4; ферротитан 1-3; алюминий 1-2. Предлагаемая порошковая проволока позволяет улучшить качество сварного шва и увеличить ударную вязкость сварных швов при подводной сварке за счет активных металлургических реакций по раскислению сварочной ванны. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Хлоридный флюс для пайки // 2599063

Изобретение может быть использовано для низкотемпературной пайки металлов и сплавов припоями различных марок в широком интервале температур. Хлоридный флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: хлористый цинк 33-41, хлористый аммоний 4-12, гидрохлорид диэтиламина 28-30, щавелевая кислота 15, глицерин 0-5, вода - остальное. В составе флюса отсутствуют токсичные компоненты. Флюс имеет широкий температурный интервал флюсующей активности при незначительном паро-, газо- и дымовыделении, за счет чего обеспечивается пайка меди и никеля и их сплавов, чугуна и сталей различных марок, вплоть до нержавеющих сталей припоями с температурой плавления от 60 до 300°C, например, висмутовыми или с высоким содержанием свинца. Остатки флюса после пайки удаляются водой. 2 табл.

Решение для сварки корневого прохода // 2600466

Группа изобретений относится к трубчатой сварочной проволоке, способу ее изготовления и сварке деталей с ее использованием. Трубчатая сварочная проволока содержит оболочку и гранулированную сердцевину, расположенную внутри оболочки, содержащую больше чем приблизительно 2,4% по весу активатора стекловидного шлака, в виде одного или более компонентов, выбранных из группы, содержащей диоксид кремния, диоксид титана, борат или оксид натрия, а также газообразующие, легирующие, раскисляющие и денитрифицирующие компоненты. Способ изготовления трубчатой сварочной проволоки, включает получение гранулированной сердцевины путем смешивания агломератов и размещения полученной гранулированной сердцевины внутри металлической оболочки с образованием трубчатой сварочной проволоки. Способ сварки деталей включает подачу трубчатой сварочной проволоки, регулировку подачи упомянутой проволоки и регулировку тока. Техническим результатом является повышение качества сварного шва. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил., 3 табл.

Состав порошкообразной шихты для наплавки // 2601839

Изобретение может быть использовано при нанесении лазерной наплавкой на детали покрытий в качестве защитных слоев. Порошкообразная шихта для наплавки содержит дисперсный металлический порошок и армирующий порошок. В качестве металлического порошка использован порошок на никелевой основе с размером частиц 40-150 мкм, а в качестве армирующего порошка - нанопорошок карбида тантала в количестве 10-40% от объема шихты. Шихта обеспечивает повышение твердости и износостойкости покрытия, полученного лазерной наплавкой.

Модификатор для сварочных материалов // 2608011

Изобретение может быть использовано в составе порошковых проволок, покрытых электродов и флюсов для сварки и наплавки. Модификатор содержит нанопорошок тугоплавкого соединения, выбранного из группы, включающей карбид, нитрид, оксид, карбонитрид, оксикарбонитрид металла, в качестве инокулятора и протектор. В качестве протектора использован флюс, состоящий из смеси фторидов и хлоридов металлов, выбранных из группы, включающей натрий, кальций, калий, барий, литий и магний, а также связующего в виде силикатов металлов этой группы в количестве 7-13% от массы инокулятора. Модификатор содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: нанопорошок тугоплавкого соединения 30-50, флюс – остальное. Технический результат заключается в повышении механических и эксплуатационных свойств металла сварных швов и наплавленного металла за счет увеличения металлургической эффективности модификатора. 2 ил., 2 табл., 1 пр.

Защитное покрытие для поверхности от налипания брызг расплавленного металла // 2609120

Изобретение может быть использовано при сварке металлов плавящимся электродом в качестве защитного средства для поверхности свариваемых изделий и технологического оборудования. Защитное покрытие получено на основе электрохимически синтезированного, активированного водного католитного раствора, который за счет изменения структуры воды обеспечивает синергизм взаимодействия составных компонентов покрытия на молекулярном и ионном уровнях, что ведет к улучшению эксплуатационных характеристик данного покрытия. Защитное покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: электрохимически активированный католит 50, неонол 10, диэтиленгликоль 28, полипропиленгликоль 12. Полученная антипригарная пленка обладает хорошей смачиваемостью к загрязненной металлической поверхности, низкой коррозионной активностью к металлам. 1 табл.

Флюс для пайки электродов аккумуляторов из свинцовых сплавов // 2611626

Изобретение может быть использовано при производстве свинцовых аккумуляторов, в частности для батарей резервного питания и двойного назначения. Флюс содержит бромистоводородную кислоту, моноэтаноламин, изопропиловый спирт, N-Метил-2-пирролидон и адипиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: N-Метил-2-пирролидон 35-54, изопропиловый спирт 5-9, адипиновая кислота 15-30, бромистоводородная кислота 40%-ная 10-25, моноэтаноламин 3-10. За счет оптимально подобранного качественного и количественного содержания активаторов и растворителей флюс обладает низкой летучестью и экологичностью в сочетании с высокими экономическими показателями расхода компонентов на производство единицы аккумуляторной продукции. Отсутствие на поверхности коррозионно-активных продуктов взаимодействия флюса с окислами исключает необходимость применения дополнительных процедур промывки паяных конструкций и соответственно загрязнения сточных вод. 2 табл.

Материалы для электродуговой наплавки ферромагнитной шихтой поверхности роликов системы вторичного охлаждения установки непрерывной разливки стали // 2613801

Изобретение может быть использовано для изготовления или восстановения наплавкой деталей металлургической и машиностроительной техники, работающих в условиях окисления и циклического термомеханического нагружения, в частности, для системы вторичного охлаждения установок непрерывной разливки сталей. Ферромагнитная шихта содержит компоненты в следующем соотношении, вес. %: феррохром 29-32, порошок никеля 8-9, ферромолибден 3-5, ферротитан 3-5, феррованадий 2-4, мрамор электродный 10-12, плавиковый шпат 10-12, железный порошок - остальное. Порошок ферромагнитной шихты предварительно замешан на жидком стекле для слипания магнитных и немагнитных составляющих. Наплавка осуществляется непрерывной электродной проволокой марки Св08А диаметром 1,6 мм, на которую подается шихта и под действием магнитного поля сварочной цепи притягивается к ней, образуя покрытие, аналогичное электродному. Применение наплавочного материала в условиях электродуговой наплавки обеспечивает получение бездефектных изделий, отвечающих необходимым эксплуатационным требованиям без дополнительной термообработки.

Паста для износостойкой наплавки и износостойкое покрытие // 2618027

Изобретение может быть использовано для нанесения наплавкой металлокерамических покрытий на изделия, работающих при повышенных температурах в условиях абразивного износа и воздействия коррозионной среды. Первый слой покрытия толщиной 0,5-0,7 мм выполнен из пасты, содержащей компоненты в следующем соотношении компонентов, об.%: порошок карбида бора 15-25, порошок углерода 1,5-2, порошок никеля 3-4, порошок бора аморфного 3-5, порошок хрома 3-4, кремнийорганический лак КО-85 - остальное. Второй слой покрытия толщиной 0,75-2,6 мм выполнен из расплавленной пасты, содержащей компоненты в следующем соотношении, об.%: порошок карбида бора 10,0-30,0, порошок церия 0,1-0,2, аэросил 2,0-5,0, порошок плавикового шпата 0,3-2,0, порошок металла, выбранного из группы, включающей кобальт, никель, железо 30,0-50,0, по меньшей мере, одно связующее, выбранное из группы, включающей жидкое стекло, кремнезоль, алюмозоль – остальное. Наплавленное покрытие обладает высокой износостойкостью и коррозионной стойкостью. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.