Керамический флюс для механизированной сварки сталей

 

В. М. Кирьяков, А. П. Уманский, В. А. Тнтаренкв, R. П. Кузйецов !

Н. Ь. Фнхибейн и Г. И. Гендельман

f ! !

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного 3 аьасии

/ институт злектросваркн им. Е. О. Патона АН Украинской 6СУ(72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) КЕРАМИЧЕСКИЙ ФЛЮС ЛЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ

СТАЛЕЙ

) — 2

0,5- 1,5

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к керамическому флюсу для автоматической сварки аустенитной хромоникелевой проволоки типа Х21Н10Г6 закалиэаннцихся сталей типа ЗОХНМ.

В настоящее время в промышленности для автоматической сварки конструкций из закаливающихся сталей применяется аустенитная хромоникелевая проволока марки Св08Х2! Н10Г6 е в сочетании с плавлеными или керамическими флюсами., И1вы, выполненные с прнменекием указанной проволоки, имеют высокие показатели пластических характеристик N обладают хорошей стойкостью против других

1S разрушений. Вместе с тем, опыт сварки жестких конструкций из закалнвающихся сталей (особенно больших толщин) показывает, что в металле шва в ряде случаев наблюдаются горячие трещины. Исследования показывают, что появление таких трещин в основном . связано со значительным разбавлением высоколегнрованного металла шва основным углероднстмм низколегированным металлом.

Яля предотвращения образования горячих трещин нрнбегают к уменьшению режимов сварки, что приводит к снижению производительности сварочных работ. Повысить стойкость швов против образования горячих трещин можно также за счет модифнцироваиия и рафинирования металла шва с помощью керв. ми вских флюсов.

Известен керамический флюс для наплавки стали средней твердости (1), имеющий следующий состав, sec.%:

Магнезит 25 — 32

Плавикоэый шлат 26 — 30

Глинозем 15-25

Мрамор 5-10.

Полевой шп r 3 — 8

Феррохром 7 — 9

Ферромарганец 2 — 3

Алюминиевый порошок

Ферротитан

Низкое стекло (по отношению к сухому веществу) 17 — 22

899312

2 — 6

3 — 6

1 — 4

0,05 — 0,8

Применение такого флюса в сочетании с аустенитной проволокой типа Х21Н1ХТ6 при сварке закаливающихся сталей позволяет повысить стойкость швов против образования горячих трещин. 5

Однако сварные швы, а особенно нри сварке на повышенных режимах имеют низкую стойкость против образования трещин

:по зоне сплавления (отрывов) н по этому показателю они не удовлетворяют требова- 10 ниям ТУ. Кроме того, такой флюс в сочетании с аустенитной хромоникелевой проволокой имеет неудовлетворительные технологические характеристики (плохая отделимость шлаковой корки и растекаемость наплавлен- 15 ного металла) .

Известен также керамический флюс для сварки закаливающих сталей аустенитной проволокой, содержащий компоненты в следующем соотношении, вес.%:

36

Плавиковый IIIIIBT 32 — 40

Мрамор 10 — 20

Магнезит 15-24

Глинозем 12 — 18

Гематит 1 — 5 25

Марганцевая руда

Ферроалюминий

Ферротитан

Бихромат калия

Алюмоцериевая лигатура 0,01 — 0,6

Введение в известный флюс алюмоцериевой лигатуры позволяет повысить стойкость швов против образования трещин-отрывов по зоне сплавления. При сварке на умеренных режимах флюс обеспечивает требуемую стойкость швов против образования горячих трещин (2).

Однако при сварке под таким флюсом на повышенных режимах стойкость швов против образования горячих трещин значительно сни4ф жается и не удовлетворяет требованиям ТУ.

При этом в определенной мере понижается и стойкость швов против образования отрывов. Все это уменьшает возможности автоматической сварки в части производительности при изготовлении конструкций из эакаливающихся сталей.

Цель изобретения — повышение производительности сварки и стойкости швов против образования горячих трещин прн механизированной сварке жестких конструкций из герме,тически обработанных эакаливающихся сталей типа ЗОХНМ.

Эта цель достигается тем, что хромоникелЕвая аустенитная проволока марки

Св08Х21Н10Г6, высокоосновного керамического флюса, содержащего плавнковый шпат, магнезит, мрамор, глинозем, гематит, марган1 — 5

0,5 — 5

0,5 — 2,5

4 цевую руду, ферроалюминий, ферротитан, алюмоцериевую лигатуру и дополнительно — легирующий аустенитный хромоникелевый порошок при следующем соотношении компонентов флюса, вес.%:

Плавиковый шлат 23 — 35

Магнезит 12- 20

Мрамор 8 — 15

Глинозем 9 — 14

Гематит 2 — 8

Марганцевая руда

Ферроалюминий

Ферротитан

Алюмоцеркевая лигатура 0,05-0,6

Аустенитный легирующий порошок 5 — 35, при этом аустенитный легирующнй порошок имеет следующий состав, вес.%:

Углерод 0,02 — 0,15

Кремний 0,1 -1,5

Хром 18-24

Никель 7 — 1!

Марганец 0,1 — 7,0

Железо Остальное

Повышение стойкости швов против образования горячих трещин достигается в результате модифицирующего действия порошка. При легировании через керамический флюс порошок снижает температуру металла сварочной ванны, увеличивает количество центров кристаллизации н, таким образом, способствует иэмельчению (модифнцированню) структуры металла шва, При этом существенно повышаются пластические характеристики металла шва и его стойкость против образования горячих трещин.

Дополнительное легированне металла шва с помощью предложенного керам:леcvcro флюса уменьшает долю основного металла в металле шва, снижает тепловложение в околошовную зону и ускоряет процесс кристаллизации сварочной ванны. Все это замедляет диффузионные процессй, уменьшает химнеоднородность в зоне сплавления и способствует повышению ее стойкости против образования трещин-отрывов.

Повышенная стойкость швов против образования горячих трещин и трещин-отрывов в зоне сплавления, а также снижение тепловложения в зону сплавлення при сварке под предложенным керамическим флюсом позволяет существенно поднять режимы сварки эакаливающихся сталей без снижения качества сварных соединений. Таким образом, повысить производительность сварки. Так, введение в флюс аустенитного хромоникелевого порошка

Плавиковый шлат

Магнезит

Мрамор

Глинозем

Гематит

Марганцевая руда

Ферроалюминий (50% Al)

Эерротитан

Алюмоцериевая лигатура

Аустенитный порошок

26,8 34,85 23,2

15 19 12,0

11 . !5 9 !

О !4 9

4 3 5

2 3 1

4 5 4

1 1 1,5

0,2 0,15 0,3

26 5 36

5 — 35

Механические характеристики многослойного металла шва ч„

С1н гс/мм кгс/мм о/0 о/о кгмс/см

>а м т си, кг мм нщн

Предложенный (состав I) 31,4

59,6 56,8 58,2 17,2 16,7 780 8,9

61,5 482 486 154 136 700 135 (состав И) (состав I !4) 32,0

60,2 62,5 60,5 18,6 18,2 870 21,8

31,2

62,4 44,6 46,5 14,6 12,6 650 11,7

Известный

32,5

П р и м е ч а н и е: Сварка выполнялась на автомате A3C — 1000-4 проволокой

Св8Х21Н10Г6 состава,%: С 0,07; $ 0,54; М„5,72; Сг 20,83;

М 9,93; Р0,018; S0,011.

5 8993 вышеуказанного состава при сварке аустенитной проволокой марки Св08Х21Н10Г6 .позволяет поднять производительность сварки закалнваюшейся стали типа ЗОХНМ до 80%. При этом технические свойства флюса остаются достаточно высокими при сварке как на постоянном, так и переменном токе.

Указанные выше свойства предложенного ке. рамического флюса получаются при содержании в нем компонентов в следующем соот- 1ф ношении, вес.%:

Плавиковый шлат 23 — 35

Магнезит (обожженный) 2-20

Мрамор 9 — 15

Глинозем 9-14 1f

Гематит 3 — 8

Марганцевая руда 1 — 3

Ферроалюминий (50% AI) 0,5 — 5

Ферротитан 0,5-2,5 20

Алюмини

Алюмоцериевая лигатура

38 — 42% AI, 25-32%Се, 25 — 32% РЗМ, 4 — 107o Fe 0,05-0,6 25

Легирующий аустенитный порошок

Стойкость швов против образования горячих трещин (Vgp мм/мнн) оценивалась по методике, в основу которой положен статический изгиб стыкового образца в процессе сварки.

Производительность сварки оценивалась по максимально допустимому сварочному току (2а max), при котором отсутствуют трещины в металле шва и в зоне сплавлеиия, а также обеспечивается одинаковая трещиноустойчивость в сравнении со сваркой под

12, 4

При сварке термически обработанной стали типа ЗОХНМ аустенитной проволокой марки

Св08Х21Н10Г6 может быть применен кеуамический флюс следую1цих составов, вес.%:

В таблице приведены механические характеристики и данные по стойкости швов против образования горячих трещин и производительности нри сварке на переменном токе аустенитной проволокой Св08Х21Н10Г6 ф 5 мм иод предложенным флюсом составом I,, П, III, и нод известным керамическим флюсом. известным, флюсом. Производительность также оценивалась по количеству наплавленного в

1 ч металла (>, кг) при сварке иа максимально допустимых токах.

Образцы для механических испытаний вырезались из средних слоев многослойного шва.

Как видно иэ таблицы, флюс предложенного состава обеспечивает более высокую стойкость швов против образования горячих трещин и позволяет повысить производительность сварСоставитель М. Салеико

Техред С.Мигунова

Корректор Л. Шеиьо

Редактор Г, Волкова

Подписное

Тираж 1150

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Мо.ква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 12019/18

Филиал ПИП "Патен-", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

7 89931 кн на 20 — 80% без снижения качества сварных соединений. Предложенный флюс прошел всесторонние, лабораторные испытания. При автоматической сварке проволокой Св08Х21Н10Г6 жестких стыковых образцов нэ термически ф обработанной стали типа ЗОХНМ толщиной

30 — 80 мм с типовыми разделками, Испытания

4 показали, что предложенный флюс обеспечива ет устойчивый процесс горения дуги, незначительное гаэовыделение, хорошее формирование ,валиков, легкую отделимость шлаковой кор кн со всех валиков при сварке в глубокую разделку и требуемую стойкость швов про;тив образования пор, горячих и холодных тре*

;.щнн. Металлографические исследования также 1э подтвердили высокое качество швов, выцол,неиных под предложенным флюсом.

Использование керамического флюса предложенного состава в производстве металлоконструкций из эакаливающнхся сталей типа щ

ЗОХНМ позволит улучшить качество сварных работ и получить за счет этого экономию в размере 100-200 руб. на тонну флюса.

Формула изобретения

Керамический флюс дпи механизированной сварки сталей, содержащий плавнковый шпаг, магнезит, мрамор, глинозем, гематит, марганцевую руду, ферроалюминий, ферротитаи, алюмоцериевую лигатуру, о т л и ч а ю щ и и ° щ1 с я тем, что, с целью повышения производительности путем увеличения скорости сварки н повышения стойкости металла шва про тив образования горячих трещин при сварке закаливающихся сталей высоколегироваиной проволокой, флюс дополнительно содержит легирующий аустенитный порошок при следующем соотношении компонен1ов флюса, вес.%:

Плавиковый шпаг 25 — 35

Магнезит 12 — 20

Мрамор 8 — 15

Глинозем 9 — 14

Гематит 2 — 8

Марганцевая руда 1 — 5

Ферроалюмнний 0,5 — 5

Ферротитан 0,5-2,5

Алюмоцериевая лигатура 0 05 — 0,6

Аустенитный легирующкй порошок 5 — 35, нри этом аустенитный легирующий порошок имеет следующий состав, вес.%:

Углерод 0,02-0,15

Кремний 0,1-1 5

Хром l8 24

Никель 7 — Il

Maрганец 0,1-7,0

Железо ààà0e

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР И 216151, кл. В 23 К 35/362, 23,01,65.

2. Авторское свидетельство СССР Н 768582, кл. В 23 K 35/362, 14.09.78 (nlmmma).