Плавленный флюс для электродуговой автоматической сварки

 

В. С. Бендер, В. С. Токарев, В. И. Ульянов, А. A. Тарара, В. В. Подгаецкий, Н. П. Карпенко, И. И. Сергеев, Б. В. Кондратьев, В. Н. Негляд, Б. Ф. Величко и И. И. Люборец

"ЮС(;и>у ., J Я <1 4 %цт.у.

Ордена Ленина и ордена Трудового Красно о ЗнЕЫФрк.»и к,титут электросварки им, Е. О. П она;,,-.-,, (72) Авторы изобретения

{71) Заявитель (54) ПЛАВЛЕНЫЙ ФЛЮС ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ.

АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к сварке, в частности к составам сварочных флюсов, используемых для электродуговой сварки, преимущественно с повышенной скоростью, конструкций из углеродистых и низколегированных сталей повышенной хладостойк ости.

В трубосварочном производстве и других отраслях народного хозяйства для сварки с повышенной скоростью ййструкций из углеродистых и низколегированных сталей широко применяется плавленый фпюс марки АН-60 (1 1

Этот флюс обладает высокими сварочно-технологическими свойствами в широком диапазоне режимов и применяется преимущественно при изготовлении труб большого диаметра. Существенным недостатком фпюса AH-60 является низкий уровень значений ударной вязкости металла шва при сварке конструкций, к которым предъявляются повышеннме требования к хладостойкости. Особенно нагяядыо это проявляется при изготовлении

2 труб большого диаметра из низколегиро ванных сталей повышенной прочности на рабочее давление 7,3 МПа, предназначенных для эксплуатации в условиях Крайнего Севера и Сибири.

5 Открытие новых месторождений нефти и газа в северных районах и необходимость их транспортировки на значительные расстояния требует создания более мощных, чем существующие, трубопроводов с еще более высокими рабочими давлениями. Так, в ближайшие годы намечено строительство трубопроводов, рассчитанных на давление 9,8 МПа. При этом, в соответствии с новыми требованиями, ударная вязкость сварного соединения труб при температуре минус .60 С должна иметь значения. а„)

7 490 кДж м2

Известен флюс для электродуговой автоматической сварки при пониженных температурах, имеющий следующий состав, вес.7: SiOg10-40, МпО 0,4-20, (СаО Ц)-40, Мф) 5-25, АС Оз < 15, 967748

CaFg 410, Т О <8, О с 8, В

0,01-0,5 P2).

Однако и этот флюс не обладает достаточным уровнем хладостойкости.

Цель изобретения — создание состава плавленого флюса для электродуговой сварки, преимущественно с повышенной скоростью, конструкций из углеродистых и низколегированных сталей повышенной хладостойкости, обеспечивающего высокий уровень ударной вязкости сварных соединений при отрицательных температурах, удовлетворяющий современным треб ова ния м.

Для достижения укаэанной цели в состав плавленого флюса,.содержащий М О, 5 О1> APО, СаО, CaF, МпО и окислы титана, в который дополнительно введен ниобий в виде НЬ Э, а остальные ком20 поненты взяты в следующих соотношениях, вес.%:

Мс О 11 — 15

S О 26-30

8 — 12

СаО 12-16

CaF@ 12 — 16

Мп0 8>12, Т О, Т11 03 6-9

Р5 10 -35

При этом основность флюса (В) по основным компонентам должна находиться в пределах В = 1 1 — 1 4.

Совокупность перечисленных отличительных признаков состава флюса позволяет, при прочих равных условиях, существенно повысить хладостойкость сварного соеди -. нения в сравнении с известным флюсом.

Это достигается в силу следующих обстоятельств. 1

Известно, что для конструкций повышенной хладостойкости применяют стали, . в состав которых в небольших количествах (0,01-0,1%) вводят добавки ниобия (микролегирование). Являясь элементом, понижающим температуру,еустенитного . превращения стали, ниобий в малых коли- чествах способствует заметному упрочне-, нию металла и увеличению уровня его ударной вязкости за счет измельчения зерна. Этот элемент обладает erne одним ценным свойством - является надежным замэдлителе м процесса рекристаллизации, что очень важно при различных видных термомеханической обработки стали. Однако, N при черезмерном легировании стали ниобием сказывается его отрицательное влияние на ударную вязкость и пластичность металла. А при сварке такой стали ох рупчивается граница оплавления шва и осйовного металла, что может приводить к разрушению конструкций даже при незначительных нагрузках. Поэтому легирование стали ниобием ограничено в столь узком диапазоне.

Введение ниобия и виде М Ь О в состав флюса, при выбранном соотношении других компонентов, позволяет при сварке сталей, не содержащих ниобий, легировать металл шва этим элементом в количестве 0,01 — 0,04% и, тем самым, при прочих равных условиях, значительно повышать уровень хладостойкости металла шва.

Восстановление и переход Ng в металл шва при сварке под флюсом, содержащим

Nb<0>, происходит по реакции:

4/5 L bl+ 2(Si О )» — 2/5{Nt) O ) +

+ 2SiO4

4/5 Г 4Ъ)+ 2(МаО) 2/5(МЪ О ) +

+ 2P4n), где квадратные скобки показывают, что компонент находится в металле, косые— в шлаке (флюсе).

О

Выбор основности флюса в пределах

В = 1,1 — 1,4 позволяет при сварке свести к минимуму интенсивность протекания кремние- и марганцевосстановительных процессов в сварочной ванне и получить относительно чистую матрицу кристаллиэующегося металла по неметалличэскимвключениям эндогенного цроисхождения.

Полученный при этом наплавленный металл обладает высокой хладостойкостью.

Флюс изготавливается в электропечи с графитовой футеровкой или в кокиле.

Гранулируется в воде и обрабатывается согласно существующей технологии изготовления плавленых флюсов, При грануляции зерна флюса,доЛжныиметь полупемзовидное или пемзовидное строение, а их ! фракционный состав выбирается от назначения флюса и условий сварки.

В лабораторных испытаниях применяется флюс, выплавленный в однофазной электродуговой печи с металлическим кокилем (табл, 1). Флюс имеет полупемзовидное строение зерен с размерами 0,35

2,5 мм и следующий химический состав по основным компонентам отдельных плаВох %:

967748

Таблица 1

Состав, %

Компоненты

5 02 ЕОз

СаО

29,4

26,8

27,5

11,8

8,6

9,6

15,4

16,0

12,2

15,5

15,8

Саг2 пО

11,7

10,2

8,5

11,7 (Т1 О,Т1 2 0 )

И О

ЯЬ20

7,4

6,8

8,1

14,9

11,4

13,2

2,8

3,2

Основность В 1,4

1,2

Та бл ица

Х-1 3-Т

Х-1 3-П

Х-1 3-ПГ

0,428

0,432

0,432

1021

901

0,30-0,40

1176

931

1179

925

БНИИПИ Заказ 7981/24 Тираж 1 153 Подписное

Фипиап ППП Патент", r. Ужгород, уп. Проектная, 4

Результаты лабораторных испытаний предлагаемого флюса (табл. 2) показыва;ют, что он обладает высокими сварочнотехнологическими свойствами, низкотокси- M чен и обеспечивает высокую хладостойкость металла шва. Применение нового флюса целесообразно прежде всего в трубосварочном производстве, а также в тех областях народного хозяйства, где требуется 4й высокая производительность процесса сварки и высокий уровень хладостойкости сварного соединения. Использование предлагаемого флюса в карбидном хозяйстве составит значительный экономический эффект.

Фор мула изобретения

50 Плавленый флюс для электродуговой автоматической сварки стальных конструкций, работающих при пониженных температурах, содержащий Мс О, 5 iO, АЕ О, СаО, CaF, МпО, окислы титана при ос новности флюса в пределах 1,1 — l 4, . о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с пелью повышения хладостойкости металла шва, он дополнительно содержит ниобий в виде I45 О при следующем соотношении компонентов, вес.%:

М О

ll — l5

Sl O 26 — 30

ДЕ2О, 8 — 12

СаО 12 - 16

СР 12 — 16

МпО 8 — 12 2 3

6-9

Р5 1,0-3,5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фрумин И.И. Автоматическая электродуговая наплавка. Харьков, Металлургиздат, 1961, с. 260.

2. Патент Япония .М 1687, -кл. 129104, 18.01.72 (прототип).