PL169668B1 - Samoekranujacy topnik granulowany do spawania lukiem i sposób wytwarzania s amoekranujacego topnika granulowanego do spawania lukiem PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 . Samoekranujacy topnik granulowany do spawania iu kiem stali o wysokiej wytrzymalosci, która zawiera chlorowcowany polimer 1 zuzel formujacy skladniki, znam ienny tym , ze polimer m a wielkosc ziaren od 0,1 do 30 µ m, a polimer 1 zuzel formujacy skladniki utrzymuja rozpuszczalny wodór wewnatrz sciegu spoiny nie mniej niz 3,0 ml/100 g topnika zawierajacego w procentach wagowych MgO 25 - 37% A120 3 10 - 20% C aF2 20 - 32% chlorowcowany polimer 0,1 - 5,0% i skladniki zuzla, skladniki stopowe, spoiwa i/albo czynniki redukcyjne wytwarzaja- ce kompensacje wagowa 8 Sposób wytwarzania samoekranujacego topnika granulo- wanego do spawania lu b em krytym do ksztaltowania sciegu spoiny z zawartoscia rozpuszczalnego wodoru nie mniejsza niz 3,0 ml/100 g, znam ienny tym , ze wybiera sie topnikowe czastki, które zawiera- ja. 25-37% MgO, 10-20% AL2O3 1 20-32% CaF2 a nastepnie miesza sie topnikowe czastki z 0,1 - 5,0% chlorowcowanego polimeru, którego czastki maja wielkosc od 0,1 do 30 po czym mieszanine zawierajaca wszystkie skladniki tworzace topnik podgrzewa sie do temperatury powyzej temperatury topnienia polimeru a ponizej tem- peratury parowania tego polimeru, nastepnie zmniejsza sie topniko- we czastki i chlorowcowany polimer do sproszkowanej postaci 1 laczy sie sproszkowane spoiwo ze sproszkowanymi topnikowymi czastkami oraz ze sproszkowanym chlorowcowanym polimerem do postaci sproszkowanej mieszaniny, podgrzewa sie te sproszkowa- na mieszanine doprowadzajac do materialu w postaci spieku a po osiagnieciu tego stanu m aterial ten rozdrabnia sie do sproszkowa- nej postaci topnikow ych czastek (45) O udzieleniu patentu ogloszono: 30.08.1996 WUP 08/96 (43) Zgloszenie ogloszono: 22.03.1993 BUP 06/93 (30) Pierwszenstwo: 05.07.1991,US,07/725963 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest samoekranujący topnik granulowany do spawania łukiem krytym oraz sposób wytwarzania topnika do spawania łukiem krytym.

Niniejsze zgłoszenie jest częściową kontynuacją zgłoszenia patentowego USA, które zarejestrowano dnia 2 listopada 1990 r., a które jest częścią zgłoszenia patentowego USA z 11 września 1989 r., na które udzielono amerykańskiego patentu nr 2 003 122. Dotyczy on elektrody topliwej, której rdzeń otoczony jest arkuszem blachy oraz sposobu wytwarzania elektrody topliwej z rdzeniem topnikowym otoczonym arkuszem blachy.

Amerykański patent nr 2 003 122 uwzględnia się w tym opisie jako bibliografię, tak aby opisywany przedmiot tych zgłoszeń patentowych nie trzeba było tutaj ponownie przedstawiać, z wyjątkiem potrzeby objaśniania obecnego wynalazku.

Ponadto topniki do spawania łukiem krytym przedstawione są w brytyjskim opisie patentowym nr GB 1.-472.889 i rosyjskim opisie patentowym 1.(260.129.

Brytyjski opis ujawnia topnik spowolniony zawierający różnego typu tlenki i fluorki oraz inne rozmaite składniki zwiększające wymagania co do wytwarzania topników. Wiąże się to z odmienną zawartością poszczególnych ważnych składników. Na przykład zawartość tlenku magnezu wynosi w brytyjskim opisie od 16 do 33% wagowych, podczas gdy według wynalazku od 22 do 37%, trójtlenku aluminium odpowiednio dolna granica 10% wagowych i 12% wagowych a górna granica 20% wagowych i 22% wagowych. Ponadto topnik według brytyjskiego opisu patentowego wymaga zawartości 0,1% wagowych FeO i 0,1% wagowych Fe?O3.

Natomiast opis 1.(260.129 przedstawia topnik o zawartości 42-22% części wagowych marmuru i 3-7% wagowych żelazomanganu.

Przedmiotem wynalazku są topniki, służące do spawania łukowego, a szczególnie chodzi o drobnoziarnisty lub granulowany topnik, odpowiedni do elektrycznego spawania łukiem krytym typu, obejmującego spiekane lub topione cząstki, zawierające składniki w postaci proszku lub proszek spawalniczy z normalnymi składnikami lub bez nich. Wynalazek można szczególnie stosować do spiekanych topników, wykorzystywanych w elektrycznym spawaniu łukiem krytym. Przedmiot wynalazku będzie szczególnie opisywany w odniesieniu do takich spiekanych topników. Wynalazek ten jednak ma szersze zastosowanie i może być wykorzystywany z cząstkami topionymi składników o postaci proszków z materiałami stopowymi lub bez nich oraz innych materiałów w nich zawartych. Wynalazek można też korzystnie zastosować do wypełniających składników elektrod rdzeniowych lub proszkowych, albo do powłokowych składników elektrod do spawania ręcznego. Może być też bezpośrednio zastosowany do płaszcza

169 668 lub do szwu elektrody rdzeniowej lub do drutu rdzeniowego albo rdzenia o postaci drutu elektrod do spawania ręcznego. Wynalazek stosuje się też do spawania niskostopowych stali o dużej wytrzymałości, takich jak HY-80, HY-100 oraz nawet do gatunku HY-130, przy czym wynalazek zostanie opisany szczególnie w odniesieniu do topników typu, wykorzystywanego w spawaniu takich niskostopowych stali o dużej wytrzymałości, lecz wynalazek ten nie ogranicza się do żadnego szczególnego typu topnika. Wynalazek odnosi się jednak do redukcji wodoru rozpuszczalnego, aby osiągnąć poziomy zbliżone do mniej niż 5,0 ml/100 gramów osadzanego spoiwa lub metalu spoiny, przy czym dalej stosuje się jednostkę ml/100 g, a korzystniej mniej niż 3,0 ml/100 g. Metale o umownych granicach plastyczności większych niż 7 173 kG/cm² muszą według danych technicznych mieć 3,0 ml/100 g, a korzystnie mniej niż 2,0 ml/100 g. Taki zmniejszony poziom wodoru rozpuszczalnego jest głównym czynnikiem, kiedy wykonuje się spawanie niskostopowych stali o dużej wytrzymałości, mających umowną granicę plastyczności większą niż 5,626 kG/cm².

Niskostopowe stale o dużej wytrzymałości wyróżniają się tym, że mają odpowiednią wiązkość, szczególnie przy niskich wartościach temperatury oraz były one szeroko stosowane do wytwarzania naczyń kriogenicznych i dużych urządzeń transportowych, zwłaszcza wagonów kolejowych, statków nawodnych i okrętów podwodnych. Naczynia te mają płyty ze stali niskostopowych o dużej wytrzymałości, wzajemnie połączonych spawaniem, aby tworzyć konstrukcje prefabrykowane. Jest już aksjomatyczne, że takie spoiny muszą mieć niską zawartość rozpuszczalnego wodoru, aby zapobiegać powstawaniu pęknięć, powodowanych tym wodorem.

Przedmiot wynalazku odnosi się do poprawy jakości normalnego spiekanego lub topionego topnika, stosowanego do spawania łukiem krytym stali miękkiej i niskostopowych stali o wysokiej wytrzymałości. Wynalazek ma zastosowanie do każdego procesu spawania łukiem krytym, tam gdzie jest potrzebna redukcja wspomnianego wodoru rozpuszczalnego takiego jak spawanie miękkich gatunków stali, szczególnie grubych płyt ze stali miękkiej, tak jak to wykonuje się w konstrukcjach podporowych dla wiercenia przybrzeżnego z platform ustawionych na szelfie kontynentalnym.

Gdy wykorzystuje się spawanie łukiem krytym dla stali o dużej wytrzymałości, ilości stapianego spoiwa i wysoko jakościowe spawanie obejmowały wykorzystywanie konkretnych topników, które powodują tworzenie niskiego poziomu wodoru rozpuszalnego, gdy mierzy się według standardowej próby analizy wodorowej, opracowanej przez Amerykańskie Stowarzyszenie Spawalnictwa i oznaczonej symbolem (American Welding Society) AWS A4.3 (1986). W przeszłości, topniki te zwykle powodowały, że poziom wodoru rozpuszczalnego w ściegu spawalniczym był od 5,0 do 10,0 ml/100 g wodoru rozpuszczalnego. Wytwarzano topniki o takim składzie, że próbowano zmniejszać tę ilość wodoru rozpuszczalnego do mniej niż 5,0 ml/100 g. Takie rodzaje topników w spawaniu łukiem krytym powodowały jednak występowanie wodoru rozpuszczalnego w ilości ponad 3,0 ml/100 g. Ten poziom wodoru rozpuszczalnego można akceptować przy umownej granicy plastyczności równej 5,626 kG/m² i przy właściwej kontroli postępowania.

Obecnie jednak dane techniczne wymagają aby była zasadniczo mniejsza ilość wodoru rozpuszczalnego w celu zapobiegania pęknięciom spoiny lub strefy ciepła, powodowanym przez wodór. Dodatkowo odnośnie do stali o wysokiej wytrzymałości, producenci wymagają mniej niż 2,0 ml/100 g wodoru rozpuszczalnego w otrzymywanym ściegu spawalniczym. Poziomy takie były niezwykle trudne do osiągnięcia, jeśli w ogóle możliwe, za pomocą spawania łukiem krytym ze względu na warunki środowiskowe, w których wykonuje się takie spawania oraz z powodu działania zawartości wilgoci w powietrzu otaczającym operację spawalniczą. Konsekwentnie, występuje potrzeba topnika do spawania łukiem krytym, który zmniejszy ilość wodoru rozpuszczalnego w otrzymywanym ściegu spawalniczym do poziomu mniejszego niż 3,0 ml/100 g, a korzystnie poniżej 2,0 ml/100 g, szczególnie gdy wykonuje się spawanie metalu o większej wytrzymałości, takiego jakHY-100 oraz HY-130. Dotychczasowe odmiany topników nie mogły osiągnąć tego celu w sposób ekonomiczny i powtarzalny w różnych środowiskach spawalniczych, gdy stosowano sposoby spawania łukiem krytym.

169 668

Głównym celem według wynalazku jest wytworzenie drobnoziarnistego topnika odpowiedniego dla elektrycznego spawania łukiem krytym, przy czym topnik zmniejsza ilość wodoru rozpuszczalnego w otrzymywanym ściegu spawalniczym lub spoinie oraz może być wykorzystywany albo z topnikiem spiekanym, albo z topnikiem topionym do spawania łukiem krytym.

Jeszcze innym przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania drobnoziarnistego topnika do spawania łukiem krytym, jak wyżej opisano, przy czym sposób ten jest ekonomiczny i umożliwia otrzymanie topnika, który zmniejsza ilość rozpuszczalnego wodoru, aby zmniejszyć tendencję pękania, wywoływaną tym wodorem, dla stali miękkiej oraz dla niskostopowych stali o dużej wytrzymałości.

Jeszcze innym celem według wynalazku jest topnik i sposób, jak wyżej opisano, przy czym topnik zmniejsza ilość wodoru rozpuszczalnego w niskostopowych stalach o dużej wytrzymałości do poziomu mniejszego niż 3,0 ml/100 g, a korzystnie mniejszego niż 2,0 ml/100 g.

Jeszcze innym celem według wynalazku jest topnik do spawania łukiem krytym oraz sposób wytwarzania tego topnika, przy czym ten topnik umożliwia osiągnięcie dużej odporności na uderzenia i małej tendencji pękania dla stali o dużej wytrzymałości. Wynalazek można zastosować zarówno do topników spiekanych lub topionych, służących do spawania łukiem krytym.

Ogólnym i podstawowym celem według wynalazku jest drobnoziarnisty topnik do spawania łukiem krytym, który zmniejsza ilość wodoru rozpuszczalnego w stopiwie oraz sposób wytwarzania tego topnika.

Jeszcze innym celem wynalazku jest wykonanie topnika, jak wyżej opisano, przy czym ten topnik może być wykorzystywany przy spawaniu stali o dużej wytrzymałości, takiej jak HY-80, HY-100 i HY-130. W tych gatunkach stali pękanie powodowane wodorem jest częściej spotykane i musi być eliminowane za pomocą zmniejszania ilości wodoru rozpuszczalnego do bardzo niskich zawartości.

Przedmiotem wynalazku jest topnik granulowany lub drobnoziarnisty odpowiedni do stosowania w spawaniu elektrycznym łukiem krytym, zawierający cząstki złożonych składników topnika, które mogą mieć składniki stopowe i inne składniki różnego rodzaju, albo mogą ich nie mieć, przy czym ten topnik umożliwia zmniejszenie ilości wodoru, który może dyfundować. Nowy topnik do spawania łukiem krytym może zmniejszyć ilość wodoru rozpuszczalnego do wartości mniejszej niż 3,0 ml/100 g.

Samoekranujący topnik granulowany do spawania łukiem stali o wysokiej wytrzymałości, którą zawiera chlorowcowany polimer i żużel formujący składniki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że polimer ma wielkość ziaren od 0,1 do 30 gm, a polimer i żużel formujący składniki utrzymują rozpuszczalny wodór wewnątrz ściegu spoiny nie mniej niż 3,0 ml/100 g topnika zawierającego w procentach wagowych:

MgO	25 -	37%
Al2O3	10	-	20%
CaF2	20	-	32%
chlorowcowany polimer	0,1	-	5,0%

składniki żużla, składniki stopowe, spoiwa i/albo czynniki redukcyjne wytwarzające kompensację wagową.

Korzystne jest, że topnik, zawiera w procentach wagowych.

169 668

Na2O	0,5	- 2,0%
MgO	25,0	- 37,0%
Al2O3	10,0	- 20,0%
K2O	0,5	- 2,0%
CaO	3,0	- 10,0%
MnOx	0,0	- 5,0%
CaF2	20,0	- 32,0%
SiO2	5,0	- 20,0%
chlorowcowany polimer	0,1	. 5,0%

składniki żużla, składniki stopowe, spoiwa i/albo czynniki redukcyjne, - kompensacja wagowa.

Korzystne jest także, że polimer stanowi od 0,5 do 3,5% wagowych topnika.

Korzystne jest również, że polimer stanowi od 0,5 do 2,0% wagowych topnika i, że polimer jest policzterofluoroetylenem oraz, że składniki topnika są spieczone.

Korzystne jest także i to, że składniki topnika są masami stopionymi.

Sposób wytwarzania samoekranującego topnika granulowanego do spawania łukiem krytym do kształtowania ściegu spoiny z zawartością rozpuszczalnego wodoru nie mniejszą niż 3,0 ml/100 g, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wybiera się topnikowe cząstki, które zawierają: 25-37%MgO, 10-20% AhO3 i 20-32% CaF2, a następnie miesza się topnikowe cząstki z 0,1 -5,0% chlorowcowanego polimeru, którego cząstki mają wielkość od 0,1 do 30μm, po czym mieszaninę zawierającą wszystkie składniki tworzące topnik podgrzewa się do temperatury powyżej temperatury topnienia polimeru a poniżej temperatury pasowania tego polimeru.

Następnie zmniejsza się topnikowe cząstki i chlorowcowany polimer do sproszkowanej postaci i łączy się sproszkowane spoiwo ze sproszkowanymi topnikowymi cząstkami oraz ze sproszkowanym chlorowcowanym polimerem do postaci sproszkowanej mieszaniny, podgrzewa się tę sproszkowaną mieszaninę doprowadzając do materiału w postaci spieku, a po osiągnięciu tego stanu materiał ten rozdrabnia się do sproszkowanej postaci topnikowych cząstek.

Korzystne jest, że topnikowe cząstki zawierają:

Na2O	0,5	- 2,0%
MgO	25,0	- 37,0%
Al2O3	10,0	- 20,0%
K2O	0,5	- 2,0%
CaO	3,0	- 10,0%
MnOx	0,0	- 5,0%
CaF2	20,0	- 32,0%
SiO2	5,0	- 20,0%

składniki żużla, składniki stopowe, spoiwa i/albo czynniki redukcyjne, - kompensacja wagowa.

Korzystne jest .ponadto, że polimer stanowi od 0,5 do 2,0% topnikowych cząstek.

Na rysunku przedstawiono wykres, na którym podano działanie zwiększonej procentowej zawartości polimeru fluorowego w topniku do spawania łukiem krytym na ilość wodoru rozpuszczalnego w stopiwie lub metalu spoiny.

W przemyśle stalowniczym występuje tendencja stosowania stali o dużej wytrzymałości, aby zmniejszyć grubość płyt. Ponieważ gatunki stali o dużej wytrzymałości są bardziej podatne na występowanie kruchości wodorowej lub tak zwanej choroby wodorowej, wymaga się bardzo małej zawartości wodoru rozpuszczalnego w metalu spoiny. Mała zawartość wodoru staje się bardziej krytyczna w przemyśle niezależnie od procesu spawalniczego i gatunku stali, stosowanego do spawania. Przy dowolnej danej wytrzymałości płyty, tendencja pękania wywołanego wodorem jest większa i poziom zawartości wodoru rozpuszczalnego zwiększa się.

169 668

Przy szczególnej zawartości wodoru rozpuszczalnego występuje większa tendencja kruchości wodorowej, gdy wartość wytrzymałości stali zwiększa się. Odpowiednio do tego zmniejszenia zawartości wodoru rozpuszczalnego dla spawania łukiem krytym jest konieczne, a staje się coraz bardziej krytyczne, gdy wytrzymałość stali zwiększa się. Jest to aktualne nawet, jeśli grubość płyty i konstrukcja, warunki środowiska, parametry spawalnicze, takie jak temperatura wstępnego nagrzewania oraz obróbka po spawaniu są stosowane w celu zmniejszania tendencji do pękania.

Stosowanie polimeru chlorowcowego, na przykład fluorowego, takiegojak policzterofluoroetylen dla topnika spiekanego lub topnika topionego do spawania łukiem krytym zmniejsza ilość wodoru rozpuszczalnego w otrzymywanym metalu spoiny. Polimer można albo mieszać z drobnoziarnistym topnikiem, albo korzystnie topić lub spiekać z poszczególnymi cząstkami lub ziarnami w tym topniku, aby uzyskać poprawę przy magazynowaniu, wysyłaniu, stosowaniu i ponownym wykorzystywaniu tego topnika.

Polimer fluorowy dodaje się do zasadowego obojętnego topnika, który ma następujący skład chemiczny:

TOPNIK ZASADOWY

Składnik	% wagowo
NasO	0,5 -	2,0
MgO	25,0 -	37,0
AL2O3	10,0 -	20,0
K2O	0,5 -	2,0
CaO	3,0 -	10,0
MNOx	5,0 maks.
CaF2	20,0 -	32,0
SiO2	5,0 -	20,0

Zasadowym topnikiem jest standardowy spiekany topnik do spawania łukiem krytym, utworzony razem z odpowiednim spoiwem zgodnie z e standardowymi metodami dotyczącymi topnika spiekanego.

Według wynalazku można stosować różne topniki, to znaczy topniki zasadowe, kwasowe i obojętne. Typ zasadowy zwykle wykorzystuje się do spawania łukiem krytym płyt ze stali niskostopowych o dużej wytrzymałości. Wodór rozpuszczalny, gdy wykorzystuje się ten topnik, zwykle występuje w ilości od 3 do 5 ml/100 g i przede wszystkim zależy to od ilości wilgoci w topniku oraz ilości wilgoci w suchym powietrzu, otaczającym operacje spawania. Głównymi pierwiastkami, jako składniki w zasadowym topniku są tlenek magnezu, tlenek glinu oraz fluorek wapnia. Według wynalazku używa się również inne materiały. Różne modyfikacje podstawowych składników oraz pozostałych składników można wprowadzać, ponieważ wynalazek obejmuje dodanie fluorowego polimeru do cząstek topnikowych, aby zmniejszać ilość wodoru dyfuzyjnego w otrzymywanej spoinie.

Podaje się przykład topnika według wynalazku.

Przykład.

Składnik % wagowo

MgO 25,0 _- 37,0

AL2O3 10,0-20,0

CaF₂ 20,0 - 32,0 (CF2)n 000-33)

Składniki żużlowe, stopy i spoiwo Pozostałość

W przykładzie topnik sporządzono przy różnych zawartościach procentowych polimerów fluorowych, aby otrzymać wyniki, które przedstawiono w tabeli 1.

169 668

Tabela 1

Topnik	Wodór rozpuszczalny AWS A4.3(86)
Typ zasadowy + 0,5% (CF2)n	2,0- 1,7 ml/100 g
Typ zasadowy + 1,0% (CF2)n	17 - 1,4 ml/100 g
Typ zasadowy + 2,0% (CF2)n	1,1 -0,9 ml/100 g

* Przy 20 ziarnach wilgoci na 0.45 kG suchego powietrza

Dość wodoru rozpuszczalnego została znacznie zmniejszona poniżej poziomów wodoru w przybliżeniu wynoszących co najmniej 5,0 ml/100 g, przy wykorzystaniu zasadowego topnika. Od 0,5% do 2,0% ilości cząstek polimerowych mieszano z cząstkami topnika, potem jak cząstki topnika zostały utworzone zgodnie z praktyką standardową. Ilość wodoru rozpuszczalnego pozostawała zgodna z zastrzeganymi danymi technicznymi i wynosiła nie więcej niż 2,0 ml/100 g. W tabeli 1 przedstawiono, że cząstki polimerowe zmniejszają ilość wodoru rozpuszczalnego.

Aby potwierdzić to spostrzeżenie, wykonano dodatkowe próby, a wyniki przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2

Topnik	Wodór rozpuszczalny AWS A4.3(86)*
Typ zasadowy + 1,5% (CF2)n Przemysłowo wytwarzany topnik typu zasadowego	1,26 ml/100 g 5,10ml/100g

* Przy 22 ziarnach wilgoci na 0.45 kG suchego powietrza.

Za pomocą doprowadzenia 1,5% ilości cząstek policzterofluoroetylenu mających rozmiar ogólnie w zakresie od 0,10 do 30 mikrometrów, do zasadowego topnika i bez jakichkolwiek innych modyfikacji, zmniejszono ilość wodoru rozpuszczalnego do 1,26 ml/100 g. Próba ta potwierdziła wyniki, które przedstawiono w tabeli 1, to znaczy dodanie polimeru fluorowego pozwala otrzymać mniejszą ilość wodoru rozpuszczalnego w metalu spoiny.

W tabeli 2 przedstawiono próbę, którą wykonano odnośnie do standardowego spiekanego topnika typu, który stosuje się do niskostopowych stali o dużej wytrzymałości, a sprzedawanego konkurencyjnie do badanego topnika zasadowego. Ten przemysłowy topnik umożliwił osiągnięcie 5,10 ml/100 g ilości wodoru rozpuszczalnego w metalu spoiny. Ta ilość wodoru jest zbliżona do ilości wodoru, otrzymanego z prób, w których zastosowano zasadowy topnik bez polimeru.

Te kilka prób potwierdza korzyści i ulepszenia według wynalazku. Odnośnie do przedstawionych wyżej przykładów, cząstki policzterofluoroetylenu mieszane ze standardowymi cząstkami topnika miały tendencje do oddzielania podczas transportu, przemieszczania, spawania i ponownego wykorzystywania. Proszek polimerowy jest obecnie wprowadzany do topnika za pomocą ogrzewania mieszaniny cząstek topnika i cząstek polimeru do temperatury większej niżjej punkt topienia, a niższej niż jej temperatura parowania. Tym sposobem ta mieszanina jest mieszana i nagrzewana albo w operacji określonej lub operacji ciągłej przy temperaturze większej niż temperatura topnienia polimeru fluorowego, a mniejszej niż temperatura parowania tego polimeru. Ten proces nagrzewania powłokowo nakłada polimer na cząstki topnika, tak aby przy następującym potem transporcie, przemieszczaniu, spawaniu i ponownemu użytkowaniu nie występowało oddzielanie polimeru od powierzchni cząstek topnika drobnoziarnistego.

W tabeli 3 przedstawiono wyniki badania według procedury nagrzewania, którą zastosowano , aby nakładać powłokowo polimer na cząstki topnika, przy czym ta procedura nazywa się procedurą spiekania. Otrzymano topnik, który osiągnął poziom zawartości wodoru rozpuszczalnego wynoszący 2,13 ml/100 g, natomiast topniki z cząstkami policzterofluoroetylenu, które były zaledwie mieszane z cząstkami topnikowymi, osiągnęły poziom wodoru wynoszący 1,90 ml/100 g.

169 668

Tabela 3

	Wodór dyfuzyjny AWS A4.3(86)
Topnik zasadowy Topnik zasadowy + 2% (CF2)n mieszanka wymieszana Topnik zasadowy + 2% (CF2)n mieszanka spiekana	4,98 ml/00 g 1,90 ml/100 g 2,13 ml/100 g

W tabeli 3 widać skutek spiekania polimeru na cząstkach topnika. Suche mieszanie ilości 2% polimeru z cząstkami topnika powoduje osiągnięcie ilości wodoru rozpuszczalnego wynoszącej 1,90 ml/100 g. Ta sama mieszanka, kiedy spiekana, zapewnia 2,13 ml 100 g wodoru rozpuszczalnego.

Ogólnie wyniki są jednakowe i pokazują, że można polimer nakładać na cząstki topnika, aby poprawić cechy fizyczne otrzymywanego topnika spiekanego dla spawania łukiem krytym bez zmiany skuteczności cząstek polimerowych w stopniu zauważalnym. Wynalazek obejmuje stosowanie innych systemów żużlowych, dotyczących różnych topników do spawania łukiem krytym, takich jak topniki do produkcji ogólnej, napawania utwardzającego i spawania rur.

Spawanie łukiem krytym ogólnie daje wynik wynoszący od 5 do 10 ml/100 g w metalu spoiny, nawet jeśli wykorzystuje się topniki pzeznaczone do zmniejszenia ilości wodoru rozpuszczalnego. Ilość wodoru zmienia się odpowiednio do wilgoci w otaczającym powietrzu. Przez zastosowanie wysoko zasadowego topnika, możliwa do otrzymania ilość wodoru rozpuszczalnego dla łuku krytego zwykle wynosi w przybliżeniu 5 ml/100 g. Ten zasadowy topnik ma współczynnik zasadowości w przybliżeniu 3. Występuje tym sposobem mała ilość tlenu w metalu spoiny, przyczyniająca się do otrzymania większej odporności na uderzenia. Wynalazek obejmuje zastosowanie wysoko zasadowego topnika, który zmniejsza ilość tlenu, razem z cząstkami policzterofluoroetylenu, aby dodatkowo zmniejszyć ilość rozpuszczalnego metalu spoiny. Za pomocą sposobu nagrzewania lub spiekania, otrzymany topnik jest bardziej stabilny w sensie fizycznym oraz polimer pozostaje razem z cząstkami topnika w potrzebnym rozmieszczeniu. Polimer nie oddziela się od cząstek topnika. Według wynalazku, dodaje się ten polimer w ilości przybliżonej od 0,10% do 5,0% wagowo tego topnika. Korzystnie, zawartość procentowa wagowo jest od 0,5% do 3,5% topnika. Topnik może być albo spiekany według standardowego postępowania, albo topiony też według standardowej metody.

Nowy granulowany topnik, korzystnie wysokozasadowy topnik, tworzy się z cząstek topnikowych złożonych składników topnika. Te cząstki topnikowe mogą zawierać stopy lub inne pierwiastki. Drobno zmielone cząstki polimerów fluorowych miesza się z cząstkami topnikowymi. W praktyce rozmiar tych cząstek wynosi od 0,10 mikrometrów. Można stosować jednak dowolny rozmiar, aby umożliwić odpowiednie mieszanie. Ta mieszanina jest topnikiem, który zmniejszy ilość wodoru rozpuszczalnego. Zgodnie z innym aspektem według wynalazku, ta mieszanina jest nagrzewana do temperatury wyższej niż temperatura topnienia polimeru, a niższej niż temperatura parowania tego polimeru, aby umożliwić przyleganie tego polimeru na powierzchniach cząstek, tworzących topnik zasadowy. W korzystnym wykonaniu cząstki topnika zasadowego wytwarza się według standardowych sposobów topnika spiekanego, obejmujących mieszanie składników topnikowych w postaci proszkowej ze spoiwem, takim jak krzemian sodowy i/lub krzemian potasowy, nagrzewania składników sproszkowanych do postaci materiału spiekanego i następnie proszkowanie materiału spiekanego do postaci topnikowych cząstek, w których są mieszane cząstki policzterofluoroetylenu. W korzystnym wykonaniu, zasadowy topnik nagrzewa się do takiej temperatury, aby otrzymać potrzebne właściwości małej ilości wilgoci w otrzymywanym topniku.

Warunki otoczenia mogą działać na poziom wodoru rozpuszczalnego w spawach, wykonywanych za pomocą procesu spawania łukiem krytym, a także za pomocą innych procesów spawalniczych. W celu badania skutku warunków otoczenia na topnik, zawierający polimer, zgromadzono dane odnośnie do dni o istotnie odmiennych warunkach środowiskowych. Zastosowany topnik miał 3% polimeru w stanie spiekanym. Wilgotność względna zmieniała się od 35% do 62%. Wodór rozpuszczalny zmieniał się od 1,53 ml/100 g do 2,40 ml/100 g przy bezpośredniej zależności od wilgotności. Wyniki pokazują, że poziom wilgotności w powietrzu

169 668 podczas spawania miał minimalny wpływ na otrzymywany poziom ilości wodoru rozpuszczalnego. Próby z topnikami, nie zawierającymi żadnego polimeru, miały odchyłki w zakresie od 2 ml do 10 ml wodoru na 100 gramów metalu spoiny dla tych samych względnych zmian warunków środowiskowych. Z tego wynika, że poprawa według wynalazku jest zasadnicza. Ze względu na przyczyny ekonomiczne maksymalnie wykorzystuje się w przybliżeniu 2% polimeru. Jak przedstawiono na wykresie, ilość większa powoduje tylko niewielkie zmniejszenie wykrywalnej ilości wodoru. Nie można jednak uniknąć stosowania wynalazku jedynie przez dodanie większej ilości stosunkowo drogiego proszku polimerowego. Takie dodatki przyczyniają się do otrzymania takich samych wyników i takim samym sposobem, jak według wynalazku.

% /CF₂/ n dodawany do topnika zasadowego

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Samoekranujący topnik granulowany do spawania łukiem stali o wysokiej wytrzymałości, która zawiera chlorowcowany polimer i żużel formujący składniki, znamienny tym, że polimer ma wielkość ziaren od 0,1 do 30 gm, a polimer i żużel formujący składniki utrzymują rozpuszczalny wodór wewnątrz ściegu spoiny nie mniej niż 3,0 ml/100 g topnika zawieraj ącego

   w procentach wagowych: MgO 25 - 37% Al₂O3 10 - 20% CaF₂ 20 - 32% chlorowcowany polimer 0,1 - 5,0%

   i składniki żużla, składniki stopowe, spoiwa i/albo czynniki redukcyjne wytwarzające kompensację wagową
2. 2. Topnik według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera w procentach wagowych:

   Na₂O 005 - 2,00% MgO 22,0 - 33,00% Al2O3 10,0 - 20,0<% K²O 0,5 - 2,0% CaO 33) - 10,00% MnOx 0,0 - 5,00% CaF₂ 22^,0 - 32,0% SiO₂ 5,0 - 20,0% chlorowcowany polimer 0,1 - 5,0%

   składniki żużla, składniki stopowe, spoiwa i/albo czynniki redukcyjne, - kompensacja wagowa.
3. 3. Topnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że polimer stanowi od 0,5 do 3,5% wagowych topnika.
4. 4. Topnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że polimer stanowi od 0,5 do 2,0% wagowych topnika.
5. 5. Topnik według zastrz. 1, znamienny tym, że polimer jest policzterofluoroetylenem.
6. 6. Topnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że składniki topnika są spiekane.
7. 7. Topnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że składniki topnika są masami stopionymi.
8. 8. Sposób wytwarzania samoekranującego topnika granulowanego do spawania łukiem krytym do kształtowania ściegu spoiny z zawartością rozpuszczalnego wodoru nie mniejszą niż 3,0 ml/100 g, znamienny tym, że wybiera się topnikowe cząstki, które zawierają: 25-37% MgO, 10-20% AL2O3 i 20-32% CaF₂ a następnie miesza się topnikowe cząstki z 0,1 - 5,0% chlorowcowanego polimeru, którego cząstki mają wielkość od 0,1 do 30 μ po czym mieszaninę zawierającą wszystkie składniki tworzące topnik podgrzewa się do temperatury powyżej temperatury topnienia polimeru a poniżej temperatury parowania tego polimeru, następnie zmniejsza się topnikowe cząstki i chlorowcowany polimer do sproszkowanej postaci i łączy się sproszkowane spoiwo ze sproszkowanymi topnikowymi cząstkami oraz ze sproszkowa169 668 nym chlorowcowanym polimerem do postaci sproszkowanej mieszaniny, podgrzewa się tę sproszkowaną mieszaninę doprowadzając do materiału w postaci spieku a po osiągnięciu tego stanu materiał ten rozdrabnia się do sproszkowanej postaci topnikowych cząstek.
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że wpływające cząstki zawierają:

   Na2O 0,2 - 2,0% wagowych MgO 22,0 - 37,0% wagowych Al2O3 10,0 - 20,0% wagowych K2O 0,2 - 2,0% wagowych CaO 3,0 - 10,0% wagowych MoO 0,0 - 2,0% wagowych CaF2 20,0 - 32,0% wagowych SiO2 2,0 - 20,0% wagowych

   Składniki żużla, składniki stopowe kompensacja wagowa
10. 10. SposóS weóług zastrz. 8, znamienny tym, że polimer stanowt oo 0,5 do 2,0% upłynniających cząstek.