RU1773650C - Керамический флюс дл сварки низколегированных сталей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварке в заводских услови х газопроводных труб большого диаметра, предназначенных дл  эксплуатации в услови х Крайнего Севера. Цель изобретени  - улучшение сварочно- технологических свойств флюса и повышение ударной в зкости наплавленного металла при температуре до -60° при многодуговой сварке на повышенных скорост х бездефектного формировани  и высокой хладостойкости металла швов Флюс содержит злектрокорунд, шлак синтетическийt цирконовый и рутиловый концентраты, плавиковый штат, а также ферротитан. ферро- бор, марганец металлический, которые вз ты в следующем соотношении, мас.%: электрокорунд 25-35; шлак синтетический 15-25; магнезит обоженный 7-15; концентрат плавикошпатовый 7-15 концентрат цирконовый 1-10; концентрат рутиловый 5 20; марганец металлический 0.5- 3; ферротитан 0,7-3; ферробор 0,1-0.8. Сухой остаток жидкого стекла (силикат натри ) 5 15. Оптимальность сварочно-технологических свойств достигаетс  заданным соотношением между основными и кислотными компо нентами. Заданные соотношени  степени легировани  титаном и бором и содержани  поставщиков кислорода в апюминатно-рути- ловом флюсе позвол ют повысить низкотемпературную ударную в зкость швов. 6 табл. К/)

Description

Технологи  многодуговой сварки, нашедша  широкое применение при изготовлении сварных газопроводных труб большого диаметра, требует использовани  сварочных флюсов, обладающих повышенной стойкостью против образовани  дефектов формировани  металла швов. Это св зано с тем, что многодугова  сварка ведетс  на повышенных скорост х (например, при трехдуговом процессе скорость сварки колеблетс  от 100 до 200 м/ч при погонной

энергии до 500 Дж/м. В этих услови х хорошее формирование металла швов удаетс  получить при использовании флюсов алю- минатно-рутилового типа Применение флюсов подобного типа при изготовлении газопроводных труб в заводских услови х позволило выполн ть сварку пр молинейных швов труб со скоростью 150-180 м/ч.

Цель изобретени  состоит в разработке керамического флюса, позвол ющего получить сочетание комплекса сварочно-техноv| vj Ы О СЛ О

логических свойств флюса, обеспечивающих возможность использовани  его дл  многодуговой сварки на высоких скорост х (свыше 120 м/ч) с большой погонной энергией и возможности обеспечить уровень ударной в зкости металла швов не ниже 40 Дж/см2 при температуре испытани  минус 60° С на образцах тип Y по ГОСТ 6996-66. Основной характер шлакообрэзующей части флюса обеспечиваетс  наличием в его составе магнезита и плавикового шпата. В св зи с тем, что оксид магни   вл етс  весьма гигроскопичной составл ющей, в состав флюса она вводитс  в виде обоженного при высокой температуре магнезитового порошка . Введение плавикового шпата в со- стаа флюса позволило получить относительно низкую температуру плавлени  шлака (около 1200° С) несмотр  на наличие в нем таких тугоплавких окислов, как и МдО. Максимальное содержание во флюсе плавикового шпата ограничиваетс  способностью флюса обеспечивать стабильное горение дуги, что особенно важно при скоростной сварке, когда веро тность образовани  дефектов формировани  сварных швов весьма высока. С целью повышени  стойкости металла шва против образовани  дефектов формировани  в состав флюса введены соединени , которые оказывают благотворное вли ние на формирование металла шва. К таким соединени м относитс  SI02, ТЮ2 и ZrOa. Все перечисленные окислы имеют высокий окислительный потенциал, поэтому в состав керамического флюса дл  снижени  их химической активности и содержани  кислорода в металле шва эти окислы ввод тс  в св занном виде. Например, SiOa ввод т в составе синтетического шлака и в виде силиката натри  (сухого остатка жидкого стекла ), а также цирконового концентрата.

Дл  обеспечени  оптимального сочетани  хороших сзарочно-технологмческих свойств флюса и высоких значений ударной в зкости металла швов необходимо выдерживать определенное соотношение между содержанием во флюсе компонентов, имеющих основной характер, и компонентов, имеющих кислотной характер.

Дл  флюсов алюминатно-рутилового типа такое соотношение содержани  компонентов в мас.% должно быть следующим:

0...24

0)

ш +Р + ц

где М - содержание во флюсе обожженного магнезита;

Ф - содержание во флюсе плавикового шпата;

К - содержание во флюсе электрокорун- да;

Ш - содержание во флюсе шлака синтетического;

Р - содержание во флюсе рутилового

концентрата;

Ц - содержание во флюсе цирконового концентрата.

Повышению уровн  ударной в зкости металла шва при отрицательных температурах способствует совместное микролегирование сварочной ванны титаном и бором, которое при сварке под алюминатно-рути- ловыми флюсами, следует осуществл ть при определенном соотношении между содержанием во флюсе компонентов,  вл ющихс  основными поставщиками кислорода и содержанием ферротитана и ферробора. Соотношение содержани  компонентов (мас,%) должно быть следующим:

,

(2)

T-f Б где Ш, Р, Ц - то же, что в формуле (1);

Т - содержание во флюсе ферротитана;

5 Б - содержание во флюсе ферробора.

При сварке под опытными флюсами, в которых соотношение (2} превышало вели- 8 чину 20, происходило значительное окисление ферротитана и ферробора и поэтому

0 наличие этих компонентов в составе флюса не оказывало требуемого вли ни  на повышение уровн  ударной в зкости металла швов. В тех случа х, когда соотношение (2) было менее 10, швы содержали повышенное

5 количество титана и бора, что отрицательно сказывалось на хладостойкое™ металла швов.

В табл. 1 приведены варианты состава предлагаемого флюса (испытани  в ИЭС

0 им. Е.О.Патона АН УССР). Под этими флюсами были получены сварные соединени  из сталей класса Х-70 толщиной 17 мм с Х-об- рззной разделкой кромок и притуплением 7 мм с использованием сварочной проволоки

5 марки Са-08ГНМ. Сварка проводилась на трехдуговом автомате А-1373 на режиме, приведенном в табл. 2.

Все три дуги были запитаны от источников переменного тока, скорость сварки 135 м/ч.

0 Результаты определени  сварочно-тех- нологических характеристик флюсов и критической температуры перехода к хрупкому разрушению образцов металла швов, полученных под различными вариантами флю5 са и их химический состав приведены в табл, 3-6.

Как видно из приведенных данных, предлагаемый флюс имеет хорошие свароч- но-технологические характеристики и позвол ет получить высокую ударную

в зкость металла швов при отрицательных температурах.

Флюс должен найти широкое применение при сварке в заводских услови х газо- и нефтепроводных труб большого диаметра, предназначенных дл  эксплуатации в районах Крайнего Севера. Применение за вл емого флюса даст возможность повысить качество труб, выпускаемых на отечественных трубосварочных заводах и сократить за счет этого объем импортных поставок подобных труб.

Применение предлагаемого флюса даст значительный экономический эффект в народном хоз йстве за счет сокращени  импор- та газопроводных труб большого диаметра.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Керамический флюс дл  сварки низколегированных сталей, содержащий электрокорунд , обожженный магнезит, плавиковый шпат, металлический марганец, ферроти- тан, ферробор, силикат натри , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  сва- рочно-технологических свойств флюса и повышени  ударной в зкости наплавленного металла при температуре до -60°С, при многодуговой сварке на скорост х до 135 м/ч, флюс дополнительно содержит высококремнистый высокомарганцовистый синтетический шлак, рутиловый концентрат и цирконовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   электрокорунд25-35;

   синтетический шлак 15-25;

   обожженный магнезит 7-15;

   плавиковый шпат7-15;

   цирконовый концентрат 1-10;

   рутиловый концентрат 5-20:

   металлический

   марганец0,5-3;

   ферротитан0,7-3;

   ферробор0,1-0,8;

   силикат натри 5-15,

   при этом синтетический шлак содержит 50- 55% диоксида кремни , 38.43% моноксида марганца, фторид кальци  - остальное, отношение суммы содержаний обожженного магнезита плавикового шпата и половины содержани  электрокорунда к сумме содержаний синтетического шлака, рутилового концентрата и цирконового концентрата составл ет 0,8-1,24, а отношение суммы содержаний синтетического шлака, рутилового и цирконового концентрата к сумме держаний ферротитана и ферробора составл ет 10-20.

   30Таблица1

   Массова  дол  компонентов (в мас.%) в предлагаемом флюсе

   Таблица 3

   и

   Вли ние состава синтетического шлака на сварочно-технологические свойства флюса и критическую температуру хрупкости металла швов

   Примечание. Остальные компоненты во флюсах по вариантам 16... 20 вз ты в соответствии с вариантом 8 (табл.1),

   Таблица 4

   Сварочно-технологические характеристики некоторых вариантов флюса (в баллах по 5-бальной системе)

   Таблица 2

   Режим сварки

   Таблица 5

   Критическа  температура хрупкости (°С) предлагаемого флюса (критический уровень в зкости А 40 дж/см2)

   Таблица б

   Химический состав металла швов, полученных под различными вариантами состава

   флюса