RU2072906C1

RU2072906C1 - Coating composition to protect surface from sticking smelted metal splash

Info

Publication number: RU2072906C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Накарякова; А.В. Гуляр
Original assignee: Производственное объединение "Уральский завод транспортного машиностроения"
Priority date: 1990-07-09
Filing date: 1990-07-09
Publication date: 1997-02-10

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: composition contains (in wt %): marshalite or talc, 18-20; trisodium phosphate, 1-3; potassium bichromate, 0.3-2; liquid glass, 10-15; water, the balance. EFFECT: improved environmental condition, improved quality of weld joints, and diminished splashing of electrode metal. 2 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к сварке, в частности к покрытиям для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла. The invention relates to welding, in particular to coatings for protecting the surface from adhesion of splashes of molten metal.

Известно покрытие (1) для защиты поверхности от налипания брызг электродного металла, содержащее компоненты в следующем соотношении, мас. Known coating (1) to protect the surface from sticking spatter of the electrode metal containing components in the following ratio, wt.

Тальк 25-35
Окись хрома 2-5
Хромовокислый калий 0,5-5
Жидкое стекло 8-15
Вода Остальное
Однако данное покрытие не обеспечивает удовлетворительных экологических условий труда сварщиков, дорогостоящее, не обладает достаточной клейкостью, не прилипает к маслянистым поверхностям. Известно покрытие, содержащее тальк, тринатрийфосфат, окись хрома, декстрин и воду [2]
Наиболее близким по составу компонентов является покрытие (3), содержащее, мас.Talc 25-35
Chromium oxide 2-5
Potassium chromate 0.5-5
Liquid glass 8-15
Water Else
However, this coating does not provide satisfactory environmental working conditions for welders, expensive, does not have sufficient adhesiveness, does not adhere to oily surfaces. Known coating containing talc, trisodium phosphate, chromium oxide, dextrin and water [2]
The closest in composition of the components is the coating (3), containing, by weight.

Маршаллит 20-25
Хромат калия 0,5-3
Декстрин 10-13
Тринатрийфосфат 2-5
Вода Остальное.Marshall 20-25
Potassium Chromate 0.5-3
Dextrin 10-13
Trisodium phosphate 2-5
Water The rest.

Однако и это покрытие имеет ряд недостатков. Не обеспечивает удовлетворительных условий труда сварщиков, а в случае попадания покрытия в зону сварки ухудшается качество сварного шва (соединения). However, this coating has several disadvantages. It does not provide satisfactory working conditions for welders, and if the coating gets into the welding zone, the quality of the weld (joint) is deteriorated.

Целью изобретения является повышение качества сварных швов (соединений), улучшение экологических условий труда сварщиков, удешевление покрытия, уменьшение разбрызгивания электродного металла. The aim of the invention is to improve the quality of welds (joints), improve the environmental working conditions of welders, reduce the cost of coating, reduce spatter of electrode metal.

Указанная цель достигается тем, что в водный раствор маршаллита тринатрийфосфата и связующего вводится хромпик, а в качестве связующего жидкое стекло, при следующем соотношении компонентов, мас. This goal is achieved by the fact that chromopic is introduced into an aqueous solution of marshallite trisodium phosphate and a binder, and liquid glass as a binder, in the following ratio of components, wt.

Маршаллит 18-20
Тринатрийфосфат 1-3
Хромпик 0,3-2
Жидкое стекло 10-15
Вода Остальное.Marshall 18-20
Trisodium Phosphate 1-3
Chrompeak 0.3-2
Liquid glass 10-15
Water The rest.

Вместо маршаллита может быть введен тальк. Instead of marshallite, talc can be introduced.

Технология приготовления предлагаемого покрытия проста и не меняется по сравнению с технологиями для известных покрытий. Состав изготавливают путем смешивания порошкообразных компонентов (маршаллита, тринатрийфосфата, хромпика) и жидкого стекла с водой. Покрытие наносится с помощью краскораспылителя или кисти. После сварки покрытие легко удаляется. The technology for preparing the proposed coating is simple and does not change compared to technologies for known coatings. The composition is made by mixing powdered components (marshallite, trisodium phosphate, chrompeak) and liquid glass with water. The coating is applied using a spray gun or brush. After welding, the coating is easily removed.

Введение в данный состав уменьшенного количества талька и тринатрийфосфата совместно с жидким стеклом обеспечивает достаточное сцепление покрытия с металлической поверхностью, повышает коррозионную стойкость покрытия и позволяет исключить остродефицитный декстрин. The introduction into this composition of a reduced amount of talc and trisodium phosphate together with liquid glass provides sufficient adhesion of the coating to the metal surface, increases the corrosion resistance of the coating and eliminates acute deficiency dextrin.

При взаимодействии железа с Na₃PO₄ образуется в первый момент кислощелочная реакция с преобладанием щелочных продуктов NaOH. В кислой среде устанавливается равновесие

Растворяясь в феррите металла шва (в случае попадания покрытия в зону сварного шва), хром повышает прочность металла шва (табл.1) за счет более высокого химического сродства к сере, чем железо. Хром связывает ее в тугоплавкий сульфид хрома, уменьшая вредное влияние серы и повышая стойкость швов против образования кристаллизационных трещин.During the interaction of iron with Na ₃ PO ₄ , an acid-alkaline reaction is formed at the first moment, with the predominance of alkaline products of NaOH. In an acidic environment, equilibrium is established

Dissolving in the ferrite of the weld metal (in the case of coating falling into the weld zone), chromium increases the strength of the weld metal (Table 1) due to the higher chemical affinity for sulfur than iron. Chromium binds it to refractory chromium sulfide, reducing the harmful effect of sulfur and increasing the resistance of joints against the formation of crystallization cracks.

Кроме того, диоксид кремния SiO₂, и окись хрома Cr₂O₃, полученная в результате диссоциации (хромпика) бихромата натрия, обладающие высокой температурой разложения соответственно 1883 и 2613 К, повышают жаростойкость покрытия, т.е. увеличивают защитную способность покрытия от приваривания брызг расплавленного металла.In addition, silicon dioxide SiO ₂ and chromium oxide Cr ₂ O ₃ obtained as a result of dissociation (chrompeak) of sodium dichromate, having a high decomposition temperature of 1883 and 2613 K, respectively, increase the heat resistance of the coating, i.e. increase the protective ability of the coating against welding splashes of molten metal.

Бихромат натрия (натриевый хромпик) Na₂Cr₂O₇ вводится в количестве 0,3-2% Обладая относительно низкой температурой плавления, равной 883 К, бихромат натрия при попадании на него брызг расплавленного металла, имеющих температуру 2773-2973 К, мгновенно расплавляется с выделением свободного кислорода по реакции

Образующийся натрий хромовокислый имеет температуру плавления 1233 К. При попадании брызг металла расплавляется также с выделением свободного кислорода

В результате диссоциации (разложения) бихромата натрия выделяется щелочной металл натрий Na, обладающий низким потенциалом ионизации 5,14 эВ, что стабилизирует процесс горения сварочной дуги. При этом наблюдается струйный перенос расплавленного металла и мелкочешуйчатое равномерное формирование металла шва без пористости, зашлаковок и других дефектов. Кроме стабилизирующего действия бихромат натрия образует на поверхности капель расплавленного металла окисную пленку. Окисленная капля металла теряет возможность дальнейшего сцепления с основным металлом и скатывается с поверхности изделия.Sodium dichromate (sodium chromic) Na ₂ Cr ₂ O ₇ is introduced in an amount of 0.3-2%. Having a relatively low melting point of 883 K, sodium dichromate when it splashes molten metal having a temperature of 2773-2973 K, instantly melts with the release of free oxygen by reaction

The resulting sodium chromate has a melting point of 1233 K. When splashed by metal, it also melts with the release of free oxygen

As a result of dissociation (decomposition) of sodium dichromate, an alkali metal sodium Na is released, which has a low ionization potential of 5.14 eV, which stabilizes the combustion process of the welding arc. At the same time, jet transfer of molten metal and finely scaled uniform formation of the weld metal without porosity, slagging and other defects are observed. In addition to the stabilizing effect, sodium dichromate forms an oxide film on the surface of drops of molten metal. An oxidized drop of metal loses the possibility of further adhesion to the base metal and rolls off the surface of the product.

Таким образом, введение в состав покрытия хромпика позволяет получить такое количество окислителя, что содержание Na₂Cr₂O₇ можно сократить до минимума 0,3-2% исключить окись хрома и тем самым значительно улучшить экологические условия труда сварщиков, даже при работе в закрытых емкостях без снижения защитных свойств покрытия.Thus, the introduction of chrompeak into the coating composition allows one to obtain such an amount of oxidizing agent that the content of Na ₂ Cr ₂ O ₇ can be reduced to a minimum of 0.3–2%; chromium oxide can be eliminated and thereby significantly improve the environmental working conditions of welders, even when working in closed containers without reducing the protective properties of the coating.

Содержание вредных веществ в зоне дыхания сварщиков дано в табл.2. The content of harmful substances in the breathing zone of the welders is given in table 2.

Основной компонент маршаллита (талька) диоксид кремния SiO₂ с Т пл. 2770 К является флюсующей добавкой. Кремнийвосстановительный процесс происходит на стадии капли, когда металла и шлак имеет высокую температуру (до 3000 К) при сварке на форсированных режимах, что дополнительно позволяет повысить жаростойкость покрытия и его защитные свойства. Этот процесс выражается следующими формулами:

Таким образом происходит более интенсивное окисление углерода, что уменьшает его содержание в металле шва (табл.1) и приводит к повышению стойкости металла шва против образования холодных и кристаллизационных трещин, а также повышение ударной вязкости как при положительных, так и при отрицательных температурах.The main component of marshallite (talc) is silicon dioxide SiO ₂ with T pl. 2770 K is a fluxing additive. The silicon reduction process occurs at the drop stage, when the metal and slag have a high temperature (up to 3000 K) when welding under forced conditions, which additionally allows to increase the heat resistance of the coating and its protective properties. This process is expressed by the following formulas:

Thus, more intense oxidation of carbon occurs, which reduces its content in the weld metal (Table 1) and leads to an increase in the resistance of the weld metal against the formation of cold and crystallization cracks, as well as an increase in impact strength both at positive and negative temperatures.

Таким образом, наличие в составе покрытия следующих компонентов: SiO₂, Na₃PO₄, H₂O, Fe, Na₂Cr₂O₇, Na₂SiO₃ + K₂SiO₃ в оптимальных сочетаниях позволяет создать удовлетворительные экологические условия труда сварщиков, получить высокие механические свойства сварного шва (соединения), значительно улучшить технологические свойства покрытия, т.е. уменьшить разбрызгивание расплавленного металла, улучшить клейкость, возможность нанесения покрытия на маслянистые поверхности, повысить жаростойкость.Thus, the presence of the following components in the coating composition: SiO ₂ , Na ₃ PO ₄ , H ₂ O, Fe, Na ₂ Cr ₂ O ₇ , Na ₂ SiO ₃ + K ₂ SiO ₃ in optimal combinations allows creating satisfactory environmental working conditions for welders , obtain high mechanical properties of the weld (joint), significantly improve the technological properties of the coating, i.e. reduce splashing of molten metal, improve stickiness, the ability to coat oily surfaces, increase heat resistance.

Составы покрытий приведены в табл.3. The coating compositions are given in table.3.

Указанные составы покрытий наносят при помощи кисти на пластины размером 13х300х150 мм в один слой, сушат 30 мин. Сварку образцов выполняют автоматом АдПГ-500 с источником питания ВдУ-504 в среде углекислого газа с применением проволоки Св-10ГСМТ диаметром 1,4 мм при следующем режиме: I_св 350-360А, U_д= 34-35В, полярность обратная.The indicated coating compositions are applied with a brush to plates measuring 13x300x150 mm in one layer, dried for 30 minutes. The samples are welded using an AdPG-500 automatic machine with a VdU-504 power source in a carbon dioxide medium using Sv-10GSMT wire with a diameter of 1.4 mm in the following mode: I _st 350-360A, U _d = 34-35V, the polarity is reversed.

Опробование указанных составов защитных покрытий (табл.3) показало, что наилучшим комплексом свойства обладают составы 1, 2, 3, содержащие оптимальное количество предлагаемых компонентов. Testing of the indicated compositions of protective coatings (Table 3) showed that compositions 1, 2, 3 containing the optimal amount of the proposed components have the best complex of properties.

Результаты эффективности применения покрытия (состав 2, табл.3) оценивали по количеству прилипших брызг к общему количеству брызг (табл.4). При использовании предлагаемого покрытия брызги не прилипли. The results of the effectiveness of the application of the coating (composition 2, Table 3) were evaluated by the number of adhered sprays to the total number of sprays (Table 4). When using the proposed coating spray did not stick.

Стойкость сварных соединений против образования холодных трещин с применением нового покрытия выше стойкости соединений, выполненных с применением покрытия (3) и (2), показанных на фиг.1 и 2. The resistance of welded joints against the formation of cold cracks with the use of a new coating is higher than the resistance of joints made with the use of the coating (3) and (2) shown in figures 1 and 2.

Claims

1. The coating composition to protect the surface from adhesion of splashes of molten metal containing trisodium phosphate, marshallite, alkali metal salt of hexavalent chromium acid, a binder and water, characterized in that, in order to improve environmental working conditions, reduce spatter and improve the quality of welded joints , the composition contains liquid glass as a binder, and chrome peak as an alkali metal salt in the following ratio of components, wt.

Marshall 18 18
Trisodium phosphate 1 3
Chrompeak 0.3 2
Liquid glass 10 15
Water Else
2. The composition according to p. 1, characterized in that instead of marshallite, it contains talc in the same amount.