RU2119418C1

RU2119418C1 - Welding electrode

Info

Publication number: RU2119418C1
Application number: RU97113356A
Authority: RU
Inventors: И.С. Иоффе; В.И. Зеленова; Ю.М. Гаврилин; В.А. Матвеев; Р.Л. Лауфер
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "СМИТ"
Priority date: 1997-08-15
Filing date: 1997-08-15
Publication date: 1998-09-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; hand electric arc welding of high alloyed steels. SUBSTANCE: electrode has rod made of low carbon or low alloy steel and coating. Coating contains component with 5-20% of titanium dioxide, 10-30% of metal carbonate, 5-20% of fluorite, 3-10% of silicate, 3-10% of ferrotitanium, alloying components chosen from group of molybdenum, vanadium, niobium and tungsten. Such coating contains chromium and nickel in amount providing content of 9.5- 30% of chromium and 0.6-19% of nickel in electrode. Manganese and ferrosilicon are introduced into coating in amount providing summary content of 1.0-2.5% of manganese and not more than 2.5% of silicon in electrode. Coating mass coefficient does not exceed 150%. EFFECT: provision of welds with high service characteristics at higher temperatures. 5 cl

Description

Изобретение относится к сварке, в частности к покрытым электродам для ручной электродуговой сварки высоколегированных сталей, и может быть использовано в различных отраслях экономики. The invention relates to welding, in particular to coated electrodes for manual arc welding of high alloy steels, and can be used in various industries.

Для сварки высоколегированных сталей разработано множество электродов различных марок, покрытие которых относится к системам фтористо-кальциевого типа. Основными компонентами этих покрытий являются мрамор и плавиковый шпат (см. , например, а.с. СССР N 323235, кл. B 23 K 35/365, 1970). Однако такие электроды не обладают удовлетворительными сварочно-технологическими характеристиками и, кроме того, не пригодны для сварки от источников питания переменного тока, имеющих широкое распространение в организациях Российской Федерации. For welding high alloy steels, many electrodes of various grades have been developed, the coating of which relates to calcium fluoride systems. The main components of these coatings are marble and fluorspar (see, for example, A.S. USSR N 323235, class B 23 K 35/365, 1970). However, such electrodes do not have satisfactory welding and technological characteristics and, in addition, are not suitable for welding from AC power sources, which are widely used in organizations of the Russian Federation.

При разработке электродов для сварки высоколегированных сталей легирование производят либо через стержень, используя в качестве такового высоколегированную проволоку (см., например, а.с. СССР N 930832, кл. B 23 K 35/365, 1990), либо через покрытие. Во втором случае стержень изготавливают из низкоуглеродистой или низколегированной проволоки, а легирующие элементы вводят в покрытие в виде металлических порошков и ферросплавов. When developing electrodes for welding high-alloy steels, alloying is carried out either through a rod using high-alloy wire as such (see, for example, AS USSR N 930832, class B 23 K 35/365, 1990), or through a coating. In the second case, the rod is made of low carbon or low alloy wire, and alloying elements are introduced into the coating in the form of metal powders and ferroalloys.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является патент РФ N 2058224, кл. B 23 K 35/365, 20.04.96). Известный электрод также предназначен для сварки высоколегированных сталей и включает низкоуглеродистый или низколегированный стержень, а легирующие элементы введены в покрытие. При этом в качестве шлакообразующих покрытие содержит компонент с двуокисью титана в виде рутила и карбонат металла в виде мрамора или магнезита. Легирующие добавки в покрытие вводятся в зависимости от требуемого состава наплавленного металла и состава используемой при этом проволоки. The closest technical solution selected for the prototype is the patent of the Russian Federation N 2058224, class. B 23 K 35/365, 04/20/96). The known electrode is also intended for welding high alloy steels and includes a low carbon or low alloy rod, and alloying elements are introduced into the coating. Moreover, as a slag-forming coating contains a component with titanium dioxide in the form of rutile and metal carbonate in the form of marble or magnesite. Alloying additives are introduced into the coating depending on the required composition of the deposited metal and the composition of the wire used for this.

Однако используемая в известных электродах шлаковая система рутило-карбонатного вида не всегда обеспечивает получение сварных соединений, служебные характеристики которых остаются высокими и стабильными при эксплуатации их при повышенных температурах. However, the rutile-carbonate slag system used in the known electrodes does not always ensure the production of welded joints whose service characteristics remain high and stable when used at elevated temperatures.

Задачей настоящего изобретения является улучшение служебных характеристик свариваемых деталей, а именно их коррозионной стойкости при повышенных температурах, увеличение максимально допустимой температуры, при которой сохраняются эксплуатационные свойства изделий. При этом необходимо сохранить высокий уровень сварочно-технологических свойств электродов. The objective of the present invention is to improve the service characteristics of the parts being welded, namely their corrosion resistance at elevated temperatures, increasing the maximum allowable temperature at which the operational properties of the products are maintained. In this case, it is necessary to maintain a high level of welding and technological properties of the electrodes.

Для решения указанной задачи изменена шлаковая система покрытия, основу которой теперь составляет карбонат металла и плавиковый шпат с добавками титансодержащего компонента. Заявленный электрод для сварки высоколегированных сталей включает стержень из низкоуглеродистой или низколегированной стали и покрытие, содержащее компонент с двуокистью титана, карбонат металла, силикат, марганец, хром, ферротитан, ферросилиций, никель, легирующие компоненты, выбранные из группы молибден, ванадий, ниобий, вольфрам, дополнительно содержит плавиковый шпат при следующем соотношении компонентов, мас.%: компонент с двуокисью титана 5-20, карбонат металла 10-30, плавиковый шпат 5-20, силикат 3-10, ферротитан 3-10, легирующие компоненты из указанной группы - остальное, а также хром и никель в количестве, обеспечивающем суммарное содержание в электроде хрома 9,5-30 и никеля 0,6-19, а также марганец и ферросилиций в количестве, обеспечивающем суммарное содержание в электроде марганца 1,0-2,5 и кремния не более 2,5. Коэффициент массы покрытия не должен быть больше 150%. В качестве компонента с двуокисью титана может использоваться рутил и/или ильменит. В качестве карбоната металла покрытие может содержать мрамор и/или магнезит. Силикат в покрытие вводится в виде мусковита и/или флогопита, и/или талька, и/или полевого шпата. Легирующие элементы, выбранные из группы, могут быть введены как в виде металлических порошков, так и в виде ферросплавов. To solve this problem, the slag coating system was changed, the basis of which is now metal carbonate and fluorspar with the addition of a titanium-containing component. The claimed electrode for welding high alloy steels includes a rod of low carbon or low alloy steel and a coating containing a component with titanium dioxide, metal carbonate, silicate, manganese, chromium, ferrotitanium, ferrosilicon, nickel, alloying components selected from the group of molybdenum, vanadium, niobium, tungsten , additionally contains fluorspar in the following ratio of components, wt.%: component with titanium dioxide 5-20, metal carbonate 10-30, fluorspar 5-20, silicate 3-10, ferrotitanium 3-10, alloying components from the indicated group - the rest, as well as chromium and nickel in an amount providing a total content of 9.5-30 chromium and nickel 0.6-19 in an electrode, as well as manganese and ferrosilicon in an amount providing a total content of 1.0 manganese in an electrode -2.5 and silicon no more than 2.5. Coating mass coefficient should not be more than 150%. As a component with titanium dioxide, rutile and / or ilmenite can be used. As the metal carbonate, the coating may contain marble and / or magnesite. The silicate is introduced into the coating in the form of muscovite and / or phlogopite, and / or talc, and / or feldspar. Alloying elements selected from the group can be introduced both in the form of metal powders and in the form of ferroalloys.

Введение в покрытие 5-20% плавикового шпата в сочетании с 10-30% карбоната металла переводит шлаковую систему электрода в разряд систем основного вида, характеризующихся удовлетворительными сварочно-технологическими свойствами, умеренной стоимостью. Введение ферротитана уменьшает окислительный потенциал покрытия и способствует увеличению коррозионной стойкости наплавленного металла. Введение таких легирующих компонентов, как хром и никель, регулируется в зависимости от марки свариваемой стали, степени легирования проволоки стержня и требований к сварному соединению. Их количество рассчитывается, исходя из условия суммарного содержания в электроде. Содержание кремния и марганца также регламентируется в зависимости от марки проволоки, используемой при изготовлении электродов. The introduction of 5–20% fluorspar into the coating in combination with 10–30% metal carbonate transfers the slag system of the electrode to the category of basic systems characterized by satisfactory welding and technological properties, moderate cost. The introduction of ferrotitanium reduces the oxidation potential of the coating and contributes to an increase in the corrosion resistance of the deposited metal. The introduction of alloying components such as chromium and nickel is regulated depending on the grade of steel being welded, the degree of alloying of the wire of the rod and the requirements for the welded joint. Their number is calculated based on the condition of the total content in the electrode. The content of silicon and manganese is also regulated depending on the grade of wire used in the manufacture of electrodes.

Предложенное сочетание в электроде шлакообразующих, раскислителей и легирующих компонентов позволяет получить сварное соединение, обладающее высокой стойкостью против межкристаллитной коррозии, обеспечивает значительное повышение рабочей температуры сварных соединений, при которой допускается применение электродов для сварки жаростойких сталей. The proposed combination of slag-forming, deoxidizing and alloying components in the electrode makes it possible to obtain a welded joint with high resistance to intergranular corrosion and provides a significant increase in the working temperature of welded joints, at which the use of electrodes for welding heat-resistant steels is allowed.

Была изготовлена партия электродов ⌀ 3 мм на втулке ⌀ 5,2 мм на проволоке Cв-08Г2С с содержанием марганца 1,7 и кремния 0,8%. Коэффициент массы покрытия электрода составил 80%. При этом компоненты в покрытие были введены в следующем количестве, мас.%: рутил 8, мрамор 20, плавиковый шпат 25, мусковит 5, ферротитан 3, хром 20, никель 10, молибден 1, ванадий 1, марганец 4, ферросилиций 3. Суммарное содержание в электроде никеля составило 8%, хрома 24%, марганца 1,2%, кремния 0,6%. A batch of ⌀ 3 mm electrodes was manufactured on a ⌀ 5.2 mm sleeve on a Cv-08G2S wire with a manganese content of 1.7 and 0.8% silicon. The electrode coating mass coefficient was 80%. The components were introduced into the coating in the following amounts, wt.%: Rutile 8, marble 20, fluorspar 25, muscovite 5, ferrotitanium 3, chromium 20, nickel 10, molybdenum 1, vanadium 1, manganese 4, ferrosilicon 3. Total the content of nickel in the electrode was 8%, chromium 24%, manganese 1.2%, silicon 0.6%.

Испытания металла шва на стойкость против межкристаллитной коррозии проводили по методу АМ и АМУ (ГОСТ 6032-89) в условиях повышенных температур и различных агрессивных сред. Наплавленный заявленными электродами металл отличается высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах (пар, кислота и т. п.), при этом сварочно-технологические свойства электродов и механические характеристики металла шва полностью соответствуют требованиям ГОСТ 10052-89. Testing the weld metal for resistance to intergranular corrosion was carried out according to the method of AM and AMU (GOST 6032-89) under conditions of elevated temperatures and various aggressive environments. The metal deposited by the claimed electrodes is characterized by high corrosion resistance in aggressive environments (steam, acid, etc.), while the welding and technological properties of the electrodes and the mechanical characteristics of the weld metal fully comply with the requirements of GOST 10052-89.

Использование при изготовлении электродов стержня из широко распространенной проволоки позволяет получить однородный по составу и механическим характеристикам наплавленный металл, стабильные по свойствам сварные соединения. За счет увеличения процента выхода годной продукции уменьшается себестоимость электродов при повышении эксплуатационных свойств свариваемых изделий. The use of a rod from a widespread wire in the manufacture of electrode electrodes makes it possible to obtain a weld metal uniform in composition and mechanical characteristics, welded joints stable in properties. By increasing the percentage of yield, the cost of electrodes decreases while increasing the operational properties of the welded products.

Claims

1. An electrode for welding high alloy steels, including a rod of low carbon or low alloy steel and a coating containing a component with titanium dioxide, metal carbonate, silicate, manganese, chromium, chromium, nickel and at least one component selected from the group of molybdenum, vanadium, niobium, tungsten, characterized in that the coating additionally contains fluorspar with the following components, wt.%:
Titanium Dioxide Component - 5 - 20
Metal Carbonate - 10 - 30
Fluorspar - 5 - 20
Silicate - 3 - 10
Ferrotitanium - 3 - 10
chromium and nickel in an amount providing a total content in the chromium electrode of 9.5 - 30 and nickel 0.6 - 19.0, manganese and ferrosilicon in an amount providing a total content in the electrode of manganese 1.0 - 2.5 and silicon no more 2.5, as well as at least one component selected from the group of molybdenum, vanadium, niobium, tungsten - the rest with a coating mass coefficient of not more than 150%.

2. The electrode according to claim 1, characterized in that as a component with titanium dioxide, the coating contains rutile and / or ilmenite.

3. The electrode according to claim 1 or 2, characterized in that the coating contains marble and / or magnesite as the metal carbonate.

4. The electrode according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the silicate coating contains muscovite and / or phlogopite, and / or talc, and / or kaolin, and / or wollastonite.

5. An electrode according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the alloying components selected from the group of molybdenum, vanadium, niobium, tungsten are introduced into the coating in the form of ferroalloys.