RU2291039C1 - Activating flux for electric arc welding - Google Patents
Activating flux for electric arc welding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2291039C1 RU2291039C1 RU2005123936/02A RU2005123936A RU2291039C1 RU 2291039 C1 RU2291039 C1 RU 2291039C1 RU 2005123936/02 A RU2005123936/02 A RU 2005123936/02A RU 2005123936 A RU2005123936 A RU 2005123936A RU 2291039 C1 RU2291039 C1 RU 2291039C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flux
- magnesium
- welding
- arc
- formation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится преимущественно к машиностроению и может быть применено, например, при электродуговой сварке легированных сталей вольфрамовым и плавящимся электродом.The invention relates primarily to mechanical engineering and can be applied, for example, in the electric arc welding of alloy steels with a tungsten and consumable electrode.
Известен флюс для электродуговой сварки теплоустойчивых и жаропрочных сталей [Паршин С.Г., Казаков Ю.В., Корягин К.Б. Активирующий флюс для электродуговой сварки. Патент РФ №2164849 от 19.04.2001 г.]. Он содержит, вес.%: гексафторалюминат лития 17...25; двуокись титана 17...25; тугоплавкое соединение из группы: двуокись кремния, двуокись германия, двуокись теллура 35...40; хлорид кальция 20...30.Known flux for electric arc welding of heat-resistant and heat-resistant steels [Parshin SG, Kazakov Yu.V., Koryagin KB Activating flux for electric arc welding. RF patent No. 2164849 dated April 19, 2001]. It contains, wt.%: Lithium hexafluoroaluminate 17 ... 25; titanium dioxide 17 ... 25; refractory compound from the group: silicon dioxide, germanium dioxide, tellurium dioxide 35 ... 40; calcium chloride 20 ... 30.
Данный флюс в виде раствора порошка в этиловом спирте наносят на свариваемые кромки деталей, что позволяет увеличить глубину проплавления металла. Хлорид кальция увеличивает сцепление слоя флюса с поверхностью металла, что позволяет стабилизировать процесс поступления флюса в дугу и улучшить формирование шва.This flux in the form of a solution of powder in ethanol is applied to the welded edges of the parts, which allows to increase the penetration depth of the metal. Calcium chloride increases the adhesion of the flux layer to the metal surface, which makes it possible to stabilize the process of flux entering the arc and to improve the formation of the weld.
Однако большое количество хлорида кальция и полупроводниковых оксидов в составе флюса увеличивают электропроводимость известного флюса в расплавленном состоянии, что расширяет активное пятно дуги и снижает глубину проплавления металла. Кроме того, состав флюса слабо защищает расплавленный металл от воздействия водорода и азота при сварке во влажной атмосфере и в неблагоприятных условиях.However, a large amount of calcium chloride and semiconductor oxides in the composition of the flux increase the electrical conductivity of the known flux in the molten state, which expands the active spot of the arc and reduces the penetration depth of the metal. In addition, the composition of the flux weakly protects the molten metal from the effects of hydrogen and nitrogen during welding in a humid atmosphere and in adverse conditions.
Известен флюс для электродуговой сварки высокопрочных теплоустойчивых и жаропрочных сталей [Паршин С.Г., Казаков Ю.В., Корягин К.Б. Активирующий флюс для электродуговой сварки. Патент РФ №2198773 от 20.02.2003], принятый за прототип. Он содержит, вес.%: гексафторалюминат лития 20...30; двуокись титана 20...30; окись алюминия 10...30; хлорид кальция 20...30.Known flux for electric arc welding of high-strength heat-resistant and heat-resistant steels [Parshin SG, Kazakov Yu.V., Koryagin KB Activating flux for electric arc welding. RF patent No. 2198773 of 02.20.2003], adopted as a prototype. It contains, wt.%: Lithium hexafluoroaluminate 20 ... 30; titanium dioxide 20 ... 30; aluminum oxide 10 ... 30; calcium chloride 20 ... 30.
Введение во флюс окиси алюминия позволяет уменьшить электропроводимость известного флюса в расплавленном состоянии, что увеличивает эффективность флюса и глубину проплавления металла, сохраняя при этом высокую стабильность формирования шва.The introduction of alumina into the flux reduces the electrical conductivity of the known flux in the molten state, which increases the flux efficiency and the penetration depth of the metal, while maintaining high stability of the formation of the weld.
Однако состав флюса также слабо защищает сварной шов от проникновения водорода и азота. В монтажных условиях, например, на открытой площадке, при высокой влажности среды, при ремонте энергетического оборудования, защитная атмосфера вокруг сварочной дуги насыщается влагой, водородом и азотом, которые растворяются в расплавленном металле и образуют в сварочном шве газовые поры [Походня И.К. Газы в сварочных швах. М.: Машиностроение, 1972 г., 256 с.]. Газовые поры являются недопустимыми дефектами, поскольку снижают прочность и герметичность сварных соединений ответственных конструкций.However, the composition of the flux also weakly protects the weld from the penetration of hydrogen and nitrogen. In installation conditions, for example, in an open area, at high humidity, when repairing power equipment, the protective atmosphere around the welding arc is saturated with moisture, hydrogen and nitrogen, which dissolve in the molten metal and form gas pores in the weld [Pokhodnya I.K. Gases in the welds. M.: Engineering, 1972, 256 pp.]. Gas pores are unacceptable defects, since they reduce the strength and tightness of welded joints of critical structures.
Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является улучшение качества сварных соединений.The technical problem solved by the invention is to improve the quality of welded joints.
Сущность изобретения заключается в том, что флюс-прототип, содержащий гексафторалюминат лития, двуокись титана и оксид алюминия Al2O3, вместо хлористой соли кальция содержит группу галогенидных солей магния, вес.%:The essence of the invention lies in the fact that the flux prototype containing lithium hexafluoroaluminate, titanium dioxide and aluminum oxide Al 2 O 3 instead of calcium chloride contains a group of magnesium halide salts, wt.%:
Такая совокупность известных и новых признаков позволяет получить высокую проплавляющую способность сварочной дуги при хорошем формировании сварного шва без образования газовых пор. Это становится возможным, поскольку группа солей магния активно взаимодействует с влагой и водородом в атмосфере дуги и связывает их в нерастворимые в сварочной ванне газообразные соединения. Одновременно хлорид магния способствует образованию соединений, которые связывают азот в нитриды.This combination of known and new features allows to obtain a high penetrating ability of the welding arc with a good formation of the weld without the formation of gas pores. This becomes possible because a group of magnesium salts actively interacts with moisture and hydrogen in the atmosphere of the arc and binds them into gaseous compounds insoluble in the weld pool. At the same time, magnesium chloride promotes the formation of compounds that bind nitrogen to nitrides.
Предлагаемый флюс содержит гексафторалюминат лития Li3AlF6, двуокись титана TiO2, оксид алюминия Al2O3 и группу галогенидных солей магния: MgCl2, MgBr2, MgI2. Компоненты флюса взяты в следующем соотношении, вес. %:The proposed flux contains lithium hexafluoroaluminate Li 3 AlF 6 , titanium dioxide TiO 2 , alumina Al 2 O 3 and a group of magnesium halide salts: MgCl 2 , MgBr 2 , MgI 2 . The flux components are taken in the following ratio, weight. %:
Цель изобретения достигается тем, что в состав флюса вместо малоактивного хлорида кальция вводят группу более активных галогенидных солей магния. Данная группа галогенидных солей магния обладает максимальным давлением паров, имеет различные температуры плавления и кипения и при сварке полностью переходит в парообразное состояние [Уикс К.Е., Блок Ф.Е. Термодинамические свойства 65 элементов, их окислов, галогенидов, карбидов и нитридов. Пер. с англ., М.: Металлургия, 1965 г., 240 с.]. При сварке данная смесь паров окружает дугу и сварочную ванну и препятствует проникновению влаги, водорода и азота в зону сварки.The purpose of the invention is achieved in that a group of more active magnesium halide salts is introduced into the flux instead of a low activity calcium chloride. This group of magnesium halide salts has a maximum vapor pressure, has various melting and boiling points and, when welding, completely switches to a vapor state [K. Weeks, F.E. Block Thermodynamic properties of 65 elements, their oxides, halides, carbides and nitrides. Per. from English, M.: Metallurgy, 1965, 240 pp.]. When welding, this vapor mixture surrounds the arc and the weld pool and prevents the ingress of moisture, hydrogen and nitrogen into the weld zone.
Соли магния обладают высокой химической активностью по отношению к воде H2O, молекуле Н2 и атому Н водорода и легко связывают водород в нерастворимые в сварочной ванне соединения. Образуемые продукты реакций HF, HCl, HBr, HI имеют высокую энтальпию диссоциации, что благоприятствует сжатию столба дуги за счет отбора теплоты на диссоциацию от границ столба дуги [Замков В.Н., Прилуцкий В.П., Гуревич С.М. Влияние состава флюса на процесс сварки титана неплавящимся электродом. // Автоматическая сварка., 1977 №4, с.22-26 и Скворцов Е.А. К вопросу о механизме контрагирования дуги при сварке по флюсу // Сварочное производство, №4, 1989 г., с.36-38].Magnesium salts have a high chemical activity with respect to water H 2 O, the H 2 molecule and the H atom of hydrogen and easily bind hydrogen into compounds insoluble in the weld pool. The resulting reaction products HF, HCl, HBr, HI have a high dissociation enthalpy, which favors the compression of the arc column due to the selection of heat for dissociation from the boundaries of the arc column [Zamkov V.N., Prilutsky V.P., Gurevich S.M. The effect of the composition of the flux on the process of welding titanium with a non-consumable electrode. // Automatic welding., 1977 No. 4, p.22-26 and Skvortsov EA To the question of the arc contraction mechanism in flux welding // Welding production, No. 4, 1989, p. 36-38].
В конденсированном состоянии оксид TiO2, входящий в состав флюса, взаимодействует с хлористой солью магния MgCl2, образуя газы TiCl2, TiCl3, TiCl4, которые активно связывают азот N2 в нитрид титана TiN. Это препятствует насыщению азотом сварочной ванны и образованию азотных пор. Хлористая соль магния MgCl2 обеспечивает хорошее сцепление слоя флюса с поверхностью металла. Это препятствует выдуванию флюса потоком дуговой плазмы, поэтому флюс более равномерно поступает в дугу, что обеспечивает стабильное формирование шва.In the condensed state, TiO 2 oxide, which is part of the flux, interacts with magnesium chloride MgCl 2 , forming gases TiCl 2 , TiCl 3 , TiCl 4 , which actively bind nitrogen N 2 to titanium nitride TiN. This prevents the saturation of the weld pool with nitrogen and the formation of nitrogen pores. Magnesium chloride MgCl 2 provides good adhesion of the flux layer to the metal surface. This prevents the flux from being blown out by the flow of the arc plasma; therefore, the flux flows more evenly into the arc, which ensures stable weld formation.
Соединение гексафторалюминат лития при сварке диссоциирует на соединения LiF и AlF3, которые химически взаимодействуют с двуокисью титана TiO2. При этом образуются соединения TiF4, TiF3, TiF2, которые имеют высокие энтальпии диссоциации и сжимают столб дуги, увеличивая глубину проплавления металла.When welding, lithium hexafluoroaluminate compound dissociates into LiF and AlF 3 compounds, which chemically interact with titanium dioxide TiO 2 . In this case, TiF 4 , TiF 3 , TiF 2 compounds are formed, which have high dissociation enthalpies and compress the arc column, increasing the penetration depth of the metal.
В то же время продукты диссоциации гексафторалюмината лития - LiF, AlF3 и группа солей магния: MgF2, MgCl2, MgBr2 являются нейтральными по отношению к оксиду алюминия Al2О3, который уменьшает электропроводимость расплавленного флюса на поверхности сварочной ванны. Это уменьшает диаметр активного пятна дуги и стабилизирует его положение на сварочной ванне, что увеличивает глубину проплавления металла.At the same time, the dissociation products of lithium hexafluoroaluminate - LiF, AlF 3 and the group of magnesium salts: MgF 2 , MgCl 2 , MgBr 2 are neutral with respect to alumina Al 2 O 3 , which reduces the electrical conductivity of the molten flux on the surface of the weld pool. This reduces the diameter of the active spot of the arc and stabilizes its position on the weld pool, which increases the depth of penetration of the metal.
Основной причиной образования газовых пор является поглощение водорода расплавленным металлом [Походня И.К. Газы в сварочных швах. М.: Машиностроение, 1972 г., 256 с.]. Источниками водорода при сварке является влага, которая содержится в атмосфере дуги, сварочных материалах, ржавчине и загрязнениях. Вода Н2О при температуре дуги диссоциирует:The main reason for the formation of gas pores is the absorption of hydrogen by molten metal [I. Pokhodnya Gases in the welds. M.: Engineering, 1972, 256 pp.]. Sources of hydrogen during welding are moisture that is contained in the atmosphere of the arc, welding consumables, rust and dirt. Water Н 2 О at an arc temperature dissociates:
H2O↑=Н2↑+1/2 О2↑ и Н2↑=H↑+H↑.H 2 O ↑ = H 2 ↑ + 1/2 O 2 ↑ and H 2 ↑ = H ↑ + H ↑.
Константа равновесия реакций диссоциации увеличивается с ростом температуры плазмы, которая максимальна в центре дуги и минимальна на ее границе. Удаление влаги и водорода основано на химическом связывании молекул Н2О, H2, атомов Н в газообразные соединения, нерастворимые в сварочной ванне по следующим типам химических реакций:The equilibrium constant of dissociation reactions increases with increasing plasma temperature, which is maximum in the center of the arc and minimum at its boundary. The removal of moisture and hydrogen is based on the chemical bonding of H 2 O, H 2 molecules, H atoms to gaseous compounds insoluble in the weld pool according to the following types of chemical reactions:
где Me - металл; G - галоген; к - конденсированная (жидкая или твердая) фаза; г - газообразная фаза. При сварке галогенидная соль может существовать в двух отдельных фазах, которые имеют разные значения энтальпии, энтропии и приведенной энергии Гиббса.where Me is metal; G is halogen; k - condensed (liquid or solid) phase; g is the gaseous phase. In welding, a halide salt can exist in two separate phases, which have different values of enthalpy, entropy and reduced Gibbs energy.
В результате всех типов реакций I...IX количество водорода в зоне горения дуги и в расплавленном металле резко снижается, что предупреждает возникновение газовых пор и повышает качество сварного соединения.As a result of all types of reactions I ... IX, the amount of hydrogen in the arc burning zone and in the molten metal decreases sharply, which prevents the formation of gas pores and improves the quality of the welded joint.
Вероятность химических реакций увеличивается с ростом констант равновесия химических реакций, которые для реакций с солями магния имеют более высокие положительные значения, табл.1The probability of chemical reactions increases with increasing equilibrium constants of chemical reactions, which for reactions with magnesium salts have higher positive values, Table 1
Предложенное количественное соотношение компонентов флюса обеспечивает наиболее эффективное снижение образования газовых пор за счет активного взаимодействия паров флюса с влагой, водородом и азотом. В то же время, данное соотношение компонентов обеспечивает наиболее эффективное их воздействие на концентрацию тепловой мощности сварочной дуги, обеспечивает повышение ее проплавляющей способности и сохраняет стабильность формирования сварного шва.The proposed quantitative ratio of flux components provides the most effective reduction in the formation of gas pores due to the active interaction of flux vapors with moisture, hydrogen and nitrogen. At the same time, this ratio of components provides the most effective effect on the concentration of thermal power of the welding arc, provides an increase in its penetrating ability and maintains the stability of the formation of the weld.
Флюс готовят путем смешивания предварительно измельченных до размера 50 мкм компонентов. Перед смешиванием компоненты прокаливают при температуре 150-200°С в течение 1,5-2 часов. Полученную смесь флюса разводят в этиловом спирте в соотношении 1:1 и хранят в герметичной стеклянной таре.The flux is prepared by mixing pre-crushed to a size of 50 μm components. Before mixing, the components are calcined at a temperature of 150-200 ° C for 1.5-2 hours. The resulting flux mixture was diluted in ethyl alcohol in a ratio of 1: 1 and stored in an airtight glass container.
Примером применения данного флюса может служить сварка труб конвективного пароперегревателя котла ТГМ-96 диаметром 36×6 мм из стали 12Х1МФ. Флюс наносили на поверхность труб по обе стороны от стыка и на присадочную проволоку Св-08ХМФА диаметром 2 мм слоем толщиной 0,05 мм. Флюс имел состав, вес.%: гексафторалюминат лития 25%; двуокись титана 20%; оксид алюминия 10%; хлорид магния 15%; бромид магния 15%; йодид магния 15%. На другие образцы труб наносили слой флюса-прототипа, который имел состав, вес.%: гексафторалюминат лития 25%; двуокись титана 30%; окись алюминия 20%; хлорид кальция 25%. Сварка труб производилась на открытой монтажной площадке при относительной влажности среды 85%, при наличии потока воздуха, имеющего скорость 7 м/с. Сила тока составляла 100 А, расход аргона 7...8 л/мин. При сварке без флюса наблюдалось плохое формирование, возникали поры и разбрызгивание, стабильность горения дуги была низкой. При сварке по слою флюса формирование шва и стабильность горения дуги улучшились, поры отсутствовали. После сварки сварные соединения подвергали рентгенографическому контролю на рентгенаппарате "Арина-3", табл.2.An example of the application of this flux is the welding of pipes of the convective superheater of a TGM-96 boiler with a diameter of 36 × 6 mm from steel 12Kh1MF. Flux was applied to the surface of the pipes on both sides of the joint and to the filler wire Sv-08KhMFA with a diameter of 2 mm and a thickness of 0.05 mm. The flux had a composition, wt.%: Lithium hexafluoroaluminate 25%; titanium dioxide 20%; alumina 10%; magnesium chloride 15%; magnesium bromide 15%; magnesium iodide 15%. On other pipe samples, a prototype flux layer was applied, which had a composition, wt.%: Lithium hexafluoroaluminate 25%; titanium dioxide 30%; alumina 20%; calcium chloride 25%. The pipes were welded at an open installation site with a relative humidity of 85%, in the presence of an air flow having a speed of 7 m / s. The current strength was 100 A, the argon flow rate was 7 ... 8 l / min. When welding without flux, poor formation was observed, pores and spatter appeared, the stability of arc burning was low. When welding along the flux layer, the formation of the seam and the stability of the arc burning improved, there were no pores. After welding, the welded joints were subjected to X-ray inspection on an Arina-3 X-ray apparatus, Table 2.
Таким образом, предлагаемый состав флюса, по сравнению с флюсом-прототипом, обеспечивает технический эффект, который выражается в повышении качества сварных соединений и снижении образования газовых пор. Предлагаемый флюс содержит известные доступные компоненты, прост в изготовлении, может быть изготовлен и применен с помощью известных в технике средств. Следовательно, предлагаемый флюс обладает промышленной применимостью.Thus, the proposed composition of the flux, in comparison with the flux of the prototype, provides a technical effect, which is expressed in improving the quality of welded joints and reducing the formation of gas pores. The proposed flux contains known available components, is simple to manufacture, can be manufactured and applied using means known in the art. Therefore, the proposed flux has industrial applicability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005123936/02A RU2291039C1 (en) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | Activating flux for electric arc welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005123936/02A RU2291039C1 (en) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | Activating flux for electric arc welding |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2291039C1 true RU2291039C1 (en) | 2007-01-10 |
Family
ID=37761152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005123936/02A RU2291039C1 (en) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | Activating flux for electric arc welding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2291039C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101829862A (en) * | 2010-04-20 | 2010-09-15 | 中山职业技术学院 | Solid penetration agent for low-carbon steel argon tungsten-arc welding and using method thereof |
-
2005
- 2005-07-27 RU RU2005123936/02A patent/RU2291039C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101829862A (en) * | 2010-04-20 | 2010-09-15 | 中山职业技术学院 | Solid penetration agent for low-carbon steel argon tungsten-arc welding and using method thereof |
| CN101829862B (en) * | 2010-04-20 | 2012-02-29 | 中山职业技术学院 | Solid penetration agent for low-carbon steel argon tungsten-arc welding and using method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102210291B1 (en) | A tubular welding wire | |
| JP6437327B2 (en) | Flux-cored wire for carbon dioxide shielded arc welding | |
| US20070045237A1 (en) | Method of arc-joining | |
| JP2015080811A (en) | FLUX-CORED WIRE FOR Ar-CO2 MIXED GAS SHIELD ARC WELDING | |
| US20150202710A1 (en) | Method of welding structural steel and welded steel structure | |
| RU2291039C1 (en) | Activating flux for electric arc welding | |
| MX2015004433A (en) | Method of manufacturing a tubular welding wire. | |
| RU2289498C1 (en) | Activating flux for arc welding | |
| JP6599807B2 (en) | Flux-cored wire for carbon dioxide shielded arc welding | |
| NO145248B (en) | PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF XYLOSE SOLUTION FROM XYLAN SUSTAINABLE MATERIALS | |
| Sanders | Investigation of grain boundary chemistry in Al-Li 2195 welds using Auger electron spectroscopy | |
| RU2585605C1 (en) | Flux cored wire for underwater welding steels | |
| JP5560504B2 (en) | Tungsten inert gas arc welding flux for steel | |
| Jenkins et al. | Effect of arc welding electrode temperature on vapor and fume composition | |
| RU2406600C1 (en) | Flux for argon-arc welding of articles from copper alloys | |
| RU2699474C1 (en) | Method of facing of titanium and titanium alloys of heat-resistant and wear-resistant coatings based on titanium aluminides | |
| RU2554241C1 (en) | Method of contact butt welding of pipes with activating flux | |
| RU2406598C1 (en) | Flux for welding articles from copper-nickel alloys | |
| RU2406599C1 (en) | Flux for argon-arc welding of articles from copper | |
| RU2226144C1 (en) | Activating material for welding and surfacing | |
| RU2396157C2 (en) | Flux for argon arc-welding of parts made from copper-nickel alloys | |
| PALTSEVICH | INVESTIGATION OF CONDITIONS FOR PROVIDING LOW CONTENT OF DIFFUSION HYDROGEN IN WELDING USING ELECTRODES OF BASIC TYPE | |
| SU1109299A1 (en) | Composition of protective atmosphere for arc welding in chamber | |
| RU2027564C1 (en) | Method of inert gas arc welding with nonconsumable electrode | |
| RU2492982C1 (en) | Flux-cored wire blend |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070728 |