RU2364483C2 - Electrode for underwater welding - Google Patents
Electrode for underwater welding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2364483C2 RU2364483C2 RU2006115931/02A RU2006115931A RU2364483C2 RU 2364483 C2 RU2364483 C2 RU 2364483C2 RU 2006115931/02 A RU2006115931/02 A RU 2006115931/02A RU 2006115931 A RU2006115931 A RU 2006115931A RU 2364483 C2 RU2364483 C2 RU 2364483C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- coating
- electrode
- metal
- feldspar
- Prior art date
Links
Landscapes
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области дуговой сварки плавлением, в частности к разработке сварочных материалов для ручной подводной мокрой сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей. Может быть использовано в газовой и других областях промышленности.The invention relates to the field of fusion arc welding, in particular to the development of welding materials for manual underwater wet welding of low carbon and low alloy steels. It can be used in gas and other industries.
Проблема сварки подводных металлоконструкций во всех пространственных положениях на сегодняшний день не решена. Шлаковая система покрытия существующих электродов обеспечивает качественное формирование металла шва преимущественно в нижнем положении. При сварке на вертикальной плоскости и особенно в потолочном положении сварочно-технологические свойства электродов ухудшаются, так как физические свойства шлака, образующегося при плавлении электродного покрытия, не обеспечивают надежную защиту расплавленного металла, не предупреждают его стекание, а также образование подрезов и наплывов. Как результат, формирование наплавленного металла становится неудовлетворительным, механические свойства таких швов резко снижаются. В то же время большинство работ при ремонте подводных металлоконструкций (подводная часть корпуса судов, трубопроводы, вертикальные опоры платформ и стенки портовых сооружений) нужно выполнять именно в пространственных положениях, отличных от нижнего. Поэтому обеспечение возможности сварки во всех пространственных положениях - один из ключевых вопросов при создании электродных материалов, разработке или совершенствовании технологического процесса подводной сварки. Кроме того, уровень механических свойств металла швов не удовлетворяет требованиям "Спецификации по подводной сварке" ANSI/AWS D3.6, что ограничивает применение мокрой подводной сварки узким кругом малоуглеродистых сталей.The problem of welding underwater metal structures in all spatial positions has not yet been resolved. The slag coating system of existing electrodes provides high-quality formation of the weld metal mainly in the lower position. When welding on a vertical plane and especially in the ceiling position, the welding and technological properties of the electrodes deteriorate, since the physical properties of the slag formed during the melting of the electrode coating do not provide reliable protection of the molten metal, do not prevent it from draining, as well as the formation of undercuts and sag. As a result, the formation of deposited metal becomes unsatisfactory, the mechanical properties of such welds are sharply reduced. At the same time, the majority of work in the repair of underwater metal structures (the underwater part of the ship’s hull, pipelines, vertical platform supports and walls of port facilities) must be performed precisely in spatial positions other than the lower one. Therefore, the possibility of welding in all spatial positions is one of the key issues in the creation of electrode materials, the development or improvement of the underwater welding process. In addition, the level of mechanical properties of the weld metal does not meet the requirements of the ANSI / AWS D3.6 "Specification for Underwater Welding", which limits the use of wet underwater welding in a narrow circle of mild steels.
Известен электрод ЭПС-52 (Н.М.Мадатов. Подводная сварка и резка металлов. - Ленинград: Судостроение, 1967, с.142) с покрытием рудно-кислого типа, предназначенный для сварки под водой углеродистых и низколегированных сталей, покрытие которого содержит, мас.%:Known electrode EPS-52 (N.M. Madatov. Underwater welding and cutting of metals. - Leningrad: Shipbuilding, 1967, p.142) with a coating of ore-acid type, designed for welding under water carbon and low alloy steels, the coating of which contains wt.%:
Основными его недостатками являются неудовлетворительные сварочно-технологические свойства и низкий уровень механических свойств из-за очень высокого содержания диффузионного водорода и шлаковых включений.Its main disadvantages are unsatisfactory welding and technological properties and a low level of mechanical properties due to the very high content of diffusion hydrogen and slag inclusions.
В качестве прототипа нами избран электрод ЭПС-АН1 (Авторское свидетельство СССР №1706821, МПК В23K 35/365), который позволяет выполнять мокрую подводную сварку во всех пространственных положениях и покрытие которого содержит:As a prototype, we chose the EPS-AN1 electrode (USSR Author's Certificate No. 1706821, IPC V23K 35/365), which allows wet underwater welding in all spatial positions and the coating of which contains:
Но указанный электрод не обеспечивает качественное формирование многопроходных стыковых швов. Покрытие электрода-прототипа сугубо рутилового типа и создает короткие шлаки с высокой температурой твердения, что вызывает образование наплавленных валиков с низким коэффициентом формы - валики почти треугольные, довольно высокие, не имеют плавного перехода к поверхности предварительно наплавленных швов. При наплавке следующих швов это приводит к возникновению дефектов в виде несплавлений, зашлаковок, подрезов и т.п. Кроме того, указанные электроды не обеспечивают достаточный уровень механических свойств металла шва.But the specified electrode does not provide high-quality formation of multipass butt joints. The coating of the prototype electrode is purely rutile type and creates short slags with a high hardening temperature, which causes the formation of deposited rollers with a low shape factor - the rollers are almost triangular, rather high, do not have a smooth transition to the surface of the previously deposited welds. When surfacing the following seams, this leads to defects in the form of fusion, slagging, undercuts, etc. In addition, these electrodes do not provide a sufficient level of mechanical properties of the weld metal.
Задачей изобретения является обеспечение при сварке во всех пространственных положениях качественного формирования металла шва и показателей механических свойств металла шва в соответствии с требованиями "Спецификации по подводной сварке" ANSI/AWS D3.6.The objective of the invention is the provision during welding in all spatial positions of the qualitative formation of the weld metal and indicators of the mechanical properties of the weld metal in accordance with the requirements of "Specification for underwater welding" ANSI / AWS D3.6.
Поставленная задача решается тем, что электрод состоит из стержня из проволоки Св08 и покрытия, содержащего рутиловый концентрат, полевой шпат и ферросилиций, в которое дополнительно введен флюорит, окись железа, магнезит металлургический, марганец металлической, никелевый порошок и карбоксиметилцеллюлоза при таком соотношении компонентов (мас.%):The problem is solved in that the electrode consists of a rod of Sv08 wire and a coating containing rutile concentrate, feldspar and ferrosilicon, in which fluorite, iron oxide, metallurgical magnesite, metallic manganese, nickel powder and carboxymethyl cellulose are added with this ratio of components (wt. .%):
Коэффициент массы покрытия составляет 22…25%.Coefficient of coating mass is 22 ... 25%.
Снижение температуры твердения шлака, его удлинение, а также увеличение угла смачивания основного метала расплавленным достигнуто путем введения в покрытие сбалансированного количества флюорита и окиси железа. Введение значительного количества фторидов обеспечивает снижение содержания водорода в металле шва, десульфацию расплавленного металла, высокую степень усвоения легкоокисляющихся элементов и вместе с полевым шпатом оказывает содействие образованию шлаковой корки, которая надежно защищает шов от окружающей среды, и получению хорошего формирования. Это техническое решение - результат тщательного исследования влияния компонентов тройной системы CaF2-TiO2-FeO на сварочно-технологические свойства электродов для подводной мокрой сварки.A decrease in the hardening temperature of the slag, its elongation, as well as an increase in the wetting angle of the base metal with molten metal, was achieved by introducing a balanced amount of fluorite and iron oxide into the coating. The introduction of a significant amount of fluorides provides a decrease in the hydrogen content in the weld metal, desulfurization of the molten metal, a high degree of assimilation of easily oxidizable elements, and together with feldspar, promotes the formation of a slag crust, which reliably protects the weld from the environment, and provides a good formation. This technical solution is the result of a thorough study of the influence of the components of the CaF 2 -TiO 2 -FeO ternary system on the welding and technological properties of electrodes for underwater wet welding.
Сущность проведенных опытов иллюстрирует фиг.1, где на концентрационном треугольнике качественно воспроизведен характер влияния соотношения ингредиентов системы CaF2-TiO2-FeO на сварочно-технологические свойства электродов. Здесь А - область оптимальных составов покрытия электродов, которые соответствуют требованию выполнения мокрой подводной сварки многопроходных стыковых швов во всех пространственных положениях.The essence of the experiments is illustrated in figure 1, where the concentration triangle qualitatively reproduced the nature of the influence of the ratio of the ingredients of the CaF 2 -TiO 2 -FeO system on the welding and technological properties of the electrodes. Here A is the region of optimal electrode coating compositions that meet the requirement of wet underwater welding of multi-pass butt welds in all spatial positions.
Направление 1 - при таком изменении соотношений ингредиентов увеличивается склонность к образованию наплавленных валиков треугольной формы, образованию твердой керамической шлаковой корки со склонностью к заклиниванию при многослойной сварке стыковых соединений, увеличению коэффициента усиления швов, огрублению чешуйчатости, образованию дефектов в виде подрезов, шлаковых включений при сварке многопроходных швов.Direction 1 - with such a change in the ratios of ingredients, the tendency to form weld beads of a triangular shape, the formation of a solid ceramic slag crust with a tendency to jam during multilayer welding of butt joints, an increase in the coefficient of reinforcement of joints, coarsening of flakes, the formation of defects in the form of undercuts, slag inclusions during welding increases multipass seams.
Направление 2 - при таком изменении соотношений ингредиентов увеличивается склонность к образованию твердой керамической шлаковой корки, высоких неравномерных грубочешуйчатых, а в конце-концов литых валиков округлой формы, ухудшается отделение шлаковой корки, появляются большие капли рядом со швом, возрастает напряжение дуги, режим становится неустойчивым.Direction 2 - with such a change in the ratios of the ingredients, the tendency to form a solid ceramic slag crust, high uneven coarse-scaly crusts, and finally cast round rollers increases, separation of the slag crust worsens, large drops appear near the seam, the arc voltage increases, the mode becomes unstable .
Направление 3 - при таком изменении соотношений ингредиентов увеличивается склонность к образованию валиков с малым усилением, мелкочешуйчатой поверхностью и плавным переходом к поверхности основного металла или предварительно наплавленных валиков, перенос расплавленного металла приобретает мелкокапельный характер, наблюдается образование аморфовидного шлакового покрытия наплавленных валиков, которое легко удаляется щеткой, возможность качественной сварки в пространственных положениях, отличных от нижнего, ограничивается.Direction 3 - with such a change in the ratios of the ingredients, the tendency to form rollers with low gain, a finely scaled surface and a smooth transition to the surface of the base metal or previously deposited rollers increases, the transfer of molten metal becomes small-droplet, the formation of an amorphous slag coating of the deposited rollers is observed, which is easily removed by brush , the possibility of high-quality welding in spatial positions other than the lower one is limited.
Таким образом, границы содержания флюорита, рутилового концентрата и окиси железа, а также их соотношение в покрытии электрода, который предлагается в качестве изобретения, определены в ходе исследования шлаковой системы CaF2-TiO2-FeO и отвечают значениям области А оптимальных составов системы.Thus, the boundaries of the content of fluorite, rutile concentrate and iron oxide, as well as their ratio in the coating of the electrode, which is proposed as an invention, were determined during the study of the slag system CaF 2 -TiO 2 -FeO and correspond to the values of region A of the optimal composition of the system.
С целью улучшения стабилизации дугового промежутка и обеспечения стабильного горения дуги как на прямой, так и на обратной полярности, а также определенного увеличения коэффициента формы шва в покрытие введен магнезит (в виде магнезита металлургического), что также практически предотвращает разбрызгивание. Введение магнезита в количестве, которое превышает принятый предел, приводит к огрублению чешуйчатости валиков и неравномерности их по высоте.In order to improve the stabilization of the arc gap and ensure stable arc burning both on the direct and reverse polarity, as well as a certain increase in the shape factor of the seam, magnesite (in the form of metallurgical magnesite) was introduced into the coating, which also practically prevents spatter. The introduction of magnesite in an amount that exceeds the accepted limit leads to coarsening of the scaly shape of the rollers and their unevenness in height.
Окись железа при введении в шлаковую систему CaF2-TiO2 снижает температуру ее плавления, а также коэффициент поверхностного натяжения, что приводит к мелкокапельному переносу расплавленного металла и образованию валиков с мелкочешуйчатой поверхностью и плавным переходом к основному металлу или металлу предварительно наплавленных валиков. Введение в покрытие предлагаемого электрода FeO в количестве меньшем заявленного, приводит к образованию "горбатых" валиков. Превышение количества FeO свыше предлагаемого предела способствует образованию легкоплавких шлаков, которые делают невозможным качественное формирование вертикальных и потолочных швов. Введение FeO в предлагаемом количестве в присутствии фторида кальция вызывает образование фторидов железа, которые также обеспечивают дополнительное снижение диффузионного водорода в наплавленном металле.Iron oxide, when CaF 2 -TiO 2 is introduced into the slag system, lowers its melting temperature and the surface tension coefficient, which leads to the droplet transfer of the molten metal and the formation of rollers with a finely scaly surface and a smooth transition to the base metal or the metal of the previously deposited rollers. The introduction of the coating of the proposed electrode FeO in an amount less than stated, leads to the formation of "hump" rollers. Exceeding the amount of FeO above the proposed limit contributes to the formation of low-melting slag, which makes it impossible to qualitatively form vertical and ceiling joints. The introduction of FeO in the proposed amount in the presence of calcium fluoride causes the formation of iron fluorides, which also provide an additional reduction of diffusion hydrogen in the weld metal.
Введение полевого шпата в указанных границах вызывает образование достаточно плотной шлаковой корки и способствует вместе с магнезитом стабилизации дугового промежутка. Увеличение содержания полевого шпата сверх указанного предела приводит к образованию более жидкотекучих шлаков большой массы, что затрудняет сварку в пространственных положениях.The introduction of feldspar at the indicated boundaries causes the formation of a sufficiently dense slag crust and, together with magnesite, stabilizes the arc gap. An increase in the content of feldspar over the specified limit leads to the formation of more fluid slags of large mass, which makes it difficult to weld in spatial positions.
Введение марганца и никеля в принятых пределах обеспечивает получение наплавленного металла, прочностные свойства которого не ниже таковых для свариваемого металла.The introduction of manganese and nickel within the accepted limits provides a weld metal, the strength properties of which are not lower than those for the welded metal.
Ферросилиций обеспечивает переход необходимого количества марганца в наплавленный металл. Но повышение его содержания выше предлагаемого предела приводит к уменьшению значения пластичности наплавленного металла, которое обусловлено твердорастворным упрочнением ферритной матрицы кремнием.Ferrosilicon provides the transition of the required amount of manganese into the weld metal. But increasing its content above the proposed limit leads to a decrease in the plasticity value of the deposited metal, which is due to solid-solution hardening of the ferrite matrix with silicon.
Для экспериментальной проверки предлагаемого технического решения были изготовлены 5 партий электродов со стержнями из сварочной проволоки Св08 диаметром 4 мм, состав покрытия которых приведен в Таблице 1.For experimental verification of the proposed technical solution, 5 batches of electrodes with rods from Sv08 welding wire with a diameter of 4 mm were made, the coating composition of which is shown in Table 1.
Для оценки сварочно-технологических свойств водолазом-сварщиком в лабораторном бассейне на глубине 2 м во всех пространственных положениях сваривались стыковые образцы из стали Ст3 толщиной 14 мм. Формирование наплавленного металла оценивалось по трехбалльной системе, Таблица 2, с учетом внешнего вида, отделимости шлака, характера шлаковой корки, разбрызгивания, стабильности горения и т.п. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что электроды с покрытием предложенного состава обеспечивают удовлетворительное формирование многослойных швов во всех пространственных положениях.To evaluate the welding and technological properties, a diver-welder in the laboratory pool at a depth of 2 m in all spatial positions welded butt samples of steel St3 14 mm thick. The formation of the deposited metal was evaluated using a three-point system, Table 2, taking into account the appearance, separability of the slag, the nature of the slag crust, spatter, combustion stability, etc. Analysis of the results allows us to conclude that the electrodes coated with the proposed composition provide satisfactory formation of multilayer welds in all spatial positions.
КомпонентыCoating
Components
Сварочно-технолог. свойстваCoating
Welding technologist. the properties
Для определения механических свойств металла шва при сварке стали Ст3 были изготовлены электроды со стержнями из проволоки Св08 на базе покрытия №3, Таблица 1, в котором легирующие элементы изменялись в пределах, представленных в Таблице 3.To determine the mechanical properties of the weld metal during welding of St3 steel, electrodes with rods from Sv08 wire were made on the basis of coating No. 3, Table 1, in which the alloying elements varied within the limits shown in Table 3.
Из сварных соединений, выполненных в нижнем положении, в соответствии с требованиями "Спецификации по подводной сварке" ANSI/AWS D3.6 изготавливались образцы типа Ми12, ГОСТ 6996-66. Результаты испытаний приведены в таблице 4. Их анализ свидетельствует, что электроды с покрытиями №2-4 обеспечивают высокие показатели пластических и прочностных свойств металла шва и удовлетворяют требованиям "Спецификации по подводной сварке" ANSI/AWS D3.6 (δ≥12%, предел прочности металла шва выше предела прочности основного металла).From welded joints made in the lower position, in accordance with the requirements of "Specification for underwater welding" ANSI / AWS D3.6, samples of the type Mi12, GOST 6996-66 were made. The test results are shown in table 4. Their analysis indicates that the electrodes with coatings No. 2-4 provide high rates of plastic and strength properties of the weld metal and meet the requirements of ANSI / AWS D3.6 "Specification for Underwater Welding" (δ≥12%, limit the strength of the weld metal is higher than the tensile strength of the base metal).
Для определения механических свойств металла шва при сварке во всех пространственных положениях использовали электроды с покрытием №3, Таблица 3. Полученные результаты приведены в Таблице 5.To determine the mechanical properties of the weld metal during welding in all spatial positions, electrodes with a coating of No. 3 were used, Table 3. The results obtained are shown in Table 5.
Таким образом, предложенный электрод позволяет получить во всех пространственных положениях качественное сварное соединение с необходимым уровнем механических свойств при сварке под водой малоуглеродистых и низколегированных сталей и может быть рекомендован для применения при ремонте подводных трубопроводов.Thus, the proposed electrode makes it possible to obtain a high-quality welded joint in all spatial positions with the required level of mechanical properties when welding under carbon mild and low alloy steels and can be recommended for use in the repair of underwater pipelines.
Claims (1)
при этом коэффициент массы покрытия составляет 22-25%. The electrode for underwater welding, which includes a rod of wire Sv08 and a coating containing rutile concentrate, feldspar and ferrosilicon, characterized in that the coating additionally contains fluorite, iron oxide, metallurgical magnesite, metallic manganese, nickel powder and carboxymethyl cellulose in the following ratio of components, wt.%:
while the coating mass coefficient is 22-25%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006115931/02A RU2364483C2 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Electrode for underwater welding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006115931/02A RU2364483C2 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Electrode for underwater welding |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006115931A RU2006115931A (en) | 2007-11-20 |
RU2364483C2 true RU2364483C2 (en) | 2009-08-20 |
Family
ID=38959174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006115931/02A RU2364483C2 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Electrode for underwater welding |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2364483C2 (en) |
-
2006
- 2006-05-11 RU RU2006115931/02A patent/RU2364483C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006115931A (en) | 2007-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2322529C2 (en) | Low-alloyed steel of welded seam and weld wire with flux core | |
CN102179640B (en) | High-strength and high-toughness metal powder flux-cored wire | |
JP2002511023A (en) | Flux core wire for gas flow shield welding | |
US20020003135A1 (en) | Flux-cored wire for gas-shielded Arc welding of heat resisting steel | |
CN108698175A (en) | Flux-cored wire, the manufacturing method of welding point and welding point | |
JP4303655B2 (en) | Welding method for galvanized steel sheets with excellent corrosion resistance and zinc embrittlement crack resistance | |
JP2019111562A (en) | Coated arc welding rod | |
JP2018192518A (en) | Flux-cored wire for gas shield arc welding, and manufacturing method of weld joint | |
CN107262960A (en) | High intensity high corrosion resistance austenitic stainless steel flux-cored wire | |
RU2364483C2 (en) | Electrode for underwater welding | |
JP3114958B2 (en) | High efficiency fillet welding method for thick steel plate | |
RU2319590C2 (en) | Electrodes for manual welding of steels of pearlite class | |
JP2009018337A (en) | Flux cored wire for gas-shielded arc welding | |
JP2003001486A (en) | Flux for submerged arc welding and method for producing submerged arc welded joint | |
RU2325983C2 (en) | Electrode for underwater welding | |
RU2739306C1 (en) | Coated electrode for arc welding | |
SU1079388A1 (en) | Ceramic flux for automatic welding of high-alloy steels and alloys | |
UA17108U (en) | Electrode for underwater welding | |
JP7506017B2 (en) | Low hydrogen iron powder covered metal arc welding rod | |
SU1049224A1 (en) | Composition of electrode coating | |
SU1706817A1 (en) | Charge composition for powder wire | |
RU2012470C1 (en) | Powder wire for steel welding | |
SU738805A1 (en) | Ceramic flux | |
JP2530899B2 (en) | Self shielded arc welding flux cored wire | |
UA81057C2 (en) | Electrode for underwater welding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA94 | Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees) |
Effective date: 20081006 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20081113 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080512 |