RU2585605C1 - Flux cored wire for underwater welding steels - Google Patents
Flux cored wire for underwater welding steels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2585605C1 RU2585605C1 RU2014149815/02A RU2014149815A RU2585605C1 RU 2585605 C1 RU2585605 C1 RU 2585605C1 RU 2014149815/02 A RU2014149815/02 A RU 2014149815/02A RU 2014149815 A RU2014149815 A RU 2014149815A RU 2585605 C1 RU2585605 C1 RU 2585605C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- ferromanganese
- nickel
- hematite
- iron powder
- Prior art date
Links
Landscapes
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при механизированной и автоматической сварке и наплавке металлических деталей под водой.The present invention relates to mechanical engineering and can be applied in mechanized and automatic welding and surfacing of metal parts under water.
Известен способ сварки открытой дугой (см. Ветер В.В. Способ сварки открытой дугой. Авторское свидетельство №1692783, МКИ B23К 9/14 от 23.11.91 г.), при котором в дугу вводят оксиды кальция совместно с фторопластом. Данный способ позволяет увеличить ударную вязкость и пластичность сварного шва за счет удаления азота, водорода и кислорода из сварочной ванны. Однако известный способ обладает применимостью только при сварке открытой дугой в воздушной атмосфере и не может применяться для подводной сварки мокрым способом в водной среде.There is a known method of welding with an open arc (see VV Veter. Method of welding with an open arc. Copyright certificate No. 1692783, MKI B23K 9/14 of 11.23.91), in which calcium oxides are introduced into the arc together with fluoroplastic. This method allows to increase the toughness and ductility of the weld due to the removal of nitrogen, hydrogen and oxygen from the weld pool. However, the known method has applicability only when welding with an open arc in an air atmosphere and cannot be used for underwater wet welding in an aqueous medium.
Известен активирующий материал для сварки и наплавки (см. Паршин С.Г., Паршин С.С. Активирующий материал для сварки и наплавки. Патент РФ №2226144 от 08.07.2002 г.), состоящий из металлического сердечника с покрытием. Покрытие состоит из смеси активирующего флюса и политетрафторэтилена. Применение активирующего материала позволяет улучшить качество сварных соединений за счет дегазации сварочной ванны и удаления оксидов. Однако указанный материал предназначен для применения при дуговой сварке в среде защитного газа и также не может применяться для подводной сварки мокрым способом в водной среде.Known activating material for welding and surfacing (see Parshin S.G., Parshin S.S. Activating material for welding and surfacing. RF Patent No. 2226144 of 07/08/2002), consisting of a coated metal core. The coating consists of a mixture of activating flux and polytetrafluoroethylene. The use of activating material allows to improve the quality of welded joints due to the degassing of the weld pool and removal of oxides. However, this material is intended for use in arc welding in a shielding gas medium and also cannot be used for underwater wet welding in an aqueous medium.
Известна порошковая проволока для дуговой сварки в защитном газе (см. Такаути Хидеаки, Хидака Такеси, Суенага Казуюки и др. Порошковая проволока для дуговой сварки в защитном газе. Патент РФ №2336983 от 27.09.2006 г. Опубликовано 27.10.2008 г.), которая состоит из стальной оболочки с флюсом. Флюс состоит из смеси диоксида титана, фторида щелочного металла и политетрафторэтилена. Указанная проволока позволяет улучшить качество сварных соединений за счет уменьшения содержания остаточного водорода. Однако, указанная проволока предназначена для применения при дуговой сварке в среде защитного газа и также не может применяться для подводной сварки мокрым способом в водной среде.Known flux-cored wire for arc welding in shielding gas (see Takauti Hideaki, Hidaka Takeshi, Suenaga Kazuyuki and others. Flux cored wire for arc welding in shielding gas. RF Patent No. 2336983 dated 09.27.2006), which consists of a steel sheath with a flux. The flux consists of a mixture of titanium dioxide, alkali metal fluoride and polytetrafluoroethylene. The specified wire allows to improve the quality of welded joints by reducing the residual hydrogen content. However, this wire is intended for use in arc welding in a shielding gas medium and also cannot be used for underwater wet welding in an aqueous medium.
Известна порошковая проволока для подводной сварки мокрым способом (см. Левченко A.M., Паршин С.Г., Антипов И.С. Порошковая проволока для подводной сварки мокрым способом. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2013135559/02 (053350) от 28.08.2014 г.), которая принята за прототип.Known flux-cored wire for underwater wet welding (see Levchenko AM, Parshin S.G., Antipov I.S. Flux-cored wire for underwater wet welding. Decision to grant a patent for an invention according to the application No. 2013135559/02 (053350) of 08/28 .2014), which is taken as a prototype.
Указанная порошковая проволока изготавливается из стальной оболочки, внутри которой размещают порошкообразную шихту при следующем содержании компонентов, мас.%: рутиловый концентрат 23-42; гематит 18-27; железный порошок 28-42; ферромарганец 5-9; никель 3-5; комплексный фторид щелочного металла 5-18. Проволока по прототипу позволяет улучшить качество сварных соединений при подводной сварке за счет активных металлургических реакций по связыванию водорода.The specified flux-cored wire is made of a steel sheath, inside which a powdery mixture is placed at the following content of components, wt.%: Rutile concentrate 23-42; hematite 18-27; iron powder 28-42; ferromanganese 5-9; nickel 3-5; complex alkali metal fluoride 5-18. The wire according to the prototype allows to improve the quality of welded joints during underwater welding due to active metallurgical reactions for hydrogen bonding.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение качества сварных соединений, уменьшение образования газовых пор при подводной сварке за счет интенсификации металлургических реакций по связыванию водорода.The technical result of the invention is to improve the quality of welded joints, reducing the formation of gas pores during underwater welding due to the intensification of metallurgical reactions of hydrogen bonding.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что порошковую проволоку изготавливают из стальной оболочки, внутри которой размещают порошкообразную шихту, при следующем содержании компонентов, мас.%: рутиловый концентрат 23-42; гематит 18-27; железный порошок 28-42; ферромарганец 5-9; никель 3-5; комплексный фторид щелочного металла 3-15. В отличие от прототипа в состав шихты совместно с комплексным фторидом щелочного металла дополнительно вводят порошок политетрафторэтилена с химической формулой (C2F4)n или тетрафторида углерода CF4, которые являются основой фторопластов (тефлонов).The essence of the invention lies in the fact that the flux-cored wire is made of a steel sheath, inside of which a powdery charge is placed, with the following components, wt.%: Rutile concentrate 23-42; hematite 18-27; iron powder 28-42; ferromanganese 5-9; nickel 3-5; complex alkali metal fluoride 3-15. In contrast to the prototype, a polytetrafluoroethylene powder with the chemical formula (C 2 F 4 ) n or carbon tetrafluoride CF 4 , which are the basis of fluoroplasts (teflons), is additionally introduced into the mixture together with complex alkali metal fluoride.
Такое сочетание известных и новых признаков позволяет улучшить качество сварных швов за счет уменьшения количества газовых пор, образующихся в наплавленном металле при подводной сварке. Это становится возможным, поскольку шихта по предлагаемому изобретению имеет высокое содержание комплексного фторида щелочного металла, например гексафторалюмината натрия Na3AlF6, и фторидов углерода, например политетрафторэтилена с химической формулой (C2F4)n или тетрафторида углерода CF4. Фториды при сварке разлагаются с выделением значительного количества фтора. Образование фтора приводит к связыванию водяного пара и водорода в парогазовом пузыре с образованием газообразного фтористого водорода HF, что снижает образование газовых пор в наплавленном металле и улучшает качество сварных соединений. Аналогичное влияние оказывают гексафторалюминаты Li3AlF6, K3AlF6, гексафтортитанаты Na2TiF6, Li2TiF6, K2TiF6, гексафторсиликаты Na2SiF6, Li2SiF6, K2SiF6, гексафторцирконаты Na2ZrF6, Li2ZrF6, K2ZrF6.This combination of known and new features allows to improve the quality of welds by reducing the number of gas pores formed in the weld metal during underwater welding. This becomes possible because the charge according to the invention has a high content of complex alkali metal fluoride, for example sodium hexafluoroaluminate Na 3 AlF 6, and carbon fluorides, for example polytetrafluoroethylene with the chemical formula (C 2 F 4 ) n or carbon tetrafluoride CF 4 . Fluorides decompose during welding with the release of a significant amount of fluorine. The formation of fluorine leads to the binding of water vapor and hydrogen in a gas-vapor bubble with the formation of gaseous hydrogen fluoride HF, which reduces the formation of gas pores in the weld metal and improves the quality of welded joints. A similar effect is exerted by hexafluoroaluminates Li 3 AlF 6 , K 3 AlF 6 , hexafluorotitanates Na 2 TiF 6 , Li 2 TiF 6 , K 2 TiF 6 , hexafluorosilicates Na 2 SiF 6 , Li 2 SiF 6 , K 2 SiF 6 , hexafluorozirconates Na 2 ZrF 6 , Li 2 ZrF 6 , K 2 ZrF 6 .
Состав шихты имеет кислую шлаковую систему, которая имеет низкую влагопроницаемость (см. Петров Г.Л. Сварочные материалы. М.: Машиностроение, 1972 г. - 280 с). Кислый шлак состоит из рутила TiO2 с плотностью 4,2 г/см3 и гематита Fe2O3 с плотностью 5,24 г/см3, поэтому имеет стекловидное строение повышенной плотности. В расплавленном состоянии плотный шлак закрывает поверхность сварочной ванны и препятствует проникновению воды и водорода в металл сварного шва, что улучшает формирование шва и снижает образование дефектов в наплавленном металле.The composition of the charge has an acidic slag system, which has low moisture permeability (see Petrov GL. Welding materials. M.: Engineering, 1972 - 280 s). Acidic slag consists of rutile TiO 2 with a density of 4.2 g / cm 3 and hematite Fe 2 O 3 with a density of 5.24 g / cm 3 , therefore, it has a vitreous structure of increased density. In the molten state, dense slag covers the surface of the weld pool and prevents the penetration of water and hydrogen into the weld metal, which improves weld formation and reduces the formation of defects in the weld metal.
Оптимальное содержание рутилового концентрата в шихте составляет, мас.%: 23-42, гематита: 18-27. При уменьшении содержания шлакообразующих компонентов ниже оптимального значения объем образующегося шлака является недостаточным для защиты сварочной ванны от проникновения воды, водорода и кислорода, что ухудшает формирование и качество сварного шва. При увеличении содержания шлакообразующих компонентов выше оптимального значения уменьшается коэффициент наплавки и эффективность тепловложения, что снижает производительность процесса сварки.The optimal content of rutile concentrate in the mixture is, wt.%: 23-42, hematite: 18-27. If the content of slag-forming components is reduced below the optimum value, the volume of slag formed is insufficient to protect the weld pool from the ingress of water, hydrogen and oxygen, which affects the formation and quality of the weld. With an increase in the content of slag-forming components above the optimum value, the deposition coefficient and heat input efficiency decrease, which reduces the productivity of the welding process.
Введение в состав шихты железного порошка способствует увеличению коэффициента наплавки и эффективности тепловложения, что увеличивает глубину проплавления и производительность процесса сварки. Оптимальное содержание железного порошка в шихте составляет, мас.%: 28-42. При уменьшении содержания железного порошка ниже оптимального значения снижается коэффициент наплавки и эффективность тепловложения, что вызывает уменьшение глубины проплавления и производительности процесса сварки. При увеличении содержания железного порошка выше оптимального значения ухудшается шлаковая защита сварочной ванны, что ухудшает формирование шва, плотность наплавленного металла и сварочно-технологические свойства порошковой проволоки.The introduction of iron powder into the mixture contributes to an increase in the deposition coefficient and heat input efficiency, which increases the penetration depth and productivity of the welding process. The optimal content of iron powder in the mixture is, wt.%: 28-42. When the content of iron powder decreases below the optimum value, the deposition coefficient and heat input efficiency decrease, which causes a decrease in the penetration depth and productivity of the welding process. With an increase in the iron powder content above the optimum value, the slag protection of the weld pool deteriorates, which affects the formation of the weld, the density of the weld metal and the welding and technological properties of the flux-cored wire.
Введение в состав шихты ферромарганца при оптимальном содержании, мас.%: 5-9 способствует восстановлению железа через металлургические реакции раскисления оксидов железа, связыванию загрязнений в виде серы в тугоплавкие сульфиды марганца MnS. Это улучшает плотность наплавленного металла шва и его механические характеристики. При уменьшении содержания ферромарганца ниже оптимального значения ухудшаются механические характеристики сварного шва, а при увеличении содержания ферромарганца выше оптимального значения снижается прозрачность водной среды из-за роста количества выбросов аэрозолей.The introduction of ferromanganese into the mixture at the optimum content, wt.%: 5-9 promotes the reduction of iron through metallurgical reactions of the oxidation of iron oxides, the binding of sulfur contaminants to refractory manganese sulfides MnS. This improves the density of the weld metal and its mechanical characteristics. If the ferromanganese content decreases below the optimum value, the mechanical characteristics of the weld deteriorate, and when the ferromanganese content increases above the optimum value, the transparency of the aqueous medium decreases due to an increase in the number of aerosol emissions.
Введение в состав шихты никеля при оптимальном содержании, мас.%: 3-5 улучшает механические характеристики сварного шва, способствует увеличению пластичности шва и росту коэффициента наплавки. При уменьшении содержания никеля ниже оптимального значения отсутствует эффект улучшения пластичности металла шва, а при увеличении содержания никеля выше оптимального значения ухудшается формирование шва и плотность наплавленного металла.The introduction of the mixture of Nickel at the optimum content, wt.%: 3-5 improves the mechanical characteristics of the weld, increases the ductility of the weld and the growth of the deposition coefficient. With a decrease in the nickel content below the optimum value, there is no effect of improving the ductility of the weld metal, and with an increase in nickel content above the optimum value, the formation of the weld and the density of the weld metal deteriorate.
Введение в состав шихты комплексного фторида щелочного металла, например гексафторалюмината натрия Na3AlF6 с низким поверхностным натяжением - около 130 мДж/м2, обеспечивает мелкокапельный перенос металла. Этот эффект возникает в результате частичной диссоциации соединения по реакции: Na3AlF6=2NaF+NaAlF4. Тетрафторалюминат натрия NaAlF4 имеет низкую температуру плавления и низкое поверхностное натяжение - около 86,6 мДж/м2, концентрируется в поверхностном слое шлака и способствует уменьшению межфазного натяжения расплавленного металла (см. Лепинских Б.М., Манаков А.И. Физическая химия оксидных и оксифторидных расплавов. М.: Наука, 1977. - 192 с.). В результате этого снижается диаметр капель и увеличивается частота капельного перехода.The introduction of a mixture of complex alkali metal fluoride, such as sodium hexafluoroaluminate Na 3 AlF 6 with a low surface tension of about 130 mJ / m 2 , provides a small drop transfer of metal. This effect occurs as a result of partial dissociation of the compound by the reaction: Na 3 AlF 6 = 2NaF + NaAlF 4 . Sodium tetrafluoroaluminate NaAlF 4 has a low melting point and low surface tension of about 86.6 mJ / m 2 , it is concentrated in the surface slag layer and helps to reduce the interfacial tension of the molten metal (see Lepinsky B.M., Manakov A.I. Physical chemistry oxide and oxyfluoride melts. M: Nauka, 1977. - 192 p.). As a result, the diameter of the droplets decreases and the frequency of the droplet transition increases.
В результате разложения и испарения Na3AlF6 вокруг сварочной дуги образуются газообразные соединения NaF, AlF3, AlF2, AlF, которые изменяют химический состав атмосферы парогазового пузыря, образующегося при разложении воды сварочной дугой. Давление газообразных фторидов в парогазовом пузыре увеличивается с ростом концентрации AlF3, который обладает наиболее высокой упругостью пара. Насыщению парогазового пузыря фторидами способствуют реакции соединений NaF, AlF3, AlF2, AlF с двуокисью титана TiO2.As a result of the decomposition and evaporation of Na 3 AlF 6 , gaseous compounds of NaF, AlF 3 , AlF 2 , AlF are formed around the welding arc, which change the chemical composition of the atmosphere of the vapor-gas bubble formed during the decomposition of water by the welding arc. The pressure of gaseous fluorides in a vapor-gas bubble increases with increasing concentration of AlF 3 , which has the highest vapor pressure. The saturation of the vapor-gas bubble with fluorides is facilitated by the reactions of the compounds NaF, AlF 3 , AlF 2 , AlF with titanium dioxide TiO 2 .
При этом образуются фториды титана TiF4, TiF3, TiF2, которые имеют высокую химическую активность в реакциях по связыванию воды и водорода. Аналогичное действие оказывает введение в состав шихты гексафторалюмината лития Li3AlF6, который при сварке диссоциирует на соединения LiF, AlF3, AlF2, AlF, а также гексафторалюмината калия K3AlF6, который при сварке диссоциирует на соединения KF, AlF3, AlF2, AlF. Аналогичное влияние по связыванию водяного пара и водорода оказывают гексафтортитанаты Na2TiF6, Li2TiF6, K2TiF6, гексафторсиликаты Na2SiF6, Li2SiF6, K2SiF6, гексафторцирконаты Na2ZrF6, Li2ZrF6, K2ZrF6.In this case, titanium fluorides TiF 4 , TiF 3 , TiF 2 are formed , which have a high chemical activity in water-hydrogen bonding reactions. A similar effect is exerted by introducing lithium hexafluoroaluminate Li 3 AlF 6 into the mixture, which during welding dissociates into LiF, AlF 3 , AlF 2 , AlF compounds, as well as potassium hexafluoroaluminate K 3 AlF 6 , which when welding dissociates into KF, AlF 3 , AlF 2 , AlF. A similar effect on the binding of water vapor and hydrogen is exerted by Na 2 TiF 6 , Li 2 TiF 6 , K 2 TiF 6 , Na 2 SiF 6 hexafluorosilicates, Li 2 SiF 6 , K 2 SiF 6 , Na 2 ZrF 6 hexafluorozirconates, Li 2 ZrF 6 , K 2 ZrF 6 .
Увеличение концентрации активного фтора в атмосфере парогазового пузыря позволяет эффективно связывать водяной пар, молекулы и атомы водорода в нерастворимые в сварочной ванне газообразные соединения фтористого водорода HF.An increase in the concentration of active fluorine in the atmosphere of a vapor-gas bubble allows efficient bonding of water vapor, molecules and hydrogen atoms into gaseous compounds of hydrogen fluoride HF insoluble in the weld pool.
Основной причиной образования газовых пор является поглощение водорода расплавленным металлом [Походня И.К. Газы в сварочных швах. М.: Машиностроение, 1972 г., 256 с.]. Источником водорода при сварке является водяной пар, который содержится в атмосфере парогазового пузыря и в плазме дуги. Водяной пар в парогазовом пузыре при температуре сварочной дуги диссоциирует по реакции: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.]. The source of hydrogen during welding is water vapor, which is contained in the atmosphere of a gas-vapor bubble and in an arc plasma. Water vapor in a gas-vapor bubble at the temperature of the welding arc dissociates by the reaction:
2H2O=2H2+O2 2H 2 O = 2H 2 + O 2
При нагреве свыше температуры 2000 К комплексные соли, например Li3AlF6, Na3AlF6 разлагаются с образованием газообразных продуктов по следующим реакциям:When heated above 2000 K, complex salts, for example, Li 3 AlF 6 , Na 3 AlF 6 decompose with the formation of gaseous products by the following reactions:
Li3AlF6=3LiF+AlF3 Li 3 AlF 6 = 3LiF + AlF 3
Na3AlF6=3NaF+AlF3 Na 3 AlF 6 = 3NaF + AlF 3
Диссоциация газообразных фторидов щелочных металлов на металл и фтор, в частности LiF, начинается при температуре более 5000 К, NaF - при Т>4000 К.The dissociation of gaseous alkali metal fluorides into metal and fluorine, in particular LiF, begins at a temperature of more than 5000 K, NaF - at T> 4000 K.
Термодинамические расчеты констант равновесия металлургических реакций Кр при помощи программы FACT (Facility for the Analysis of Chemical Thermodynamics) показывают, что диссоциация газообразного AlF3 по реакции:Thermodynamic calculations of the equilibrium constants of metallurgical reactions of Kp using the FACT program (Facility for the Analysis of Chemical Thermodynamics) show that the dissociation of gaseous AlF 3 by the reaction:
AlF3=Alгаз+1,5F2 газ AlF 3 = Al gas + 1,5F 2 gas
является маловероятной из-за малых значений констант равновесия: при Кр(2000 К)=6,4×10-31; Кр(3000 К)=1,4×10-17; Кр(4000 К)=6,4×10-11; Кр(5000 К)=1,19×10-7; Кр(6000 К)=2,43×10-4. Более вероятной является реакция последовательного отщепления атома фтора при температурах более 4000 К по реакции с последовательным отщеплением атома фтора:It is unlikely due to the small values of the equilibrium constants: at Кр (2000 К) = 6.4 × 10 -31 ; Cr (3000 K) = 1.4 × 10 -17 ; Cr (4000 K) = 6.4 × 10 -11 ; Cr (5000 K) = 1.19 × 10 -7 ; Cr (6000 K) = 2.43 × 10 -4 . A more probable reaction is the sequential removal of the fluorine atom at temperatures above 4000 K by the reaction with the sequential removal of the fluorine atom:
AlF3=AlF2 газ+Fгаз AlF 3 = AlF 2 gas + F gas
Для этой реакции: Кр(1000 К)=5,15×10-24; Кр(2000 К)=1,53×10-8; Кр(3000 К)=2×10-3; Кр(4000 К)=0,72; Кр(5000 К)=23,8; Кр(6000 К)=242,1.For this reaction: Cr (1000 K) = 5.15 × 10 -24 ; Cr (2000 K) = 1.53 × 10 -8 ; Cr (3000 K) = 2 × 10 -3 ; Cr (4000 K) = 0.72; Cr (5000 K) = 23.8; Cr (6000 K) = 242.1.
При подводной сварке необходимо учитывать, что водяной пар в парогазовом пузыре обладает высокой термодинамической устойчивостью, например реакция по диссоциации водяного пара возможна при нагреве выше 5000 К:When underwater welding, it must be taken into account that water vapor in a gas-vapor bubble has high thermodynamic stability, for example, a reaction to dissociate water vapor is possible when heated above 5000 K:
2H2O=2H2+O2 2H 2 O = 2H 2 + O 2
Для этой реакции: Кр(1000 К)=7,48×10-21; Кр(2000 К)=8,21×10-8; Кр(3000 К)=2×10-3; Кр(4000 К)=0,327; Кр(5000 К)=7,07; Кр(6000 К)=56. Следовательно, для эффективного удаления водорода в парогазовом пузыре необходимо интенсифицировать металлургические реакции между газообразными фторидами с водяным паром и водородом в более широком интервале температур: от 1000 до 6000 К.For this reaction: Cr (1000 K) = 7.48 × 10 -21 ; Cr (2000 K) = 8.21 × 10 -8 ; Cr (3000 K) = 2 × 10 -3 ; Cr (4000 K) = 0.327; Cr (5000 K) = 7.07; Cr (6000 K) = 56. Therefore, to effectively remove hydrogen in a gas-vapor bubble, it is necessary to intensify the metallurgical reactions between gaseous fluorides with water vapor and hydrogen in a wider temperature range: from 1000 to 6000 K.
Так как диссоциация фторидов металлов с выделением свободного фтора начинается при высокой температуре, то для интенсификации металлургических реакций необходимо применить фториды неметаллов с более низкой температурой диссоциации. Такими веществами являются: политетрафторэтилен с химической формулой (C2F4)n и тетрафторид углерода CF4, которые являются основой фторопластов (тефлонов).Since the dissociation of metal fluorides with the release of free fluorine begins at a high temperature, it is necessary to use non-metal fluorides with a lower dissociation temperature to intensify metallurgical reactions. Such substances are: polytetrafluoroethylene with the chemical formula (C 2 F 4 ) n and carbon tetrafluoride CF 4 , which are the basis of fluoroplastics (Teflons).
Термодинамические расчеты констант равновесия металлургических реакций Кр при помощи программы FACT показывают, что диссоциация газообразных соединений CF4 и C2F4 по реакциям:Thermodynamic calculations of the equilibrium constants of metallurgical reactions of Kr using the FACT program show that the dissociation of gaseous compounds CF 4 and C 2 F 4 according to the reactions:
CF4=C+2F2 CF 4 = C + 2F 2
C2F4=2C+2F2 C 2 F 4 = 2C + 2F 2
является маловероятной из-за малых значений констант равновесия до 5000 К. При диссоциации CF4: Кр(2000 К)=3,43×10-10; Кр(3000 К)=4,2×10-9; Кр(4000 К)=4,4×10-5; Кр(5000 К)=4,63×10-2; Кр(6000 К)=27,8. При диссоциации C2F4: Кр(2000 К)=5,8×10-12; Кр(3000 К)=2,8×10-6; Кр(4000 К)=1,9×10-3; Кр(5000 К)=1,67; Кр(6000 К)=5,67×103.It is unlikely due to the small values of the equilibrium constants up to 5000 K. When dissociating CF 4 : Kp (2000 K) = 3.43 × 10 -10 ; Cr (3000 K) = 4.2 × 10 -9 ; Cr (4000 K) = 4.4 × 10 -5 ; Cr (5000 K) = 4.63 × 10 -2 ; Cr (6000 K) = 27.8. Upon dissociation of C 2 F 4 : Cr (2000 K) = 5.8 × 10 -12 ; Cr (3000 K) = 2.8 × 10 -6 ; Cr (4000 K) = 1.9 × 10 -3 ; Cr (5000 K) = 1.67; Cr (6000 K) = 5.67 × 10 3 .
Более вероятной является реакция последовательного отщепления атома фтора при температурах более 3000 К по реакциям:More likely is the reaction of sequential cleavage of the fluorine atom at temperatures above 3000 K by the reactions:
CF4=CF3+F:CF 4 = CF 3 + F:
для этой реакции: Кр(1000 К)=2,03×10-20; Кр(2000 К)=3,19×10-6; Кр(3000 К)=0,161; Кр(4000 К)=34,9; Кр(5000 К)=8,6×102; Кр(6000 К)=7,15×103.for this reaction: Cr (1000 K) = 2.03 × 10 -20 ; Cr (2000 K) = 3.19 × 10 -6 ; Cr (3000 K) = 0.161; Cr (4000 K) = 34.9; Cr (5000 K) = 8.6 × 10 2 ; Cr (6000 K) = 7.15 × 10 3 .
C2F4=C2F3+F:C 2 F 4 = C 2 F 3 + F:
для этой реакции: Кр(1000 К)=4,5×10-19; Кр(2000 К)=9,6×10-6; Кр(3000 К)=0,249; Кр(4000 К)=0,38; Кр(5000 К)=7,73×102; Кр(6000 К)=5,59×103.for this reaction: Cr (1000 K) = 4.5 × 10 -19 ; Cr (2000 K) = 9.6 × 10 -6 ; Cr (3000 K) = 0.249; Cr (4000 K) = 0.38; Cr (5000 K) = 7.73 × 10 2 ; Cr (6000 K) = 5.59 × 10 3 .
Таким образом диссоциация фторуглеродов через последовательное отщепление атомов фтора является более интенсивной по сравнению с диссоциацией фторидов металлов.Thus, the dissociation of fluorocarbons through the sequential removal of fluorine atoms is more intense than the dissociation of metal fluorides.
Для анализа интенсивности металлургических реакций фторуглеродов с водяным паром и водородом необходимо проанализировать реакции с наиболее возможными соединениями, которые возможны в атмосфере парогазового пузыря, а также учесть реакцию с F2. Согласно (см. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание. В 4 томах. / Л.В. Гурвич, И.В. Вейц, В.А. Медведев и др. Т. 2. Кн. 2. Таблицы термодинамических свойств. - М.: Наука, 1979 г. - 344 с.) имеются следующие устойчивые фторуглеродные соединения: CF4; C2F4; CF; CF2; CF3; C2F; C2F2; C2F3.To analyze the intensity of metallurgical reactions of fluorocarbons with water vapor and hydrogen, it is necessary to analyze the reactions with the most possible compounds that are possible in the atmosphere of a gas-vapor bubble, and also take into account the reaction with F 2 . According to (see Thermodynamic properties of individual substances. Reference publication. In 4 volumes. / L.V. Gurvich, I.V. Weitz, V.A. Medvedev et al. T. 2. Book 2. Tables of thermodynamic properties. - M .: Nauka, 1979 - 344 pp.) There are the following stable fluorocarbon compounds: CF 4 ; C 2 F 4 ; CF; CF 2 ; CF 3 ; C 2 F; C 2 F 2 ; C 2 F 3 .
Наиболее вероятные реакции с водородом:The most likely reactions with hydrogen:
Таким образом, расчеты показывают высокую интенсивность указанных реакций в диапазоне от 2000 до 6000 К, см. таблицу 1Thus, the calculations show a high intensity of these reactions in the range from 2000 to 6000 K, see table 1
Наиболее вероятные реакции с водяным паром:The most likely water vapor reactions:
Таким образом, расчеты показывают высокую интенсивность указанных реакций в диапазоне от 1000 до 6000 К, см. таблицу 2.Thus, the calculations show a high intensity of these reactions in the range from 1000 to 6000 K, see table 2.
Оптимальное содержание комплексного фторида щелочного металла в шихте составляет, мас.%: 3-15, политетрафторэтилена, мас.%: 3-15. При уменьшении содержания комплексного фторида щелочного металла и политетрафторэтилена ниже оптимального значения ухудшается способность шихты к активному связыванию водяного пара и водорода, что приводит к увеличению количества газовых пор в наплавленном металле шва. При увеличении содержания комплексного фторида щелочного металла и политетрафторэтилена выше оптимального значения ухудшается стабильность горения дуги, шлаковая защита сварочной ванны, формирование шва и плотность наплавленного металла.The optimal content of complex alkali metal fluoride in the mixture is, wt.%: 3-15, polytetrafluoroethylene, wt.%: 3-15. With a decrease in the content of complex alkali metal fluoride and polytetrafluoroethylene below the optimum value, the ability of the mixture to actively bind water vapor and hydrogen decreases, which leads to an increase in the number of gas pores in the weld metal deposited. With an increase in the content of complex alkali metal fluoride and polytetrafluoroethylene above the optimum value, the stability of arc burning, the slag protection of the weld pool, the formation of the weld and the density of the deposited metal deteriorate.
В качестве примера применения предлагаемой проволоки является механизированная дуговая сварка образцов из стали Ст3сп размером 300×200 мм и толщиной 12 мм. Особо мягкую стальную ленту толщиной 0,2 мм шириной 10 мм из стали 08кп помещали в прокатный стан, в котором формовали стальную оболочку диаметром 4 мм. Одновременно с формовкой внутрь стальной оболочки засыпали шихту следующего состава, мас.%: рутиловый концентрат 30; гематит 20; железный порошок 26; ферромарганец 9; никель 5; гексафторалюминат натрия 3, политетрафторэтилен 7. Затем проволоку методом последовательного волочения уменьшали до диаметра 1,6 мм.As an example of the application of the proposed wire is a mechanized arc welding of samples of steel St3sp 300 × 200 mm in size and 12 mm thick. A particularly soft steel strip with a thickness of 0.2 mm and a width of 10 mm from 08kp steel was placed in a rolling mill in which a steel sheath with a diameter of 4 mm was formed. Simultaneously with molding, a mixture of the following composition was filled in into the steel shell, wt.%: Rutile concentrate 30; hematite 20; iron powder 26; ferromanganese 9; nickel 5; sodium hexafluoroaluminate 3, polytetrafluoroethylene 7. Then, the wire was reduced by a sequential drawing method to a diameter of 1.6 mm.
Полученную порошковую проволоку использовали при механизированной подводной сварке образцов с применением источника питания «Магма-315У» в акватории Балтийского моря. Стыковое соединение пластин имело два симметричных скоса кромок с двух сторон, обозначение сварного соединения С25 по ГОСТ 14771-76. Заполнение разделки шва осуществляли за два прохода с каждой стороны при напряжении на дуге 37 В. Порошковая проволока с шихтой указанного состава имела стабильное горение дуги, устойчивый мелкокапельный перенос, обеспечивала мелкочешуйчатое плавное формирование сварных валиков в различных пространственных положениях, хорошую шлаковую защиту сварочной ванны.The obtained flux-cored wire was used for mechanized underwater welding of samples using a Magma-315U power source in the Baltic Sea. The butt joint of the plates had two symmetrical bevel edges on both sides, the designation of the welded joint C25 according to GOST 14771-76. Filling the weld was carried out in two passes on each side with a voltage of 37 V.
Исследования макроструктуры наплавленного металла показали, что проволока нового состава приводит к уменьшению количества газовых пор, см. таблицу 3.Studies of the macrostructure of the weld metal showed that a new wire leads to a decrease in the number of gas pores, see table 3.
Таким образом, предлагаемая порошковая проволока обеспечивает технический эффект, который выражается в улучшении качества сварного шва и уменьшении образования газовых пор при подводной сварке, может быть изготовлена и применена с использованием известных в технике средств, следовательно, она обладает промышленной применимостью.Thus, the proposed flux-cored wire provides a technical effect, which is expressed in improving the quality of the weld and reducing the formation of gas pores during underwater welding, can be manufactured and applied using means known in the art, therefore, it has industrial applicability.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014149815/02A RU2585605C1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Flux cored wire for underwater welding steels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014149815/02A RU2585605C1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Flux cored wire for underwater welding steels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2585605C1 true RU2585605C1 (en) | 2016-05-27 |
Family
ID=56096222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014149815/02A RU2585605C1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Flux cored wire for underwater welding steels |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2585605C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108296667A (en) * | 2018-02-12 | 2018-07-20 | 青岛润乾高新科技有限公司 | A kind of flux-cored wire and preparation method for Underwater Welding |
| RU2771341C1 (en) * | 2021-06-11 | 2022-04-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Method for underwater wet welding and cutting with core wire and flux tape |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4139758A (en) * | 1976-01-12 | 1979-02-13 | Pinfold Brian E | Method of arc welding under water |
| RU2012470C1 (en) * | 1991-11-12 | 1994-05-15 | Аркадий Александрович Гришанов | Powder wire for steel welding |
| UA7914U (en) * | 2004-12-13 | 2005-07-15 | Subsidiary Ukrtransgaz | Powder wire for underwater welding of mild and low-alloyed steels |
| RU2336983C2 (en) * | 2005-09-28 | 2008-10-27 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се | Flux cored wire for arc welding in protective gas |
-
2014
- 2014-12-09 RU RU2014149815/02A patent/RU2585605C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4139758A (en) * | 1976-01-12 | 1979-02-13 | Pinfold Brian E | Method of arc welding under water |
| RU2012470C1 (en) * | 1991-11-12 | 1994-05-15 | Аркадий Александрович Гришанов | Powder wire for steel welding |
| UA7914U (en) * | 2004-12-13 | 2005-07-15 | Subsidiary Ukrtransgaz | Powder wire for underwater welding of mild and low-alloyed steels |
| RU2336983C2 (en) * | 2005-09-28 | 2008-10-27 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се | Flux cored wire for arc welding in protective gas |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108296667A (en) * | 2018-02-12 | 2018-07-20 | 青岛润乾高新科技有限公司 | A kind of flux-cored wire and preparation method for Underwater Welding |
| CN108296667B (en) * | 2018-02-12 | 2020-05-29 | 青岛润乾高新科技有限公司 | Flux-cored wire for underwater welding and preparation method |
| RU2771341C1 (en) * | 2021-06-11 | 2022-04-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Method for underwater wet welding and cutting with core wire and flux tape |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10160065B2 (en) | Flux-cored wire for carbon dioxide gas shielded arc welding | |
| US10112267B2 (en) | Flux-cored wire for Ar—CO2 mixed gas shielded arc welding | |
| Wang et al. | Nature and Behavior of fluxes used for Welding | |
| JP6033755B2 (en) | Flux-cored wire for Ar-CO2 mixed gas shielded arc welding | |
| RU2585605C1 (en) | Flux cored wire for underwater welding steels | |
| US10464174B2 (en) | Flux-cored wire for Ar—CO2 mixed gas shielded arc welding | |
| Kozyrev et al. | New carbon-fluorine containing additive for the welding fluxes | |
| RU2539284C1 (en) | Nanostructured flux cord wire for underwater welding | |
| RU2536313C1 (en) | Flux cord wire for underwater welding by wet method | |
| JP4736105B1 (en) | Liquid flux | |
| RU2595161C2 (en) | Flux cored wire for mechanised welding | |
| JP6599807B2 (en) | Flux-cored wire for carbon dioxide shielded arc welding | |
| RU2538875C1 (en) | Nanostructured powder wire | |
| US20220395937A1 (en) | Flux-cored wire and method for producing welded joint | |
| RU2536314C1 (en) | Flux cord wire underwater steels welding | |
| KR20110031119A (en) | Flux-cored wire for welding | |
| RU2792264C1 (en) | Exothermic cored wire for underwater wet cutting of stainless steels | |
| RU2623981C2 (en) | Charge for wire circuit | |
| RU2576717C2 (en) | Welding flux | |
| RU2566235C1 (en) | Flux for welding and surfacing | |
| RU2756005C1 (en) | Powder wire for underwater wet cutting of steels | |
| Kozyrev et al. | New tendencies in development of carbonaceous additives for welding fluxes | |
| JP2010005696A (en) | Active flux for tungsten inert gas arc welding for steel | |
| RU2289498C1 (en) | Activating flux for arc welding | |
| RU2406600C1 (en) | Flux for argon-arc welding of articles from copper alloys |