RU2773480C1 - Consumable electrode welding method - Google Patents
Consumable electrode welding method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773480C1 RU2773480C1 RU2021129152A RU2021129152A RU2773480C1 RU 2773480 C1 RU2773480 C1 RU 2773480C1 RU 2021129152 A RU2021129152 A RU 2021129152A RU 2021129152 A RU2021129152 A RU 2021129152A RU 2773480 C1 RU2773480 C1 RU 2773480C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- strength
- consumable electrode
- carried out
- wire
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000001681 protective Effects 0.000 claims abstract description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium(0) Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N acetylene Chemical compound C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при изготовлении металлоконструкций.The invention relates to welding production and can be used in the manufacture of metal structures.
Известен способ сварки плавящимся электродом в защитных газах, который ведут на критическом токе, который рассчитывается в зависимости от теплофизических свойств металла электрода и его размеров: диаметра и вылета [Патент RU № 2250157, МПК B23K9/173, 2005].There is a method of welding with a consumable electrode in shielding gases, which is carried out at a critical current, which is calculated depending on the thermophysical properties of the electrode metal and its dimensions: diameter and extension [Patent RU No. 2250157, IPC B23K9/173, 2005].
Недостатком данного изобретения являются ограничения, накладываемые на режимы сварки: узкий диапазон регулировки сварочного тока и напряжения на дуге.The disadvantage of this invention are the restrictions imposed on the modes of welding: a narrow range of adjustment of the welding current and arc voltage.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является способ сварки плавящимся электродом, при котором сварку ведут на заданных значениях силы сварочного тока, напряжения на дуге, скорости сварки, диаметра и вылета электродной проволоки, а силу сварочного тока, напряжение на дуге и скорость сварки рассчитывают для каждого параметра по соотношениям [Патент RU № 2252847, МПК B23K9/00, B23K9/173, 2005].The closest analogue to the claimed invention is a method of consumable electrode welding, in which welding is carried out at specified values of the welding current, arc voltage, welding speed, diameter and stickout of the electrode wire, and the welding current, arc voltage and welding speed are calculated for each parameter according to the ratios [Patent RU No. 2252847, IPC B23K9/00, B23K9/173, 2005].
Недостатком данного изобретения является то, что при работе на открытом воздухе, существует риск образования дефектов в сварном шве в связи с недостаточной защитой реакционной зоны шва.The disadvantage of this invention is that when working outdoors, there is a risk of defects in the weld due to insufficient protection of the reaction zone of the weld.
Техническая задача изобретения заключается в разработке технологии сварки высокопрочных сталей (предел текучести более 420 МПа) плавящимся электродом в защитном газе, характеризующейся высоким качеством швов сварных соединений, при исполнении в заводских условиях.The technical task of the invention is to develop a technology for welding high-strength steels (yield strength of more than 420 MPa) with a consumable electrode in a protective gas, characterized by high quality of welded joints, when performed under factory conditions.
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе сварки плавящимся электродом, сварку осуществляют при сварочном токе 120 – 310 А и напряжении 18 – 33 В, при этом подачу проволоки осуществляют со скоростью 4 – 12 м/мин, а вылет проволоки поддерживают в диапазоне 10 – 30 мм. The technical result of the invention is achieved by the fact that in the method of consumable electrode welding, welding is carried out at a welding current of 120 - 310 A and a voltage of 18 - 33 V, while the wire is fed at a speed of 4 - 12 m / min, and the wire stickout is maintained in the range of 10 - 30 mm.
Состав плавящегося электрода состоит из следующих элементов, мас.: C не более 0,10, Si 0,5-0,9, Mn 1,2-1,6, Cr 0,06-0,1, Ni 0,8-1,2, Cu 0,1-0,8, Ti 0,05-0,1, Al 0,01-0,025, остальное – железо и неизбежные примеси. The composition of the consumable electrode consists of the following elements, wt .: C not more than 0.10, Si 0.5-0.9, Mn 1.2-1.6, Cr 0.06-0.1, Ni 0.8- 1.2, Cu 0.1-0.8, Ti 0.05-0.1, Al 0.01-0.025, the rest is iron and inevitable impurities.
Состав свариваемого материала состоит из элементов, мас.: C 0,1-0,13, Si 0,2-0,4, Mn 1,3-1,7, Cr 0,02-0,04, Ni 0,01-0,03, Cu 0,02-0,05, Al 0,03-0,06, Mo 0,001-0,15, V 0,02-0,04, Nb 0,03-0,06, Ti 0,01-0,02, остальное – железо и неизбежные примеси. The composition of the welded material consists of elements, wt .: C 0.1-0.13, Si 0.2-0.4, Mn 1.3-1.7, Cr 0.02-0.04, Ni 0.01 -0.03, Cu 0.02-0.05, Al 0.03-0.06, Mo 0.001-0.15, V 0.02-0.04, Nb 0.03-0.06, Ti 0 01-0.02, the rest is iron and inevitable impurities.
В одном из вариантов исполнения подача газа в зону сварного шва осуществляется с расходом 6-18 л/мин.In one embodiment, gas is supplied to the weld zone at a flow rate of 6-18 l/min.
В качестве защитного газа может применяться смесь аргона и углекислого газа при соотношении объемных частей (0,7 – 0,9)/(0,3-0,1) соответственно.A mixture of argon and carbon dioxide can be used as a protective gas at a ratio of volume parts (0.7 - 0.9) / (0.3-0.1), respectively.
Перед началом сварки может осуществляться предварительный подогрев основного металла до температуры 75-115°C на расстоянии не более 35 мм от центра сварного шва.Before starting welding, the base metal can be preheated to a temperature of 75-115°C at a distance of no more than 35 mm from the center of the weld.
В одном из вариантов температура между проходами составляет не более 190°C.In one embodiment, the temperature between passes is not more than 190°C.
В результате могут обеспечиваться механические свойства сварного соединения, имеющие следующие параметры: предел текучести 440 – 490 МПа, предел прочности 600 – 660 МПа, относительное удлинение 16 – 30 %, ударная вязкость 90 – 250 Дж/см2 при -20°С, 55 – 240 Дж/см2 при -40, 40 – 100 Дж/см2 при -60°С. As a result, the mechanical properties of the welded joint can be provided, having the following parameters: yield strength 440 - 490 MPa, tensile strength 600 - 660 MPa, relative elongation 16 - 30%, impact strength 90 - 250 J / cm 2 at -20 ° C, 55 - 240 J / cm 2 at -40, 40 - 100 J / cm 2 at -60 ° С.
Сущность заявляемого технического решения заключается в следующем.The essence of the proposed technical solution is as follows.
Сила тока во время сварки должна быть в пределах 120 – 310 А. При силе тока менее 120 А будет недостаточное проплавление (не достаточное проникновение сварочной ванный в тело основного металла). При силе тока более 310 А будет снижение механических свойств в зоне термического влияния по причине увеличения погонной энергии на мм². The current strength during welding should be in the range of 120 - 310 A. If the current strength is less than 120 A, there will be insufficient penetration (not sufficient penetration of the weld pool into the body of the base metal). With a current strength of more than 310 A, there will be a decrease in mechanical properties in the heat-affected zone due to an increase in heat input per mm².
Напряжение во время сварки поддерживают в диапазоне 18 – 33 В. При значениях напряжения меньше 18 В появляется высокий риск несплавления кромок свариваемых деталях/частей. С ростом напряжения свыше 33 В наблюдается появление подрезов глубиной более 0,5мм на всей протяженности сварного соединения.The voltage during welding is maintained in the range of 18 - 33 V. At voltage values \u200b\u200bless than 18 V, there is a high risk of non-melting of the edges of the parts / parts to be welded. With an increase in voltage above 33 V, undercuts with a depth of more than 0.5 mm are observed along the entire length of the welded joint.
Скорость подачи проволоки должна быть 4 – 12 м/мин для обеспечения необходимого диапазона регулировки сварочного тока.The wire feed speed should be 4 - 12 m/min to ensure the required welding current adjustment range.
Вылет проволоки поддерживают в диапазоне 10 – 30 мм. При вылете проволоки менее 10 мм будет чрезмерная подача защитного газа в зону сварки, что приводит к ламинарному течению (завихрению) и как следствию появлению пористости в сварном соединении, а также невозможности в достаточной мере контролировать процесс сварки.The wire extension is maintained in the range of 10 - 30 mm. When the wire stickout is less than 10 mm, there will be an excessive supply of shielding gas to the welding zone, which leads to laminar flow (vortex) and, as a result, the appearance of porosity in the welded joint, as well as the inability to sufficiently control the welding process.
При вылете проволоки более 30 мм наблюдается недостаточная защита сварочной ванны от кислорода, что так же приводит к образованию пористости в сварном соединении. При вылете проволоки более 30 мм невозможно корректно настроить и выдержать заданное напряжения на дуге.When the wire sticks out more than 30 mm, there is insufficient protection of the weld pool from oxygen, which also leads to the formation of porosity in the welded joint. When the wire overhangs more than 30 mm, it is impossible to correctly adjust and maintain the specified voltage on the arc.
Предварительный подогрев основного металла до температуры 75-115°C на расстоянии не более 35 мм от центра сварного шва осуществляется с целью предотвращения появления холодных трещин. Подогрев ниже 75°C не рекомендуется по причине риска не сплавления кромок свариваемых деталей, а также в связи с риском появления холодных трещин. Подогрев выше 115°C не рекомендуется по причине риска перегрева и как следствие повышения погонной энергии в процессе сварки.Preheating of the base metal to a temperature of 75-115°C at a distance of no more than 35 mm from the center of the weld is carried out in order to prevent the appearance of cold cracks. Heating below 75°C is not recommended due to the risk of non-fusion of the edges of the welded parts, as well as the risk of cold cracking. Preheating above 115°C is not recommended due to the risk of overheating and the consequent increase in heat input during the welding process.
Температура между проходами не должна составлять более 190°C по причине роста зерна (особенно в зоне термического влияния), что приводит к ухудшению механических свойств сварного соединения. The temperature between passes should not exceed 190°C due to grain growth (especially in the heat affected zone), which leads to deterioration of the mechanical properties of the welded joint.
Для защиты зоны сварного шва от окисления производят подачу защитного газа с расходом 6-18 л/мин. Подача защитного газа с расходом менее 6 л/мин, как правило, вызывает появление пористости в сварном соединении. Подача защитного газа с расходом более 18 л/мин может вызывать завихрения сварочной ванны и ухудшение качества сварного соединения, а также влечёт чрезмерные затраты на сварочный газ.To protect the weld zone from oxidation, shielding gas is supplied at a flow rate of 6-18 l/min. The supply of shielding gas at a flow rate of less than 6 l/min, as a rule, causes the appearance of porosity in the welded joint. Shielding gas flow rates greater than 18 l/min can cause swirling of the weld pool and deterioration of the weld joint, as well as excessive welding gas costs.
В качестве защитного газа применяют смесь аргона и углекислого газа в соотношении объемных частей (0,7 – 0,9)/(0,3-0,1) соответственно, для минимизации разбрызгивания и более стабильного горения дуги.As a shielding gas, a mixture of argon and carbon dioxide is used in the ratio of volume parts (0.7 - 0.9) / (0.3-0.1), respectively, to minimize spatter and more stable arc burning.
Пример осуществления способа.An example of the implementation of the method.
Было проведено 10 экспериментов сварки различных деталей (предел текучести более 420 МПа), со следующим химическим составом, мас.%:10 experiments were carried out for welding various parts (yield strength over 420 MPa), with the following chemical composition, wt.%:
Углерод 0,1 – 0,13 Carbon 0.1 – 0.13
Во всех случаях (8 экспериментов), когда параметры сварки удовлетворяли заявляемым, свойства сварного шва отвечали требуемым качественным характеристикам. В двух экспериментах, когда ряд параметров сварки выходили за рекомендованные диапазоны, наблюдалось ухудшение качества сварного шва и снижение его механических характеристик. In all cases (8 experiments), when the welding parameters met the declared ones, the properties of the weld corresponded to the required quality characteristics. In two experiments, when a number of welding parameters went beyond the recommended ranges, a deterioration in the quality of the weld and a decrease in its mechanical characteristics were observed.
Таким образом, разработанный способ сварки плавящимся электродом высокопрочных сталей позволяет получать сварные соединения с высоким качеством сварного шва.Thus, the developed method of consumable electrode welding of high-strength steels makes it possible to obtain welded joints with a high quality of the weld.
Claims (10)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773480C1 true RU2773480C1 (en) | 2022-06-06 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2800138C1 (en) * | 2022-09-05 | 2023-07-19 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for producing a welded joint of structural steel |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6501049B2 (en) * | 2001-01-23 | 2002-12-31 | Lincoln Global, Inc. | Short circuit arc welder and method of controlling same |
| RU2233211C1 (en) * | 2003-05-27 | 2004-07-27 | Томский политехнический университет | Welding method |
| RU2250157C2 (en) * | 2003-01-04 | 2005-04-20 | Липецкий Государственный Технический Университет (Лгту) | Method for welding with use of consumable electrode |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6501049B2 (en) * | 2001-01-23 | 2002-12-31 | Lincoln Global, Inc. | Short circuit arc welder and method of controlling same |
| RU2250157C2 (en) * | 2003-01-04 | 2005-04-20 | Липецкий Государственный Технический Университет (Лгту) | Method for welding with use of consumable electrode |
| RU2233211C1 (en) * | 2003-05-27 | 2004-07-27 | Томский политехнический университет | Welding method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Сварка в машиностроении. Справочник, т.2// Под ред. А.И.АКУЛОВА. М.: Машиностроение, 1978, с.107, 108, табл.20. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2800138C1 (en) * | 2022-09-05 | 2023-07-19 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for producing a welded joint of structural steel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4857015B2 (en) | Gas shielded arc welding flux cored wire and welding method | |
| US4020312A (en) | Method of manufacturing thick, high-strength steel pipe for low temperature service | |
| US5744782A (en) | Advanced consumable electrodes for gas metal arc (GMA) welding of high strength low alloy (HSLA) steels | |
| KR101888780B1 (en) | Vertical narrow gap gas shielded arc welding method | |
| WO1997032684A9 (en) | Consumable electrodes for gma welding of hsla steels | |
| CN108526750A (en) | A kind of high-strength and high ductility high-nitrogen austenitic stainless steel welding wire and preparation method thereof | |
| CN111448029A (en) | Gas-shielded arc welding wire and gas-shielded arc welding method | |
| JP2007290016A (en) | Weld metal having excellent toughness and sr (stress relief) cracking resistance | |
| CN112512742B (en) | Solid welding wire and method for manufacturing welded joint | |
| RU2773480C1 (en) | Consumable electrode welding method | |
| KR101568517B1 (en) | Solid wire for gas-metal arc welding | |
| JP5080748B2 (en) | Tandem arc welding method | |
| JP4486528B2 (en) | Electrogas arc welding method with excellent brittle fracture resistance of welds | |
| JP4948710B2 (en) | Welding method of high-tensile thick plate | |
| RU2800138C1 (en) | Method for producing a welded joint of structural steel | |
| CN109967840B (en) | Steel Q420GJD submerged arc automatic welding process for building structure | |
| JP5280060B2 (en) | Gas shield arc welding method | |
| JP2023504413A (en) | Stainless steel welding wire used in LNG tank manufacturing | |
| KR20170082304A (en) | Titania Based Flux Cored Wire of Gas Shielded Arc Welding for excellent hot crack resistance according to high heat input | |
| JP6881616B2 (en) | Manufacturing method of vertical narrow groove welded joint and vertical narrow groove welded joint | |
| JPH03281089A (en) | Welding alloy improved for material with high yield strength, and welding method therefor | |
| CN114850627B (en) | Flux-cored wire, weld metal, gas shielded arc welding method, and method for manufacturing welded joint | |
| CN114535847B (en) | Method for welding ultra-high-strength steel by adopting double-electrode MAG | |
| WO2023095477A1 (en) | Method for producing laser/arc hybrid welded joint | |
| KR102127692B1 (en) | Gouging method of nickel steel with reduced magnetization |