SU1009679A1

SU1009679A1 - Charge for powder wire

Info

Publication number: SU1009679A1
Application number: SU813381493A
Authority: SU
Inventors: Игорь Константинович Походня; Владимир Николаевич Головко; Анатолий Владимирович Гуляр; Александр Иванович Удод
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Тяжелого Машиностроения
Priority date: 1981-12-10
Filing date: 1981-12-10
Publication date: 1983-04-07

Abstract

ШИХТА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ преимущественно дл сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого газа, содержаща рутиловый концентрат, ферромарганец , ферросилиций, нефелиновый концентрат, плавиковый шпат, окись алюмини , железный порршок, о т л и-чающа с тем, что, с целью повышений механических свбйств - сварного шва при отрицательных температурах , шихта дополнительно содержит молибден, а окись алюмини введена в виде электрокорунда при следующем соотношении компонентов (весД ): Рутиловый концентрат 4,4-10,3 Плавиковый шпат / 1,5-3,5 Нефелиновый концентрат0 ,6-1,2 Электрокорунд 2,9-4,1 Ферромарганец 5,3-7,5 Ферросилиций 1,0-2,5 (Л Молибден Оу6-1,9 Железный порошок ОстальноеPOWDER WIRE CHARGE predominantly for welding low-carbon and low-alloy steels in carbon dioxide containing rutile concentrate, ferromanganese, ferrosilicon, nepheline concentrate, fluorspar, aluminum oxide, iron powder, about 100% of a limestone, etc. The conditions of the weld are at low temperatures, the mixture additionally contains molybdenum, and alumina is introduced in the form of electrocorundum with the following ratio of components (weightD): Rutile concentrate 4.4-10.3 Fluorspar / 1.5-3.5 Nepheline concentrate0, 6-1.2 Electrocorundum 2.9-4.1 Ferromanganese 5.3-7.5 Ferrosilicon 1.0-2.5 (L Molybdenum Oy6-1.9 Iron Powder Rest

Description

соwith

О)ABOUT)

со Изобретение относитс к сварочны материалам, а именно к шихте порошковых проволок дл сварки низкоугле родистых и низколегированных сталей в среде защитных газов. Известна шихта порошковой прово . локи дл сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде защитных газов Cl 1 содержаща следующие компоненты .|): Рутиловый концентрат 22-i2 15-18 Ферромарганец 1,5-3 Ферросилиций Кремнефтористый натрий . Магнезит Электрокорунд 2-7 Никель Железный порошок Остальное Однако указанный состав шихты не обеспечивает необходимого уровн ударной в зкости сварного шва при работе сварных соединений в услови х отрицательных температур. Известна также шихта порошковой проволоки 23 дл сварки низкоуглеродистых сталей в среде защитных газов, содержаща следующие компоненты- (.весД) 1 ,,3 Рутиловый концентрат Флюоритовый концент0 ,3-1,2 рат Нефелиновый концент1 .,5 рат 1.2-2,if Глинозем 5,9-8,9 Ферромарганец Ферросилиций 1,2-2,9 Железный порошок Остальное Проволока, содержаща металличес кую оболочку и сердечник, который изготовлен из шихты указанного состава , успешнопримен етс дл сварк металлоконструкций. Однако она не обеспечивает требуемого уровн удар ной в зкости металла швов, работающих в услови х знакопеременных нагр зок при температурах ниже -50 С (в услови х Крайнего Севера). Целью насто щего изобретени вл етс повышение механических свойс металла швов в области отрицательны температур. Поставленна цель достигаетс те что в шихту порошковой проволоки дл сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащую рутиловый концентрат, нефелиновый концентрат , ферромарганец, ферросилиций и железный порошок, плавиковый шпат, окись алюмини , дополнительно введен молибден, а окись алюмини введена в виде электрокорунда при следующем соотношении компонентов 1вес.): Рутиловый концентрат ,4-10,3 .Плавиковый шпат 1, Нефелиновый концентрат0 ,6-1,2 Электрокорунд 2,9-,1 Ферромарганец ,5 Ферросилиций 1,0-2,5 Молибден0,6-1,9 Железный порошок Остальное Исследовани показали, что введение в состав Предлагаемой шихты рутилового концентрата в указанных количествах позвол ет получить в процессе сварки шлак, легко отдел ю11дийс от поверхности сварного шва. Кроме того, указанное содержание рутилового концентрата в составе предлагаемой шихты обеспечивает высокую стабильность горени дуги в процессе сварки. Снижение содержани рутилового концентрата в предлагаемой шихте менее указанного нижнего предела недопустимо , так, как при этом резко нарушаетс стабильность горени дуги, имеет место сильное разбрызгивание электродного металла. Превышение верхнего предела приводит к захлебыванию дуги и ухудшению формировани сварного шва. Содержание в предлагаембй шихте плавикового шпата в указанных количествах позвол ет надежно св зывать водород, большое количество которого находитс в процессе сварки в зоне дуги, в не растворимое в расплавленном металле соединение - фтористый водород. Благодар этому сварной шов содержит незначительное количе.ство водорода и обладает высокой стойкостью к трещинам. Снижение содержани в предлагаемой шихте плавикового шпата менее указанного нижнего предела сопровождаетс увеличением склонности металла швов к трещинам, а также снижением ударной в зкости в области отрицательных температур. Превышение верхнего его предела сопровождаетс увеличением размеров переносимых капель и разбрызгиванием электродного металла. Введение в состав предлагаемой шихты в указанных количествах нефелинового концентрата, содержащего до 15 весД окислов натри и кали , обе печивает в процессе сварки высокую стабильность горени дуги, так как содержа|циес в нем вышеуказанные окислы вл ютс хорошими стабилизаторами . В сочетании с другими компонентами шихты нефелиновый концентрат позвол ет получить шлак с оптимальными свойствами - низкой темпе ратурой плавлени и хорошими рафи-. нирукицйми свойствами. Снижение содержани в шихте нефелинового концентрата менее указанного нижнего предела недопустимо, так как при этом резко нарушаетс стабильность горени дуги, имеет мес то сильное разбрызгивание электродного металлаа Превышение верхнего предела .сопровождаетс ухудшением формировани сварного шва, а также ухудшением газопроницаемости шлаковой корки, в результате чего на по .верхности сварного шв.а образуетс рытвины , Электрокорунд - шлакообразующий материал, - введенный в указанных количествах в состав шихты, благодар высокой температуре плавлени позвол ет в широком диапазоне регулировать в зкость шлака. Снижение содержани в шихте электрокорунда менее указанного нижнего предела сопровождаетс снижением в зкости шлака, В этом случае при многослойной сварке требуетс очистка поверхности каждого после-; дующего шва от шлака, что резко снижает производительность процесса, .Превышение верхнего предела сопровож даетс ухудшением формировани метал ла шва, ухудшаетс отделимость шлаковой корки, возрастает разбрызгивание электродного металла. Количество ферромарганца и ферросилици вз то из расчета--обеспечени высоких механических свойств металла сварног-о шва. Содержание в данной шихте у1 азанных элементов в указанных пределах обеспечивает в процессе сварки высокие механические свойства сварного шва (на уровне электродов типа Э-50А), т.е. вре:менное сопротивление разрыву не менее 50 кгс/мм- , (490МПа), относительное удлинение не менее 20%, ударную в зкость не менее 13 (129 WCM), Снижение содержани ферромарганца и ферросилици ниже указанных пределов приводит к значительному снижению прочности и пластических характеристик сварного шва. Введение этих элементов в количествах, превышающих верхние пределы, приводит к значительному росту прочности сварного шва и снижению его пластичности . Молибден, введенный в указанных количествах в шихту, повышает, ударную в зкость сварного шва в области отрицательных температур. Снижение содержани молибдена ниже нижнего предела снижает ударную в зкость металла шва при отрицательных температурах . Превышение верхнего предела сопровождаетс значительным ростом прочностных характеристик и увеличением разбрызгивани электродного металла в процессе сварки. Было изготовлено три состава шихты дл порошковых проволок диаметром 2,2 мм, условно обозначенных А, -Б, В. Дл изготовлени проволоки использовали стальную ленту марки 08КП размером 0,5x12 мм, составл вшую 66 вес. от общей массы проволоки и имевшую следующий химический состав (вес,): углерод 0,05; марганец 0,20; кремний 0,12; фосфор 0,015; сера - 0,017. Сварку образцов стали ст. 3 размером 300,450.20осуществл ли в нижнем положении полуавтоматическом способом на посто нном токе обратной пол рности ,,. Коэффициент заполнени проволоки составл л 2$. Режимы сварки: сварочный ток kOO-kSQ А, напр жение дуги 30-32 В, В качестве защитной среды были использован углекислый газ, В табл,1 приведены три состава за вленной шихты порошковой проволоки.The invention relates to welding materials, in particular to a mixture of flux-cored wires for welding low angle mastic and low alloy steels in protective gas. Known charge powder provo. Lockers for welding low carbon and low alloy steels in protective gas Cl 1 containing the following components. |): Rutile concentrate 22-i2 15-18 Ferromanganese 1.5-3 Ferrosilicon Cream-sodium fluoride. Magnesite Electrocorundum 2-7 Nickel Iron powder Else However, the indicated composition of the charge does not provide the required level of impact toughness of the weld when the welded joints are operating under conditions of negative temperatures. Also known is the charge of flux cored wire 23 for welding low carbon steels in protective gas containing the following components: (.DesD) 1 ,, 3 Rutile concentrate Fluorite concentrate, 3-1.2 rat Nepheline concentrate1., 5 rat 1.2-2, if Alumina 5.9-8.9 Ferromanganese Ferrosilicon 1.2-2.9 Iron Powder Remaining A wire containing a metallic sheath and core, which is made of a mixture of the specified composition, is successfully used for welding metal structures. However, it does not provide the required level of impact strength of the weld metal operating under alternating load conditions at temperatures below –50 ° C (under the conditions of the Far North). The aim of the present invention is to increase the mechanical properties of the weld metal in the region of negative temperatures. The goal is achieved by the fact that the mixture of flux-cored wire for welding low-carbon and low-alloy steels, containing rutile concentrate, nepheline concentrate, ferromanganese, ferrosilicon and iron powder, fluorspar, aluminum oxide, was additionally introduced molybdenum, and alumina was included in the table. components 1 wt.): Rutile concentrate, 4-10.3. Fluor spar 1, Nepheline concentrate 0, 6-1.2 Electrocorundum 2,9-, 1 Ferromanganese, 5 Ferrosilicon 1.0-2.5 Molybdenum 0.6-1, 9 Iron powder The Else Studies have shown that the introduction of rutile concentrate in the proposed mixture in the specified amounts allows to obtain slag during the welding process, easily separating from the surface of the weld. In addition, the specified content of rutile concentrate in the composition of the proposed mixture provides a high arc stability during the welding process. A decrease in the content of rutile concentrate in the proposed charge less than the specified lower limit is unacceptable, as the arc burning stability is sharply disturbed, there is a strong spattering of the electrode metal. Exceeding the upper limit causes the arc to gag and deteriorate the formation of the weld. The content in the proposed mixture of fluorspar in the specified amounts allows you to reliably bind hydrogen, a large amount of which is in the process of welding in the arc zone, in the compound insoluble in the molten metal - hydrogen fluoride. Due to this, the weld seam contains an insignificant amount of hydrogen and is highly resistant to cracks. The decrease in the content of fluorspar in the proposed mixture to less than the specified lower limit is accompanied by an increase in the tendency of the weld metal to crack, as well as a decrease in toughness at negative temperatures. Exceeding its upper limit is accompanied by an increase in the size of the droplets carried and a splashing of the electrode metal. The introduction of a mixture of nepheline concentrate containing up to 15 ppm of sodium and potassium oxides to the composition of the proposed mixture in both quantities during welding also ensures high arc stability, since the above oxides containing it are good stabilizers. In combination with other components of the mixture, nepheline concentrate produces slag with optimal properties — low melting point and good refining. nirukitsy properties. Reducing the content in the mixture of nepheline concentrate less than the specified lower limit is unacceptable, as the arc burning stability is sharply disturbed, strong electrode metal spraying takes place. Exceeding the upper limit is accompanied by deterioration of the weld formation, as well as deterioration of the gas permeability of the slag crust. on the top of the welded joint, potholes are formed, Electrocorundum - slag-forming material, - introduced in the indicated amounts into the composition of the charge, due to the high mperature melting allows a wide range to adjust the viscosity of the slag. The reduction in the content of the electrocorundum less than the specified lower limit is accompanied by a decrease in the viscosity of the slag. In this case, multi-layer welding requires the cleaning of the surface of each post-; following the seam from the slag, which drastically reduces the productivity of the process. Exceeding the upper limit is accompanied by a deterioration in the formation of the metal of the seam, the separability of the slag crust deteriorates, and the sputtering of the electrode metal increases. The amount of ferromanganese and ferrosilicon is taken from the calculation - to ensure high mechanical properties of the weld-on metal. The content of these elements in this mixture within the specified limits provides, during the welding process, high mechanical properties of the weld (at the level of E-50A type electrodes), i.e. temporary tensile strength of at least 50 kgf / mm- (490 MPa), relative elongation of at least 20%, impact strength of at least 13 (129 WCM), a decrease in the content of ferromanganese and ferrosilicon below the specified limits leads to a significant decrease in strength and plastic weld characteristics. The introduction of these elements in quantities exceeding the upper limits leads to a significant increase in the strength of the weld and a decrease in its plasticity. Molybdenum, introduced into the charge in the specified amounts, increases the impact strength of the weld in the region of negative temperatures. Lowering the molybdenum content below the lower limit reduces the toughness of the weld metal at low temperatures. Exceeding the upper limit is accompanied by a significant increase in strength characteristics and an increase in electrode metal sputtering during the welding process. Three compositions of the mixture for flux-cored wires with a diameter of 2.2 mm, conventionally designated A, B, B, were manufactured. For the manufacture of wire, a steel strip of grade 08KP 0.5x12 mm in size was used, which was 66 wt. of the total mass of the wire and having the following chemical composition (weight,): carbon 0.05; manganese 0.20; silicon 0.12; phosphorus 0.015; sulfur - 0,017. Welding steel samples Art. 3 with a size of 300,450.20 was carried out in the lower position in a semi-automatic manner at a direct current of reverse polarity,. The wire fill factor was $ 2. Welding modes: welding current kOO-kSQ A, arc voltage 30-32 V, Carbon dioxide gas was used as a protective medium. Table 1 shows three compositions of the claimed powder flux of the cored wire.

Рутиловый концентратRutile concentrate

Нефелиновый концент6 ,7Nepheline concentrate 6, 7

10,310.3

Образцы швов подвергали механичесКИМ испытани м на ударную в зкость, относительное удлинение и временное „ сопротивление разрыву, а также физико-химическому анализу дл определени содержани газов-- кислорода, азота и водорода - в наплавленном металле. 1еханические испытани металла сварного шва проводили известными методами, Содержание кислорода, азота и остаточного водорода в наплавленном металле определ ли известным методом вакуум-плавки.Samples of welds were subjected to mechanical tests for impact strength, relative elongation and temporary tensile strength, as well as physical and chemical analysis to determine the content of gases — oxygen, nitrogen and hydrogen — in the weld metal. Mechanical testing of the weld metal was performed by known methods. The content of oxygen, nitrogen and residual hydrogen in the weld metal was determined by the known method of vacuum melting.

520-5 0 24-27 70-80 520-5 0 24-27 70-80

А Б В 560-580 180-200 90-130 520-610 2Ц-26 150-170 60-80 прото5 0-560 26-30 160-170 тип Г2аA B B 560-580 180-200 90-130 520-610 2Ts-26 150-170 60-80 proto5 0-560 26-30 160-170 type G2a

50-60 80-120 70-110 60-80 60-70 50-60 80-120 70-110 60-80 60-70

8-9 - Дл иллюстрации преимущества порошковых проволок, сердечники которых изготовлены из шихты согласно изобретению, приводим сравнительные результаты механических испытаний металла сварных швов, а также сравнительные результаты физикохимического анализа содержани газов в наплавленном металле с аналогичными результатами, достигаемыми при использовании известного тех-нического решени С j, прин того за прототип. Результаты испытаний приведены в табл. 2 и 3. 80-120 70-110 30-358-9 - To illustrate the advantages of flux-cored wires, the cores of which are made of the charge according to the invention, we present the comparative results of mechanical tests of the weld metal, as well as the comparative results of the physicochemical analysis of the gas content in the weld metal with similar results obtained using the well-known technical solution. With j, taken as prototype. The test results are shown in Table. 2 and 3. 80-120 70-110 30-35

А Б ВA B C

прототип 21prototype 21

0,050 0,008 2,0 Данные исследований показывают, что сварные швы, полученные при использовании порошковых проволок с малоуглеродистой стальной оболочкой, шихта которых изготовлена согласно изобретению при коэффициенте заполнени 25, обладают в сравнении с прототипом, прин тым за базовый объект , более высокими механическими свойствами, особенно ударной в зкостью , при работе в отрицательных тем , а также стойкостью к хо лодным трещинам. Это способствует по вышению качества сварных конструкций0.050 0.008 2.0 Research data show that the welds obtained using flux-cored wires with a low-carbon steel sheath, the charge of which is made according to the invention with a filling factor of 25, have higher mechanical properties than the prototype, taken as the basic object, especially toughness, when working in negative topics, as well as resistance to cold cracks. This contributes to an increase in the quality of welded structures.

Таблица 3Table 3

3,0 2,5 3,03.0 2.5 3.0

,0 Указанные порошковые проволоки имеют более высокие технологические показатели в сравнении с прототипом, i именно: способствуют хорошему формированию сварных швов, обеспечивают легкое удаление шлаковой корки, незначительное разбрызгивание электрод ного металла. Наиболее эффекти вно данное изобретение может быть использовано в порошковых проволоках дл автоматической и полуавтоматической многослойной сварки в нижнем, наклонном и горизонтальном на вертикальной плоскости- положени х швов., 0 These flux-cored wires have higher technological characteristics in comparison with the prototype, namely: they contribute to the good formation of welds, provide easy removal of the slag crust, a slight spattering of the electrode metal. Most effectively this invention can be used in flux-cored wires for automatic and semi-automatic multilayer welding in the lower, inclined and horizontal on the vertical plane - the positions of the seams.

Claims

POWDER WIRE MIXTURE mainly for welding low-carbon and low-alloy steels in a carbon dioxide environment, containing rutile concentrate, ferro-manganese, ferrosilicon, nepheline concentrate, fluorspar, aluminum oxide, iron powder, which is melt in order to increase mechanical properties of a weld at low temperatures, the charge additionally contains molybdenum, and aluminum oxide is introduced in the form of electrocorundum in the following ratio of components (wt.%):

Rutile concentrate 4.4-10.3 Fluorspar / 1,5-3,5 Nepheline con centrate 0.6-1.2 Electrocorundum 2.9-4.1 Ferromanganese 5.3-7.5 Ferrosilicon 1 * 0-2.5 Molybdenum 0.6-1.9 Iron powder Rest