SU1232447A1

SU1232447A1 - Electrode coating composition

Info

Publication number: SU1232447A1
Application number: SU843823143A
Authority: SU
Inventors: Наталья Васильевна Ситнова; Анатолий Сергеевич Антошин; Вадим Давидович Тарлинский; Андрей Сергеевич Рахманов; Татьяна Михайловна Евстратова; Валентина Николаевна Ларина
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов
Priority date: 1984-11-28
Filing date: 1984-11-28
Publication date: 1986-05-23

Description

Изобретение относитс к электродуговой сварке, в частности к составам электродных покрытий штучных электродов, предназначенных дл сварки в монтажных услови х надземных трубопроводов из низколегированных хладостойких сталей, сооружаемых в климатических районах с низкой сезонной температурой, а также трубопроводов охлажденного природного газа и других конструкций, эксплуатируемых при температурах до минус 80°С. .The invention relates to electric arc welding, in particular, to the compositions of electrode coatings of stick electrodes, intended for welding under the assembly conditions of above-ground pipelines of low-alloyed cold-resistant steels, constructed in climatic regions with low seasonal temperature, as well as of refrigerated natural gas pipelines and other structures used in temperatures up to minus 80 ° C. .

Целью изобретени вл етс повышение работоспособности сварных соединений низкотемпературных трубопроводов и других конструкций из ста- ЛЕЙ с нормативным пределом прочности до 490 МПа, эксплуатируемых при температуре до -80 с путем увеличени ударной в зкости наплавленного металла при одновременном улучшении сва- рочно-технологических свойств,The aim of the invention is to increase the performance of welded joints of low-temperature pipelines and other steel structures with a standard strength limit of up to 490 MPa, operated at temperatures up to -80 s by increasing the impact strength of the weld metal while improving the welding properties;

Электроды с предлагаемьм покрытием изготавливают посредством нанесени на проволоку Св - 08ГС.Electrodes with the proposed coating are made by applying Sv-08GS to the wire.

В предлагаемом составе окись никел введена в совокупности с иттриевым концентратом и петалитрм и в этой совокупности обеспечивает повышение ра- ботоспособности сварных соединений низкотермературных конструкций из сталей с нормативньм пределом прочности до 490 МПа.In the proposed composition, nickel oxide was introduced in conjunction with yttrium concentrate and petalitems and, in this combination, provides an increase in the performance of welded joints of low-temperature structures made of steel with a standard strength limit of 490 MPa.

Окись никел способствует мелкокапельному переносу металла в дуге при использовании в качестве электродного стержн раскисленной кремне- марганцовистой проволоки за счет интенсификации химико-металлургических реакций в процессе нагрева и расплавлени электрода, св занных с выделением свободного кислорода.Nickel oxide contributes to small-scale metal transfer in the arc when deoxidized silica-manganese wire is used as an electrode rod due to the intensification of chemical and metallurgical reactions in the process of heating and melting of the electrode associated with the release of free oxygen.

Образующа с при этом закись никел практически полностью восстанавливаетс до никел в сварочной ванне и легирует наплавленный металл,The resulting nickel oxide is almost completely reduced to nickel in the weld pool and alloy the weld metal,

Иттриевый концентрат, представл ющий собой смесь окислов иттри , цери , неодима, лантана и празеодима, способствует повьш1ению ударной в зкости наплавленного металла за счет измельчени структуры, вызванного образованием дополнительных центров при кристаллизации в ванне расплавленного металла в виде окислов. Окислы цери , неодима и лантана способствуют уменьшению сцеплени шлака с наYttrium concentrate, which is a mixture of oxides of yttrium, cerium, neodymium, lanthanum and praseodymium, helps to increase the toughness of the weld metal due to the grinding of the structure caused by the formation of additional centers during the crystallization in the molten metal bath as oxides. The oxides of cerium, neodymium and lanthanum help reduce slag bonding to

1515

3244732447

плавленным металлом, что имеет особое значение дл хорошей отделимости шлака из разделки кромок. Восстановление в дуге иттри , обладаюшего малым по-. 5 тенциалом ионизации, способствует устранению стартовой пористости при зажигании дуги.fused metal, which is of particular importance for the good separability of the slag from the cutting edge. Recovery in the arc yttri, possessing a small-. 5 ionization potential, helps to eliminate the starting porosity when the arc is ignited.

Введение в предлагаемый состав петалита, представл ющего собой алю- 10 мосиликат лити , обеспечивает переход в ванну расплавленного металла лити , который интенсифицирует процессы раскислени , снижает в зкость и поверхностное нат жение , способствует удалению неметаллических включений и газов, Кроме этого, рафинирующее действие лити способствует очистке границ зерен. В результате повышаетс металлургическое качеIntroduction to the proposed composition of petalite, which is lithium alumino silicate, provides a transition to the molten metal bath of lithium, which intensifies the processes of deoxidation, reduces viscosity and surface tension, promotes the removal of nonmetallic inclusions and gases. In addition, the refining effect of lithium contributes cleaning grain boundaries. As a result, the metallurgical quality rises.

ство наплавленного металла и, как следствие, ударна в зкость наплавленного металла при отрицательных температурах.the deposited metal and, as a result, the impact strength of the deposited metal at negative temperatures.

Одновременно петалит способствует повьш1ению жидкотекучести шлака при температуре плавлени металла и улучшает услови смачивани на границе сплавлени шва с осиовиым металлом. В результате резко снижаетс количество неметаллических включений на границе сплавлени при заполнении разделки.At the same time, petalite helps to increase the fluidity of the slag at the melting temperature of the metal and improves the wetting conditions at the interface between the weld and the axis metal. As a result, the number of non-metallic inclusions at the fusion boundary when filling is sharply reduced.

В лабораторных услови х изготовл ют и испытьюают 14 составов покрыти (табл. 1) ,в том числе два известных сос- ,тава (1 и 2) .Компоненты смешивают в смесителе до получени однородной обмазочной массы покрыти . В качестве св зующего при изготовлении электроUnder laboratory conditions, 14 coating compositions were prepared and tested (Table 1), including two well-known so-tavs (1 and 2). The components are mixed in a mixer until a uniform coating weight is obtained. As a binder in the manufacture of electro

дов используют натриевое жидкое стекло плотностью 1,49-1,50 г/см .Dov use sodium liquid glass with a density of 1.49-1.50 g / cm.

Покрытие нанос т методом опрессов- ки на проволоку Св-08ГС диаметром 3 и 4 мм. Толщина покрыти на сторону составл ет 0,8-1,1 мм. Электродами с покрытием предлагаемого состава производитс сварка пластин и труб толщиной 10-12 мм из сталей 06Г2АЮ, 09Г2С, 06Г2НАБ.The coating was applied by pressing on Sv-08GS wire with a diameter of 3 and 4 mm. The thickness of the coating per side is 0.8-1.1 mm. The coated electrodes of the proposed composition are used to weld plates and pipes with a thickness of 10–12 mm from 06G2AYU, 09G2S, 06G2NAB steel.

В табл.2 и 3 приведены химический состав и механические свойства наплавленного металла, характеризующие известные и предлагаемые составы покрыти .Tables 2 and 3 show the chemical composition and mechanical properties of the deposited metal, which characterize the known and proposed coating compositions.

Введение в покрытие одной окиси никел (состав 3 оказьгоает положительное вли ние на сварочно-технологические свойства электрода и уро25The introduction of nickel oxide into the coating (composition 3 has a positive effect on the welding-technological properties of the electrode and level

вень механических свойств наплавленного металла. Однако не удаетс полностью устранить пористость при зажигании дуги и не обеспечиваетс стабильность значений ударной в зкости . 5 при температуре минус 60 - 80 С.a lot of mechanical properties of the weld metal. However, it is not possible to completely eliminate the porosity when the arc is ignited and the toughness values are not stable. 5 at a temperature of minus 60 - 80 C.

Иттриевый концентрат (состав 4) способствует устранению стартовой пористости при зажигании дуги и обеспечивает стабильное горение дуги to при случайных ее удлинени х, неизбежных в монтажных услови х. Кроме того, наблюдаетс существенное измельчение зерна в структуре наплавленного металла , способствующее повышению удар- 5 ной в зкости при отрицательных тем-, пературах, но ее уровень не достигает требуем1.тх значений при температуре минус 60 - 80°С.Yttrium concentrate (composition 4) helps to eliminate the starting porosity when the arc is ignited and ensures stable arc burning with occasional elongations, which are unavoidable in installation conditions. In addition, there is a significant grinding of grain in the structure of the deposited metal, which contributes to an increase in impact viscosity at negative temperatures, but its level does not reach the required values at minus 60 - 80 ° C.

Введение петалита (состав 5) спо- 20 собствует снижению в зкости шлака при температуре затвердевани сварочной ванны, что позвол ет устранить неметаллические включени на ранице сплавлени щва с основным металлом. Кроме того, в результате очистки границ зерен от вредных при- месей наблюдаетс повышение межкристаллической прочности, способствующее увеличению ударной в зкости наплавленного металла при отрицательных температурах, однако данный зффект недостаточен дл обеспечени регламентированного уровн ударной в зкости при температуре минус 60-80 С. 35The introduction of petalite (composition 5) contributes to a decrease in the viscosity of the slag at the solidification temperature of the weld pool, which eliminates non-metallic inclusions on the edge of fusion of the pit with the base metal. In addition, as a result of cleaning the grain boundaries from harmful impurities, an increase in intercrystalline strength is observed, contributing to an increase in the toughness of the weld metal at negative temperatures, but this effect is not sufficient to provide a regulated level of toughness at a temperature of minus 60-80 ° C. 35

Предложенные составы покрытий (9-11) гарантируют требуемый уровень ударной в зкости наплавленного металла при температуре до -80 С и обеспечивают комплекс сварочно-техно- 0 логических свойств электрода, позвол ющих выполнить сварочные работы во всех пространственных положени х.The proposed coating compositions (9–11) ensure the required level of impact strength of the deposited metal at temperatures as low as –80 ° C and provide a complex of welding-technological properties of the electrode that allow welding work to be performed in all spatial positions.

При содержании предлагаемых компонентов ниже рекомендуемых пределов 5 (составы 6 - 8) не про вл етс их вли ние на уровень механических свойств наплавленного металла, Ударна в зкость наплавленного металлд недостаточна дл работоспособности 50 при температуре минус 60 - 80 с. Кроме того, не наблюдаетс улучшени сварочно-технологических свойств покрыти . При содержании окиси никел When the content of the proposed components is below the recommended range of 5 (compounds 6–8), their influence on the level of mechanical properties of the deposited metal does not manifest. In addition, there is no improvement in the welding-technological properties of the coating. When the content of nickel oxide

30thirty

тав 7) наблюдаетс пористость пр зажигании дуги.7) porosity is observed when the arc is ignited.

При содержании петалита 2% (с тав З) вследствие недостаточной кости шлака при температуре затв девани сварочной ванны ухудшает формирование шва на границе спла ни с основным металлом.When the content of petalite is 2% (with tav 3), due to insufficient slag bone at the heatsink temperature of the weld pool, the formation of a weld at the boundary of the alloy with the base metal worsens.

Увеличение содержани окиси н выше рекомендуемого предела (сос 12) приводит к интенсивному окис нию кремни и марганца, что сопр даетс снижением прочности напла ного металла ниже 490 МПа при од временном уменьшении ударной в ти при температуре минус 60 - 80An increase in the oxide content above the recommended limit (coke 12) leads to an intensive oxidation of silicon and manganese, which is accompanied by a decrease in the strength of the deposited metal below 490 MPa with a simultaneous decrease in impact at temperatures of minus 60 to 80

При содержании иттриевого кон рата 7% (состав 13) происходит з р знение наплавленного металла н таллическими включени ми, отрица но вли ющими на уровень ударной кости при отрицательных температWhen the content of yttrium con- tract is 7% (composition 13), the deposition of metal is realized by metallic inclusions, which negatively affect the level of impact bone at negative temperatures.

Аналогичное вли ние наблюдает при увеличении содержани петали вьшге рекомендуемого предела (сос 14). A similar effect is observed with increasing loop content above the recommended limit (sos 14).

Таким образом, повышение рабо способности сварных соединений пр температуре эксплуатации до -80 С при одновременном улучшении сваро ко-технологических свойств обеспе ваетс только при комплексном вве нии окиси никел , иттриевого конц рата и петалита при прин том соот шении компонентов в покрытии.Thus, an increase in the workability of welded joints at operating temperatures up to -80 ° C while simultaneously improving the weld-and-technological properties is ensured only with the complex introduction of nickel oxide, yttrium concentrate and petalite with the corresponding components in the coating.

Сварочно-технологические свойс электродов с предлагаемым покрыти наход тс на высоком уровне: обес чиваетс легкое зажигание и стаби ное горение дуги, качественное фо мирование шва, хороша отделимост шлака, в том числе и от кориевог сло . Электроды с предлагаемым по рытием производ т сварку на посто ном токе обратной пол рности во в пространственных положени х,The welding-technological properties of the electrodes with the proposed coating are at a high level: easy ignition and stable arc burning are ensured, high-quality molding of the seam, good separation of slag, including from the coal layer. Electrodes with the proposed digging are made by welding at a direct current of reverse polarity into spatial positions,

Требуемый комплекс механически свойств обусловлен полученным хим ческим составом наплавленного мет ла: углерод - кремний - марганец никель, где содержание этих элеме измен етс в пределах, мас,%: углThe required complex of mechanical properties is determined by the obtained chemical composition of the deposited metal: carbon - silicon - manganese, nickel, where the content of these elements varies by weight,%: coal

27, (состав 6) ухудшаютс услови пе- 55 род 0,07-0,09, кремний 0,26-0,32,27, (Composition 6), the conditions of the type 55: 0.07–0.09 are worse; silicon, 0.26–0.32;

реноса металла и стабильность горени дури. Из-за недостаточного количества иттриевогс концентрата (сое-.metal renos and the stability of burning dope. Due to insufficient yttrievogs concentrate (soya-.

марганец 0,89-1,01, никель 0,98-1 в сочетании с рафинированием и мод фицированием структуры металла. Эmanganese 0.89-1.01, nickel 0.98-1 in combination with refining and modifying the metal structure. Uh

5five

5 five

to 5 to 5

20 520 5

0 0

00

тав 7) наблюдаетс пористость при зажигании дуги.7) porosity is observed when the arc is ignited.

При содержании петалита 2% (состав З) вследствие недостаточной в зкости шлака при температуре затвердевани сварочной ванны ухудшаетс формирование шва на границе сплавлени с основным металлом.When the content of petalite is 2% (composition 3), the formation of a weld at the boundary of fusion with the base metal deteriorates due to the insufficient viscosity of the slag at the solidification temperature of the weld pool.

Увеличение содержани окиси никел выше рекомендуемого предела (состав 12) приводит к интенсивному окислению кремни и марганца, что сопровождаетс снижением прочности наплавленного металла ниже 490 МПа при одновременном уменьшении ударной в зкости при температуре минус 60 - 80 С,An increase in the nickel oxide content above the recommended limit (composition 12) leads to the intense oxidation of silicon and manganese, which is accompanied by a decrease in the strength of the weld metal below 490 MPa while reducing toughness at a temperature of minus 60 - 80 ° C,

При содержании иттриевого концентрата 7% (состав 13) происходит загр знение наплавленного металла неметаллическими включени ми, отрицательно вли ющими на уровень ударной в зкости при отрицательных температурах.When the content of yttrium concentrate is 7% (composition 13), the deposited metal is contaminated with non-metallic inclusions, which negatively affect the level of toughness at negative temperatures.

Аналогичное вли ние наблюдаетс при увеличении содержани петалита вьшге рекомендуемого предела (состав 14). A similar effect is observed with an increase in the content of petalitis above the recommended limit (composition 14).

Таким образом, повышение работо способности сварных соединений при температуре эксплуатации до -80 С при одновременном улучшении свароч- ко-технологических свойств обеспечиваетс только при комплексном введении окиси никел , иттриевого концентрата и петалита при прин том соотношении компонентов в покрытии.Thus, an increase in the working ability of welded joints at the operating temperature up to -80 ° C while simultaneously improving the welding-technological properties is ensured only with the complex introduction of nickel oxide, yttrium concentrate and petalite with a accepted ratio of components in the coating.

Сварочно-технологические свойства электродов с предлагаемым покрытием наход тс на высоком уровне: обеспечиваетс легкое зажигание и стабильное горение дуги, качественное формирование шва, хороша отделимость шлака, в том числе и от кориевого сло . Электроды с предлагаемым покрытием производ т сварку на посто нном токе обратной пол рности во всех пространственных положени х,The welding-technological properties of the electrodes with the proposed coating are at a high level: easy ignition and stable arc burning are ensured, high-quality weld formation, good slag separability, including from the korium layer. Electrodes with the proposed coating are produced by welding with direct current of reverse polarity in all spatial positions,

Требуемый комплекс механических свойств обусловлен полученным химическим составом наплавленного металла: углерод - кремний - марганец - никель, где содержание этих элементов измен етс в пределах, мас,%: углерод 0,07-0,09, кремний 0,26-0,32,The required complex of mechanical properties is determined by the obtained chemical composition of the deposited metal: carbon - silicon - manganese - nickel, where the content of these elements varies within the range, in mass,%: carbon 0.07-0.09, silicon 0.26-0.32,

род 0,07-0,09, кремний 0,26-0,32,genus 0.07-0.09, silicon 0.26-0.32,

марганец 0,89-1,01, никель 0,98-1,61 в сочетании с рафинированием и модифицированием структуры металла. Это .manganese 0.89-1.01, nickel 0.98-1.61 in combination with refining and modification of the metal structure. It .

позвол ет обеспечить гарантированную ла в состо нии после сварки без пос- ударную в зкость наплавленного метал- ледующей термической обработки.it allows to provide guaranteed la in the state after welding without the post-viscosity of the deposited metal-based heat treatment.

Таблица 1Table 1

1one

22

0,06 0,25 0,93 0,09 0,42 1,120.06 0.25 0.93 0.09 0.42 1.12

Таблица 2table 2

0,0140,0160,0140,016

0,0120,0180,0120,018

Продолжение табл./Continued tab. /

Редактор А, ШандорEditor A, Shandor

Составитель Т, АрестCompiler T, Arrest

Техред И.Попович Корректор С. ЧерниTehred I.Popovich Proofreader S. Cherni

Заказ 2729/15Тираж 1001 ПодписноеOrder 2729/15 Circulation 1001 Subscription

ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д.4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4

Продолжение табл.3Continuation of table 3

Claims

COMPOSITION OF ELECTRODE COATING, containing marble, fluorspar, rutile, quartz sand, ferrotitanium and silicocalcium, characterized in that, in order to obtain the toughness of welded joints from steel with a tensile strength of up to 490 MPa at a temperature of -80 and to improve welding and technological properties coatings, the composition additionally contains nickel oxide, yttrium concentrate and petalite in the following ratio of components, wt.%:

Fluorspar 12-18 Quartz pe the juice 5-8 Rutile 5-9 Ferrotitanium 4-6 Silicocalcium 2-4 Nickel oxide 3-5 Yttrium con centrate 21-6 Petalit 3-8 Marble Rest

(6D

1 1232447 ²