SU1567346A1 - Порошкова проволока дл сварки атмосферокоррозионностойких сталей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к материалам дл  электродуговой сварки и может быть использовано дл  механизированной сварки атмосферокоррозионных сталей типа 10ХНДП, 10ХСНД, 15ХСНД. Цель изобретени  - повышение стабильности перехода легирующих металлов в сварной шов и увеличение его коррозионной стойкости. Порошкова  проволока состоит из низкоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей компоненты при следующем соотношении, мас.%: ферросилиций 1 - 2

ферротитан 2 - 6

ферромарганец 2 - 4

фторид щелочноземельного металла 18 - 20

карбонаты 9 - 12

диоксид циркони  или титана 14 - 20

гематит 2 - 6

порошок атмосферокоррозионностойкой стали 20 - 50

порошок магнитов "альнико" 2 - 10. Коэффициент заполнени  порошковой проволоки составл ет 26,5 - 31,5%. В качестве порошков магнитов "альнико" используют порошки марки ММК-6 состава, мас.%: AL 9

NI 19

CO 15

CU 4

NB 0,3

основа - железо или ММК-10 состава, мас.%: AL 7,5

NI 14

CO 34

CU 3,5

TI 5,5

NB 0,3

основа - железо. В качестве фторидов металлов используют фторид кальци  и фторид магни , в качестве карбонатов - карбонаты магни  и кальци . Компонентом, содержащим диоксид циркони  или диоксид титана, вз т циркон (ZRSIO₄) и ильменит (TIFEO₃). Введение легирующих элементов в виде атмосфернокоррозионностойкой стали и порошка магнитов в "альнико", имеющих одну температуру плавлени  и одинаковые термодинамические услови  перехода легирующих в сварной шов, позвол ет стабилизировать переход легирующих. Порошок магнитов "альнико" повышает коррозионную стойкость сварного шва за счет микролегировани  кобальтом и ниобием. Ниобий также образует в сварном шве гидриды с водородом, что увеличивает сорбционную способность водорода. 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к материалам дл  электродуговой сварки и может быть использовано дл  механизиро

ванной сварки атмосферокоррозионно- стойкнх сталей типа 1()|| П, 10ХСНД, 15ХСНД и других.

Цель изобретени  - повышение стабильности перехода легирующих металлов и сварной шов и увеличение его коррозионной стойкости.

В качестве порошка магнитов лпь- ннко может быть использован магнитный порошок ГОСТ 1 5546-68, марки ММК-6 с ос та т, мае. 7: Л 9, Ni 19; Со 15; Си ; Nh 0,3, или ММК-10 состава , мас.%: А 7,5; Ni 14, Со 34; Си 3,5, TL ,5, Nb 0,3 (основа порошков железо). R качестве порошков атмосферокоррозионностойкой стали могут быть использованы порошки из стали 10Х11ДП, 15ХСНД, 10ХСНД или из высоколегированных стапей по ГОСТ 13084-67.

В качестве фторида щелочноземельного металла использован фторид кальци  (CaTip) и фторид магни  (МрГ). Компонентом, содержащим диоксид циркони  или  иоксид титана, вз т циркон (X. (jSiO/j) и ильменит (TiFeOj) . В качестве карбонатов испо гьзопан клрбонат магни  (Mp.COj) или карбонат кальци  (СаГ.Оо, ) .

Температура плавлени  ферросппа- вов, чистых. металчоч и оьсидов резко отличаетс  друг от дру,ч. Если же все легирукиние члементы ввод тс  в одной форме - в виде сплава, имеющег одну температуру плавлени , котора  всегда ниже, чем исходных компонентов , то обеспечиваютс  одинаковые термодинамические услови  перехода легирующих в шов. Таким образом, стабилизируетс  переход легирующих в шов в процессе сварки и уменьшаютс  их потери от перегрева. Поэтому предлагаетс  вводить легирующие элементы вли ющие на стойкость к атмосферной коррозии, в виде порошков атмосферо- стойкой стали и магнитов альнико (т.е. в виде fплавов этих элементов на основе железа).

Массова  дол  этих порошков в шихте составл ет 22-60% (т.е. это основа шихты), что обеспечивает стабильный уровень легировани  при любом режиме сварки.

Легирующие метатшы наход тс  в шихте проволоки, если их вводить в виде порошка стали или порошка магнитов альнико при одинаковой насыпной массе и плотности, что частично исключает вли ние неравномерности коэффициента заполнени  проволоки на переход легирующих металлов в шов

5

0

5

0

5

0

5

+ Me МеО+ Нг затем Н Г1

Кроме того, введение порошка магнитов альнико обеспечивает повышение коррозионной стойкости металла шва. Такой эффект объ сн етс  наличием в нем кобальта и ниоби , микро- легирование которыми в найденных концентраци х в определенном соотношении с другими легирующими металла повышает коррозионную стойкость шва.

Коррози  и охрупчивание металла шва возникают также из-за растворенного в нем водорода.

Одним из основных источников поступлени  водорода в ферросплавы и металл шва  вл етс  влага шихтовых материалов. Взаимодействие вод ного пара с металлом в общем виде можно представить следующими реакци ми: HtO 2 ll,l,

Введение ниоби  несколько повышает растворимость водорода (0,37 Nb увеличивают растворимость водорода в железе на 1,8 см3) 100 г при РНа 101325 Па). Ниобий с водородом образует гидриды, поэтому добавление ниоби  увеличивает сорбционную способность водорода.

Кобальт слабо уменьшает растворимость водорода, его содержание до 3 мас.% снижает растворимость водорода до 0,2 см3/100 г.

Ниобии увеличивает подвижность водорода , поэтому его добавление снижает содержание диффузионно подвижного водорода, а следовательно, водородную хрупкость. Таким образом, предлагаемый состав обеспечивает достижение положительного эффекта, заключающегос  в повышении стабильности перехода легирующих элементов в шов и его коррозионной стойкости при использовании дл  изготовлени  оболочки вместо дефицитной ленты из малоуглеродистой стали марки 08 КП по ГОСТ 503-71 сечением 0,3 12 мм, недефицитной ленты из стали марки 08 КН сечением 0,5 ч 1 2 мм по ГОСТ 19851-74.

Выли изготовлены смеси шихты порошковой проволоки.

В табл. 1 приведены конкретные примеры составов шихты проволоки.

Каждый вариант смеси использовали дл  изготовлени  порошковой проволоки диаметром 2,2 мм трубчатой конструкции с коэффициентом заполнени 

29+2,5. И ьлчегтне оболочки при изготовлении порошковой проволоки примен ли ленту из стали марки 08KII размером 0,3 12 мм по ГОСТ 19851-74.

Испытание изготовленных вариантов проволок с составами игихты, приведенными в табл. 1, на стабильность перехода легирующих в шов проводили путем наплавки на пластины размером 350 150 10 мм из стали 10ХНДП. В качестве оборудовани  дл  сварки примен ли выпр митель ВДУ-506 со сварочным полуавтоматом типа А-765 (ПДО-517). Наплавку выполн ли на ре- жимах: ток сварки 90-300 А, напр жение дуги 24-28 В. Пробы на химический анализ содержани  легирующих металлов отбирали из последующего сло  восьмислойной наплавки.

Анализ металлов дл  повышени  надежности выполн ли параллельно двум  методами: атомной абсорбцией и фотометрией .

Результаты стабильности перехода легирующих в шов приведены в табл. 2.

Результаты исследований предлагаемой порошковой проволоки на стабильность перехода легирующих в шов по- казали, что колебание их содержани  в два раза ниже, чем известной порошковой проволоки. Сравнительные испытани  на коррозионную стойкость металла наплавки проводили по потере массы на единицу площади поверхности в соответствии с ГОСТ 9.908-85. Потерю массы на единицу площади поверхности Дп, кг/м2, вычисл ли по формуле

Дт ,

где т0 - масса образца до испытаний,

кг 45

mt - масса образца после испытаний и удалени  продуктов коррозии, кг ,

S - площадь поверхности образца , м2 .50 Удаление продуктов коррозии выполн ли в соответствии с ГОСТ 9.907-83.

Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Ускоренные испытани  стойкости сварных соединений проводили в услови х , имитирующих воздействие слабоагрессивной промышленной атмосферы.

5

10 15 20

5

30 ,- 40

45

50

5

Испытани  наржштов порошковой проволоки СтлО;;. 1) покачали, что введение и состав шихты порошка кор- розионностойкой стали более 50 мае.Я резко ухудшает формирование шва. Содержание порошка стали менее 20 мас.% не позвол ет легировать шов до необходимого уровн , а более 50 мас.% ухудшает стабильность перехода легирующих металлов в сварной шов. Введение порошка магнитов аль- нико более 10 мас.% ухудшает механические свойства металла шва, а содержание менее 2 мас.% не оказывает вли ние на повышение коррозионной стойкости шва.

Предлагаема  порошкова  проволока , облада  повышенной коррозионной стойкостью, стабильньм и равномерным переходом легирующих металлов в шов, необходима дл  механизированной сварки в различных област х промышленности при изготовлении из атмос- феростойкой стали железнодорожных вагонов, автомобипей, конструкций машин, мостов, резервуаров дл  хранени  жидкостей, стальных и дымовых труб, теплообменников, судов, мачт радиостанции и др.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Порошкова  проволока дл  сварки атмосферокоррозионностойкнх сталей, состо ща  из низкоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты , содержащей ферросилиций, ферро- титан, ферромарганец, фторид щелочноземельного металла, карбонаты, отличающа с  тем, что, с целью повышени  стабильности перехода легируюпдих металлов в сварной шов и увел гчени  его коррозионной стойкости , шихта дополнительно содержит диоксид циркони  или титана, гематит, порошок атмооферокоррпчионностойкой стали и порошок магнитов альнико при следующем соотношении компонентов , мас.%:

   Ферросилиции1-2

   Ферротитан2-6

   Ферромарганец2-4

   Фторид щелочноземельного металла18-20 Карбонаты9-12 Диоксид циркони  или титана 14-20

   Гематш2-6

   Порошок  тмосферокоррочиотюстойкои стали20-50

   Порошок магниюн альмико -10

   причем кочЛЛициРнт чапочнени  порош- ковой проволоки составл ет 26,5-31,5%

   Таблица 1

   Ферросилиций

   Ферротитан

   Ферромарганец

   Фторид щелочноземельного

   металла

   СаГ«2

   Mgr-l Карбонаты

   СаСО.,

   МР,СОЗ

   Компоненты с диоксидом циркони  или титана ZrSi04

   0,5 1,0 1,5 2,0 1,0 1,5 2,0 2,5 I 2 А 6 2 4 6 7 1 2342345

   17 18 19 20

   7,0 9 10,5 12

   18 19 20 21

   9 10,5 12 13,5

   TiFeO

   3

   Гематит

   Порошок атмосферокоррозионностоикой стали

   10ХНДП

   ПХНЗМ

   Порошок магнитов аль- нико

   ММК-6

   ММК-10

   11 14 17 20

   -141720 22

   12462468

   60,5 50 35 20

   12610

   5035 2010

   261011

   Порошкова  проволока

   Колебани  содержани  легирующих, мас.% Никель Хром Медь

   18 19 20 21

   9 10,5 12 13,5

   5035 2010

   261011

   Таблица 2

   Прототип

   Предлагаема  1 2 3 4 5 6 7 8

   Составитель Н.Гершанова Редактор Н.Киштулинец Техред Л.Олш шык Корректор М. Мароши

   Заказ 1288

   Тира 647

   ВНИИПИ Государственного комитета по ичобретени м и открыти м при ГКНТ СССР IHOJ1), Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/-)

   Производственно-и-зда i ельскии ьимгчпыг Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

   1567346

   Т а б л и ц а 3

   300 260

   220 210 205

   240 210 275 250

   Подписное