SU1673354A1

SU1673354A1 - Composition of electrode coat

Info

Publication number: SU1673354A1
Application number: SU894741579A
Authority: SU
Inventors: Александр Борисович Геллер; Дмитрий Владимирович Витман; Олег Сергеевич Каковкин; Виктор Михайлович Хананов
Original assignee: Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш"
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1989-11-29
Publication date: 1991-08-30

Abstract

Изобретение относитс к сварке, в частности к сварочным материалам, примен емым при ремонтной заварке дефектов, возникающих при монтаже и эксплуатации оборудовани из низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса. Цель изобретени - повышение качества шва при ремонте и наплавке низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса без проведени последующей термической обработки за счет снижени склонности его к порообразованию, повышени механических свойств и улучшение сварочно-технологических свойств электродов. Стержень электрода изготовлен из проволоки Св 08Н60Г8Н7 Т. Состав покрыти содержит, мас.%: мрамор 45 - 50The invention relates to welding, in particular to welding materials used in repair welding of defects arising during installation and operation of equipment from low-alloy heat-resistant steels of pearlitic class. The purpose of the invention is to improve the quality of the seam during the repair and surfacing of low-alloyed heat-resistant steels of pearlitic class without carrying out subsequent heat treatment by reducing its tendency to pore formation, improve the mechanical properties and improve the welding-technological properties of the electrodes. The electrode core is made of wire St 08N60G8N7 T. The composition of the coating contains, in wt.%: Marble 45 - 50

доломит 14 - 17dolomite 14 - 17

цирконовый концентрат 6 - 8zircon concentrate 6 - 8

марганец 2 - 5manganese 2 - 5

никель 1 - 4nickel 1 - 4

пластификатор 0,5 - 1,5plasticizer 0.5 - 1.5

плавиковый шпат - остальное дл получени качественных швов при сварке в различных пространственных положени х между содержанием мрамора, доломита и цирконового концентрата должно быть соблюдено следующее соотношение 1/0,31 - 0,34/ : /1,13 - 0,16/. 4 табл.The fluorspar is the rest to obtain high-quality welds in welding in various spatial positions between the contents of marble, dolomite and zircon concentrate the following ratio 1 / 0.31 - 0.34 / should be observed: / 1.13 - 0.16 /. 4 tab.

Description

Изобретение относитс к сварке, в частности к сварочным материалам, примен емым при ремонтной заварке дефектов, возникающих при монтаже и эксплуатации оборудовани и конструкций из низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса.The invention relates to welding, in particular to welding materials used in repair welding of defects arising during installation and operation of equipment and structures from low alloyed heat resistant steels of pearlite class.

Цель изобретени - повышение качества шва при ремонтной сварке и наплавке низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса без проведени последующей термической обработки за счет снижени склонности к порообразованию в металле шва и повышени его механических свойств, а также улучшение сварочно-технологических свойств электродов при сварке в различных пространственных положени х. Никель в виде металлического никелевого порошка ввод т в указанных пределах дл корректировки температуры плавлени электродного покрыти . При содержании в составе электродного покрыти никел менее 1 мас.% формирование шлаковой корчи не удовлетвор ет услови м сварки в пространственных положени х, особенно в потолочном и горизонтальном положени х: шлак неравномерно укрывает шов, собира сь в капли. При содержании в электродном покрытии никел свыше 4 мас.% увеличиваетс разбрызгивание при сварке.The purpose of the invention is to improve the quality of the weld during repair welding and surfacing of low-alloyed heat-resistant pearlite steels without conducting subsequent heat treatment by reducing the tendency to pore formation in the weld metal and improving its mechanical properties, as well as improving the welding-technological properties of the electrodes during welding in different spatial positions x Nickel in the form of metallic nickel powder is introduced within the limits indicated to adjust the melting point of the electrode coating. When nickel content in the electrode coating is less than 1 wt.%, The formation of slag cramp does not satisfy the welding conditions in spatial positions, especially in the ceiling and horizontal positions: slag unevenly covers the seam, gathering into drops. When nickel content in the electrode coating exceeds 4 wt.%, Welding spatter increases.

оabout

VIVI

со соwith so

(Л(L

ЈьЈ

Мрамор (СаСОз) и доломит (СаМд(СОз)2) ввод т в состав электродного покрыти в качестве газошлакообразующих компонентов Карбониты СаСОз и СаМд(СОз)2 легко диссоциируют при нагревании Температура полой диссоциации мрамора 1100 К доломита 800 К Оба карбоната диссоциируют с образованием соответствующего оксида щелочно-земельного металла, оксида углерода и атома кислорода Интенсивное газовыделение при нагревании создает плотную газовую защиту от атмосферного воздуха путем образовани газовой фазы с высоким парциальным давлением СО и 02 Указанна смесь газов преп тствует проникновению азота воздуха - снижает его парциальное давление в газовой фазе непосредственно примыкающей к сварочной ванне Как известно азот имеющий крайне низкую растворимость в никеле вл етс основным источником порообразовани в сварных швах сплава на никелевой основеMarble (CaCO3) and dolomite (CaMd (CO2) 2) are introduced into the composition of the electrode coating as gas-slag-forming components. CaCO3 carbonate and CaMd (CO2) 2 easily dissociate when heated. The hollow dissociation temperature of marble is 1100 K dolomite 800 K Both carbonates dissociate to form the corresponding alkaline earth metal oxide, carbon monoxide and oxygen atom Intense gas evolution when heated creates dense gas protection from atmospheric air by forming a gas phase with a high partial pressure of CO and 02 Decree This gas mixture prevents the penetration of nitrogen into the air - it reduces its partial pressure in the gas phase directly adjacent to the weld pool. As is well known, nitrogen having an extremely low solubility in nickel is the main source of pore formation in nickel-based alloy welds.

Цирконовыи концентрат введен в электродное покрытие дл повышени пластичности наплавленного металла и стабилизации в зкости шлака при температурах кристаллизации сварочной ванны При содержании цирконового концентрата в электродном покрытии менее 6% снижаетс пластичность металла шва, в частности ударна в зкость, вследствие его зашлаковки , что объ сн етс ухудшением формируе- мости шлаковой корки, привод щее к по влению на поверхности валиков наплавл емого металла березовой коры При содержании цирконового концентрата свыше 8% увеличение в зкости шлака в интервале температур кристаллизации сварочной ванны приводит к формированию выпуклого валика , что отрицательно сказываетс на форме сварного шва и отделимости шлака при сварке в разделкуZirconium concentrate is introduced into the electrode coating to increase the plasticity of the deposited metal and stabilize the viscosity of the slag at the crystallization temperatures of the weld pool. When the zircon concentrate in the electrode coating is less than 6%, the ductility of the weld metal, in particular, toughness decreases, due to its slagging, deterioration of slag crust formation, leading to the appearance of birch bark deposited metal on the surface of the rollers with a zircon concentrate content of more than 8% an increase in the viscosity of the slag in the temperature range of crystallization of the weld pool leads to the formation of a convex bead, which adversely affects the shape of the weld and the separability of the slag during welding

Мрамор (СаСОз). доломит (СаМд(СОз)2 и цирконовый концентрат (Zr02) наход тс в покрытии в соотношении 1 .(0,31 -0,34) (1,13-0,16), т е обеспечиваетс необходима дл проведени качественной сварки в различных пространственных положени х в зкость шлака и температура его затвердени , что позвол ет получить сварной шов правильной формы, без подтеков металла, характерных дл сварных швов металла на никелевой основе. При отклонении от указанного соотношени даже при условии соблюдени пределов состава электродного покрыти поведение шлаковой системы резко мен етс при соотношении (СаСОз) (СаМд(СОз)2 (Zr02) ниже чем 1 031 0 13 шлак становитс жидкотекучим и не обеспечивает формировани валикаMarble (CASOC). dolomite (CaMd (COz) 2 and zircon concentrate (Zr02) are in the coating in the ratio of 1. (0.31 -0.34) (1.13-0.16)), i.e. it is necessary for quality welding in various spatial positions, the viscosity of the slag and its hardening temperature, which allows to obtain a weld of the correct shape, without metal smudges, characteristic of nickel-based welds of the metal.When deviating from the specified ratio even if the limits of the composition of the electrode coating are observed, the behavior of the slag system is sharp varies n and a ratio (CaCOs) (SAMDI (POP) 2 (Zr02) is lower than 1 031 0 13 becomes flowable slag and provides a forming roll

сварного шва при сварке в пространственных положени х при соотношении выше (1 0340 16) шлак становитс излишне коротким , ухудшаетс укрываемость металлаwhen welding in spatial positions at a ratio above (1 0340 16), the slag becomes too short, the concealment of metal deteriorates

шва шлаковой коркой ухудшаетс качество металла сварного шваseam slag crust deteriorates the quality of the weld metal

Марганец в составе высоколегированных хромоникелевых сталей и сплавов на никелевой основе св зывает в тугоплавкиеManganese composed of high-alloyed chromium-nickel steels and nickel-based alloys binds into refractory

0 соединени серу вл ющуюс основной причиной повышенной склонности указанных материалов к образованию гор чих трещин Сера образует в сплавах на никелевой основе легкоплавкую эвтектику Ni NiS, ко5 тора , будучи ликвидирующим соединением , ослабл ет границы зерен металла шва (наплавленного металла) Такие ослабленные границы при наложении напр жений, возникающих при термодеформационномCompound sulfur is the main reason for the increased tendency of these materials to form hot cracks. Sulfur forms a low-melting eutectic Ni NiS in nickel-based alloys, which, being a liquidating compound, weakens the grain boundaries of the weld metal (weld metal). Such weakened boundaries when applied stresses arising during thermal deformation

0 цикле сварки раскрываютс , образу дефекты классифицируемые как гор чие трещины Уровень содержани марганца в наплавленном металле (металла шва), обеспечивающий ею трещиноустойчивость, неThe welding cycle is revealed to form defects classified as hot cracks. The level of manganese content in the weld metal (weld metal), which ensures crack resistance, does not

5 должен быть ниже 7-7 5 мае % Поэтому при содержании марганца в электродном покрытии менее 2 мае % металл шва становитс склонным к образованию гор чих трещин а при содержании марганца более5 should be below 7-7 5% by mass. Therefore, when the content of manganese in the electrode coating is less than 2 may%, the weld metal becomes prone to hot cracks and when the content of manganese is more

0 5 мае % резко ухудшаетс отделимость шлаковой корки вследствие образовани на поверхности наплавл емых валиков оксидной пленки обладающей высокой адгезией к металлической поверхности0 5 May%, the separation of slag crust is sharply deteriorated due to the formation on the surface of the weld rollers an oxide film with high adhesion to the metal surface

5 Дл улучшени реологических свойств обмазочной массы электродного покрыти при механизированном способе изготовлени электродов в электродное покрытие ввод т пластификатор В качестве пласти0 фикатора может быть использован поташ (калий углекислый технический), карбокси- метилцеллюлоза (КЦМ), слюдамусковит или любое другое вещество, используемое в стандартной технологии изготовлени элек5 тродов с фтористо-кальциевым типом покрыти 5 To improve the rheological properties of the coating mass of the electrode coating with the mechanized method of manufacturing electrodes, a plasticizer is introduced into the electrode coating. Potash (technical potassium carbonate), carboxymethylcellulose (CMC), mica or any other substance used in standard technologies for the manufacture of elec trodes with a calcium fluoride coating type

При введении в электродное покрытие менее 0,5% пластификатора масса получаетс излишне жесткой что приводит к резQ кому повышению (на 25-40%) давлени опрессовки При содержании пластификатора более 1.5% обмазочна масса становитс жидкотекучей, что затрудн ет процесс центровки покрыти относительноWhen less than 0.5% plasticizer is introduced into the electrode coating, the mass becomes too hard, which leads to a sharp increase (by 25-40%) of the crimping pressure. With a plasticizer content of more than 1.5%, the abrasive mass becomes fluid, which makes it difficult to center the coating.

5 стержн - одного из важнейших признаков качества электрода5 rods - one of the most important signs of electrode quality

В табл 1 представлены составы покрытийTable 1 presents the compositions of the coatings.

Электроды изготовл ли на электродо- обмазочном прессе модели АОЭ-1 по стандартной технологии, прин той дл электродов с фтористо-кальциевым типом покрыти , стержни электродов - из сварочной проволоки марки Св-08Н60Г8М7Т по ТУ- 14-1-1836 диаметром 4,0 мм. Диаметр калибрующей втулки дл всех вариантов покрыти составл л 6,0 мм. Коэффициент массы покрыти (отношение массы покрыти е массе стержн ) составил 38 + 2%. После естественно сушки при комнатной температуре в течение 18ч электроды прокаливали в камерной электрической печи при 320°С в течение 1.5 ч. Испытани электродов проводили в соответствии с ГОСТ 9466-75.Electrodes were fabricated on an AOE-1 model using an electrodusting press according to a standard technology adopted for electrodes with a calcium fluoride type of coating, the electrode rods were made of welding wire Sv-08N60G8M7T according to TU-14-1-1836 with a diameter of 4.0 mm . The diameter of the gage bushing for all coating options was 6.0 mm. The mass ratio of the coating (the ratio of the mass of the coating to the mass of the rod) was 38 + 2%. After naturally drying at room temperature for 18 hours, the electrodes were calcined in a chamber electric furnace at 320 ° C for 1.5 hours. Testing of the electrodes was carried out in accordance with GOST 9466-75.

Сварочно-технологические свойства электродов с различными вариантами покрытий определ ли с помощью экспертных оценок: три эксперта независимо друг от друга оценивали стабильность горени дуги , отделимость шлака и формирование валика наплавл емого металла и по шкале значимости каждого из этих параметров проставл ли оценки по испытываемому варианту покрыти .The welding-technological properties of electrodes with different coating variants were determined using expert assessments: three experts independently assessed the arc burning stability, slag separability and the formation of the weld metal, and according to the scale of significance of each of these parameters, estimates were made .

Наплавку проводили на тавровый образец из стали 10ГН2МФА в два сло . На этой пробе провер лись как сварочно-технологи- ческие свойства, так и склонность металла, наплавл емого электродами с различными вариантами покрыти , к порообразованию определ ли с помощью балльной шкалы, по которой наличие 10 пор размером более 0,3 мм на участке шва длиной 100 мм оценивали в 5 баллов. Увеличение или уменьшение количества пор на 2 шт, соответственно уменьшали или увеличивали оценку на 0,1 балла.The surfacing was carried out on a T-sample from 10GN2MFA steel in two layers. In this test, both the welding-technological properties and the tendency of the metal deposited by electrodes with different coating variants were checked for porosity by using a point scale according to which the presence of 10 pores larger than 0.3 mm in the weld area 100 mm was rated at 5 points. An increase or decrease in the number of pores by 2 pieces, respectively, decreased or increased the estimate by 0.1 point.

Дл определени механических свойств металла шва сваривали пластины толщиной 18 мм. Механические свойства металла шва (табл.2) определ ли согласно ГОСТ 9466-75, выреза из сварного соединени образцы на раст жение (тип II по ГОСТ 6996-66) и на ударный изгиб (тип VI по ГОСТ 6996-66).To determine the mechanical properties of the weld metal, plates 18 mm thick were welded. The mechanical properties of the weld metal (Table 2) were determined according to GOST 9466-75, the cutout from the welded joint, tensile specimens (type II according to GOST 6996-66) and impact strength (type VI according to GOST 6996-66).

Дл определени склонности к порообразованию тавровый образец подвергали рентгеновскому просвечиванию, и по полученному снимку определ ли количество пор.To determine the tendency to pore formation, the T-sample was subjected to X-ray transmission, and the number of pores was determined from the obtained image.

В табл.3 приведены данные по склонности к порообразованию (режим сварки во всех случа х был посто нным: ток 100- 120 А, напр жение на дуге 23-25 В).Table 3 presents data on the tendency to porosity (the welding mode was constant in all cases: a current of 100-120 A, a voltage across the arc of 23-25 V).

В табл.4 приведены данные по химическому анализу металла, наплавленного электродами с различным составом покрыти . Согласно ГОСТ 9466-75 дл проведени химического анализа производитс Table 4 presents data on the chemical analysis of the metal deposited by electrodes with different coating compositions. According to GOST 9466-75 for chemical analysis is performed

8-слойна наплавка размером 90 х 50 мм. Содержание углерода и серы определ ли химическим путем из стружки, вз той с этой наплавки, кислород и азот определ ли методом вакуумного переплава образцов, остальные элементы определ ли на рентгеноспектральном анализаторе АР 72000.8-layer cladding size 90 x 50 mm. The carbon and sulfur contents were determined by chemical means from chips taken from this surfacing, oxygen and nitrogen were determined by the method of vacuum remelting of the samples, the remaining elements were determined on an X-ray analyzer AR 72000.

Из приведенных результатов видно, чтоFrom the above results it can be seen that

металл, наплавленный электродами с покрытием по составам 1-3, отвечающим пределам содержани и соотношени СаСОз, СаМд(СОзЬ и ZrOa. имеет высокие механические свойства.metal deposited with coated electrodes according to compositions 1-3, corresponding to the limits of content and ratios of CaCO3, CaMd (COZB and ZrOa. has high mechanical properties.

Из табл.2 видно, что пластические свойства - относительное удлинение и ударна в зкость - существенно выше в составах 1, 4 и 5 с оптимальным соотношением компонентов .From Table 2 it can be seen that the plastic properties — relative elongation and impact strength — are significantly higher in formulations 1, 4, and 5 with an optimal ratio of components.

Таким образом, использование электродов с предложенным составом покрыти позвол ет значительно повысить качество металла сварного шва при ремонтной сварке и наплавке низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса без проведени последующей термической обработки .Thus, the use of electrodes with the proposed composition of the coating can significantly improve the quality of the weld metal during repair welding and surfacing of low-alloyed heat-resistant pearlite steels without conducting subsequent heat treatment.

Claims

Invention Formula

The composition of the electrode coating, containing marble, dolomite, fluorspar, manganese, nickel and plasticizer, is so that, in order to improve the quality of the weld metal and use as a rod wire St. 08Н60Г8М7Т during repair welding and surfacing of low-alloyed heat-resistant steels of pearlite class without conducting subsequent heat treatment by reducing its tendency to pore formation, increasing mechanical properties and improving the welding-technological properties of electrodes during welding different spatial positions, the composition further comprises vy zircon concentrate in the following ratio, wt.%:

Marble45-50

Dolomite14-17

Zircon concentrate6-8

Manganese2-5

Nickel1-4

Plasticizer 0.5-1.5

FluorsparEverything,

The ratio between the content of marble, dolomite and zircon concentrate is 1: (0.31-0.34) :( 0.15-0.16).

table 2

Mechanical properties of the weld metal

Evaluation of guarrochno technological properties and propensity to porobrajuveniyu

CHEMICAL composition of the weld metal

T a b l and and e 3

Table 4