SU1738567A1

SU1738567A1 - Сварочный электрод

Info

Publication number: SU1738567A1
Application number: SU904872079A
Authority: SU
Inventors: Игорь Константинович Походня; Азриль Моисеевич Бейниш; Игорь Романович Явдошин; Борис Владимирович Юрлов
Original assignee: Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1990-07-18
Publication date: 1992-06-07

Abstract

Использование, при ручной дуговой сварке, в частности дл сварки конструкций из низколегированных сталей во всех пространственных положени х. Сущность изобретени : электрод состоит из стального низкоуглеродистого сердечника и покрыти смешанного типа, коэффициент массы покрыти составл ет 40-50%. Покрытие имеет следующий состав, мас.%: мрамор 16,3- 19,0; плавиковый шпат 4,5-8,5; рутил 19,0- 24,0; ферросилиций 4,5-6,5; ферромарганец 5,5-8,0; органические пластификаторы 1,3- 2,5; флюс АН-60 4,5-5.5; диопсид 5,5-7,5; магнезит 15,5-18,1; глинозем 2,5-5,0; алю- миниевомагниевый сплав 0.5-1,0; железный порошок 8,5-11,4. Введение флюса АН-60 обеспечивает повышение стабильн сти горени дуги переменного тока от трансформатора с напр жением холостого хода

Description

Изобретение относитс к дуговой сварке , в частности к сварочным электродам с покрытием основного вида дл сварки конструкций из низколегированных сталей во всех пространственных положени х преимущественно в монтажных услови х.

Известно электродное покрытие, нанесенное на стальной низкоуглеродистый стержень, содержащее следующие компоненты , мас.%:

Мрамор36-38

Плавиковый шпат20-24

Двуокись титана8-10

Цирконовый концентрат8-10

Кремнемарганцевоалюмине- цирконотитановый сплав5-11

Алюминиевомагниевый сплав 1-2

Кальцинированна сода0,8-1,0

Известен также сварочный электрод, состо щий из стального низкоуглеродистого стержн и покрыти , содержащего следующие компоненты, мас.%:

Мрамор40-80

Плавиковый шпат5-30

Ферросилиций1-10

Марганец1-10

Ферротитан1-15

Алюминий0,5-3,0

Дацит1,0-15,0

Кремнефтористый натрий 1,0-15,0 Указанные сварочные электроды не обеспечивают достаточного проплавлени свариваемых кромок и стабильного горени дуги переменного тока из-за высокого со

GC ОС

а о

держани фторидов в покрытии и отсутстви стабилизаторов дуги.

Известен состав электродного покрыти , содержащий следующие компоненты, мас.%:

Мрамор10-15

Плавиковый шпат1-5

Ферросилиций3-10

Ферромарганец10-15

Ферротитан10-15

Кварцевый песок4-8

Сидерит. 3-5

Доломит10-15

Карбонат бари 5-8

Окислы циркони 5-7

Ортоклаз2-4

Железный порошокОстальное

Однако данное электродное покрытие не обеспечивает стабильного горени дуги от серийных промышленных трансформаторов и содержит высокотоксичные вещества (карбонат бари ),

Газошлакообразующие компоненты49-73

Раскисл ющие и легирующие компоненты14,3-16,0 Органические пластификаторы0 ,5-1,5 Сухой остаток натриево- калиевого силиката7,0-8,0 Компонент выбранный из группы: сол на кислота, хлористый аммоний, щавелева кислота 0,015-0,7 Алюминиевомагниева лигатура0,5-0,8 Железный порошок Остальное В качестве газошлакообразующих компонентов состав электродного покрыти содержит карбонаты щелочноземельных металлов (45-65 мае. %) и фториды щелочноземельных металлов (1-4 мас.%), полевой шпат и рутиловый концентрат (3-4 мас.%) в соотношении 1:1.

Однако известный состав электродного покрыти не обеспечивает стабильного горени дуги переменного тока от серийных промышленных трансформаторов с напр жением холостого хода (62±2) В, достаточного проплавлени свариваемых кромок.

Цель изобретени - обеспечение стабильного горени дуги переменного тока от стандартизованных трансформаторов с напр жением холостого хода (62 ±2) В и повышение глубины проплавлени свариваемых кромок тавровых соединений.

Поставленна цель достигаетс тем, что состав покрыти сварочного электрода, содержащий мрамор, плавиковый шпат, рутил, минерал группы силикатов, ферросилиций, ферромарганец, органические пластификаторы , железный порошок и алюминиевомагни- евый сплав, дополнительно содержит плавленый флюс АН-60, магнезит, глинозем , а в качестве минерала группы силика- 0 тов-диопсид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Мрамор16,3-19,0

Плавиковый шпат4.5-8,5

Рутил19.0-24,0

5 Ферросилиций4,5-6,5

Ферромарганец5,5-8,0

Органические пластификаторы1 ,3-2,5 Флюс4.5-5,5 0 Диопсид 5,5-7,5 Магнезит 15,5-18,1 Глинозем2,5-5,0 Алюминиевомагниевый сплав0,5-1,0 5 Железный порошок8,5-11,4 при этом коэффициент массы покрыти составл ет 40-50%.

Стабильность горени дуги переменного тока определлетс количеством и соогно- 0 шением положительных и отрицательных ионов в столбе дуги. Чем больше отрицательных ионов в столбе дуги, тем меньше энергии необходимо затратить дл повторного возбуждени дуги после каждой смены 5 пол рности на электродах.

Отличительной особенностью электродов с покрытием основного вида вл етс большое количество фторсодержащих компонентов в покрытии. Поскольку фтор имеет 0 высокое сродство к электронам, то введение фторидов в состав покрыти приводит к заметному ухудшению стабильности горени дуги переменного тока. Полностью исключить фторсодержащие компоненты из со- 5 става покрыти невозможно, так как тер ютс основные преимущества электродов этого класса - высокие механические свойства металла шва, низкие содержани водорода,кислорода,азота. 0 С целью обеспечени стабильного горени дуги переменного тока в состав покрыти введен сварочный плавленый флюс марки АН-60, основу которого составл ет оксид марганца. В этом случае стабильное 5 горение дуги переменного тока достигаетс за счет того, что марганец имеет высокое сродство к фтору. В присутствии марганца в атмосфере дуги уменьшаетс количество положительных ионов фтора в результате образовани фторида марганца, что улучшает проводимость дугового промежутка. Пределы содержани флюса АН-60 в покрытии (4,5-5,5%) выбраны из услови , чтобы обеспечить стабильное горение дуги переменного тока от трансформатора с Ux.x. 62 ±2 В, благопри тные гигиенические характеристики электродов. При содержании в покрытии флюса АН-60 менее 4,5% не достигаетс стабильное горение дуги переменного тока, а при содержании больше 6,5% существенно увеличиваетс удельное выделение марганца в рабочей зоне сварщика.

Одним из основных факторов, обеспечивающих увеличение глубины проплавле- ни свариваемых кромок, вл етс интенсификаци газового потока с торца плав щегос электрода, котора приводит к оттеснению расплавленного металла и шлака из разделки, в результате чего высокотемпературный источник нагрева - сварочна дуга вызывает более интенсивное проплав- ление свариваемых кромок. Такой эффект реализуетс за счет введени в состав по крыти магнезита. Однако с увеличением содержани оксидов магни в шлаке снижаетс его в зкость, что ухудшает сварочно- технологические свойства электрода,

Введение в состав покрыти диопсида позвол ет увеличить в зкость шлака, что исключает его натекание под дугу и сохран ет глубокое проплавление сваоиваемых кромок .

Оптимальное сочетание высоких сва рочно-технолсгическму свойств электродов и достаточной глубины проплавлени сба- риваемых кромок обеспечиваетс при соотношении мрамора к магнезиту 1,0:1,1 и их суммарном осдержании в покрытии 32,5- 36,2%. При содержании мрамора меньше 16,3% и магнезита меньше 15,5% не обеспечиваетс надежна газова защита расплавленного металла. При увеличении содержани мрамора больше 19Д% и магнезита 18,1% растет газовый поток, но в результате контрагировани дуги продуктами диссоциации карбонатов увеличиваютс потери расплавленного электродного металла и ухудшаетс стабильность горени дуги переменного тока. Уменьшение отношени мрамора к магнезиту меньше 1,0 приводит к ухудшению стабильности горени дуги переменного тока, а увеличение больше 1,1 - к снижению глубины проплавлени .

При содержании диопсида меньше 5,5% не достигаетс увеличение в зкости шлака, необходимое при реализации повышени глубины проплавлени свариваемых кромсх Верхний пгедз содержани дмопсида 7,5% определен из услови обеспечени хороших сварочно-технологических свойств электродов.

Пределы содержани глинозема в покрытии 2,5-5,0% выбраны из услови обеспечени легкой отделимости шлаковой корки. При содержании глинозема в покрытии меньше 2,5% не достигаетс легка отделимость шлаковой корки, а при содержании

больше 5,0% увеличиваетс в зкость шлака, что приводит к ухудшению формировани металла шва.

Введение в покрытие порошка алюми- ниевомагниевого сплава обусловлено необходимостью снижени содержани кислорода в металле шва с целью повышени его пластично-в зких свойств. При содержании алюминиевомагниевого сплава меньше 0,5% не достигаетс уменьшение

содержани кислорода, а при содержании его больше 1,0% наблюдаетс интенсивный кремневосстановительный процесс, что приводит к снижению ударной в зкости металла шва.

При содержании плавикового шпата менее 4,5% не обеспечиваетс рафинирование металла шва, а при содержании его более 8,5% заметно ухудшаетс стабильность горени дуги переменного тока.

Пределы содержани рутила 19,0- 24,0% выбраны из услови обеспечени х рошего формировани металла шва и отделимости шлаковой корки. При содержании рутила меньше 19,0% не обеспечиваетс свободное отделение шлака после наложени корневого шва, а при содержании больше 24,0% формируетс шов с усилением , с резким переходом к основному металлу, что оказывает отрицательное вли ние на механические свойства сварного .соединени .

Пределы содержани в покрытии ферромарганца 5,5-8,0% и ферросилици #,5- 6,5% выбраны из расчета, чтобы

содержание марганца и кремни в металле шва было соответственно 0,8-1,2 и 0,25- 0,35 мас.%, что вл етс оптимальным дл получени необходимых пластично-в зких свойств металла шва. Верхний предел содержани в покрытии ферромарганца (8,0%) и ферросилици (6,5%) ограничен из-за усилени химической неоднородности металла шва, что приводит к снижению ударной в зкости металла шва, в частности, при отрицательных температурах. Нижний предел содержани в покрытии ферромарганца (5,5%) и ферросилици (4,5%) ограничен заданными значени ми характеристик прочности (не менее 510 Н/мм2), пластичности

(не менее 22%) и ударной в зкости (не менее 34 Дж/см при -40°С) металла шва, которые с уменьшением содержани марганца и кремни снижаютс ,

Дл улучшени технологических свойств обмазочной массы при изготовлении электродов примен ют органические пластификаторы - электродную целлюлозу и кэрбоксиметилцеллюлозу. Нижний предел содержани в покрытии органических пластификаторовв 1,3% определен их эффективностью . При их содержании более 2,5% может произойти науглероживание металла шва в результате неполной деструкции органических веществ в покрытии при его термообработке. Пределы содержани в покрытии железного порошка 8,5- 11,4% выбраны из услови обеспечени равномерного плавлени электродного покрыти и стабильного горени дуги. Пределы величины коэффициента массы покрыти выбраны из услови обеспечени стабильного горени дуги при сварке в вертикальном и потолочном положени х. При коэффициенте массы покрыти менее 40% возможны обрывы дуги в результате примерзани электрода, а при коэффициенте массы покрыти более 50% происход т обрЫЕМ Г;ГИ 8 рЗЗуЛЬГТгезЗтекаНИ ШЛЈКЈ ПОД

дугу.

Дл изготовлени электродов примен лось калиево-натриевое жидкое стекло плотностью 1400-1410 кг/м3 и в зкостью 400-500 мПа -с в количестве 25-26%. Обмазочна масса готовилась в бегунковых смесител х . Покрь ие на стержни кз проволоки СьОБ диаметром 4 мм методом опрессовки. Толщина покрыти 1,2-1,3 мм на сторону. Электроды термообрабатывали в камерной печи при 180°С в течение 1,5 ч и при400°С 1,5ч.

Испытывали п ть составов сварочных электродов (табл. 1, составы 2-6) с предлагаемым содержанием компонентов, а также два состава с запредельным содержанием компонентов (составы 1 и 7). Сварку проводили от стандартного трансформатора с напр жением холостого хода 62 В на режимах: ток 180-200 А, напр жение на дуге 21-23 В, скорость сварки 10,5-12.0 м/ч.

Химический состав металла шва, выполненного соответствующими электродами, приведен в табл. 2.

Данные табл. 3 иллюстрируют проплавл ющую способность и геометрические характеристики угловых швов, выполненных соответствующими электродами, интенсивность и валовые выделени ТССА.

В табл. 4 приведены результаты оценки стабильности горени дуги переменного тока оценивали по критерию Ux.x.mln минимальному напр жению холостого хода трансформатора, при котором обеспечиваетс устойчивое горение дуги); в табл. 5 - результаты испытаний механических свойств металла шва (дл испытани на статическое раст жение изготовлены образцы тип II, а на ударный изгиб - тип IX по ГОСТ 6996-66).

Как видно из результатов испытаний,

0 предлагаемый сварочный электрод составов 2-6 обеспечивает стабильное горение дуги переменного тока и повышенную глубину проплавлени свариваемых кромок .

5 Ухудшение стабильности горени дуги, снижение проплавл ющей способности, рост содержани вредных примесей, полученные дл составов 1 и 7, позвол ют сделать вывод о правильности выбранных

0 пределов содержани компонентов.

Предлагаемый сварочный электрод предназначен дл сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых низколегированных сталей, обеспечивает повы

& шение надежности и работоспособности сварных конструкций за счет большой глубины проплавлени свариваемых кромок, улучшение успоа 1й груда сварщиков а сче/ снижени уровн задымленности производ0 ственных помещений, снижение трудовых затрат на вспомогательных операци х за счет уменьшени потерь расплавленного металла на разбрызгивани и легкой отделимости шлаковой корки.

5

Claims

Формула изобретени Сварочный электрод дл сварки конструкций из низколегированных сталей в услови х монтажа, состо щий из стального

0 низкоуглеродистого стержн с нанесенным на него покрытием, содержащим мрамор. плавиковый шпат, рутил, минерал группы силикатов, ферросилиций, ферромарганец , органические пластификаторы, же5 лезный порошок и алюминиевомагниевый сплав, отличающийс тем, что, с целью повышени стабильности горени дуги переменного тока от трансформатора с напр жением холостого ходг (62 ±2) В и

0 повышени глубины прогадэвлени свариваемых кромок тавровых соединений, покрытие дополнительно содержит плавленый флюс АН-60, магнезит, глинозем, а а качестве минерала группы силикатов - диопсид

5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Мрамор16.3-19,0

Плавиковый шпат4,5-8,5

Рутил19-24

Ферросилиций4,5-6,5

Ферромарганец5,5-8,0 Органические пластификаторы1 ,3-2,5 Флюс АН-бО4,5-5,5 Диопсид5,5-7,5 Магнезит15,5-18,1

Глинозем2,5-5,0

Алюминиевомагниевый сплав0,5-1,0

Железный порошок8,5-11,4

при этом коэффициент массы покрыти составл ет 40-50%.

Таблица 1

Таблица 2

Т а б л и ц,а 3

Таблица 4

Таблица 5