SU867580A1 - Плевленый флюс - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к материалам дл  сварки плавлением низколегирован}{ых сталей и мс;кет быть использовано в судостроительной npONuo ленности и энергетическом машиностроении . В насто щее врем  дл5 энергетиче ких установок пртодан ютс  низколеги рованные теплоустойчивыа стали с регла.ментированными прочностными свойствакт и содержанием вредных пр месей, Б частностр сталь марки 15ХЗН1МФ, . Известен флюс дл  автоматической сварки теплоустойчивых сталей 1 / имеющий состаз, вес.%: СзО 15-35 МаО10-30 МпО 5-30 Использование этого флюса с соде жанием Si0 более 20% к МпО более 10% приводит к интенсивному развити кремне- и марга цевосстанойительных процессов и увеличению содержани  ккс-порода в металле шва, что повьвла ет хрупкость металла и снижает сопр тивл емость его зарождению и развитию трещин, а также снижает сопротивл емость металла шва развитию отпускного и теплового охрупчивани  при повышенных температурах эксплуатации конструкций. Указанный ф.пюс с содержанием S i 0, , бJJ.иэким к нижнемч пределу , имеет сильный основной характер, что способствует значительному насыщению металла шва водородом и снижению сопротивл емости сварных соединений образованию холодных трещин в процессе изготовлени  конструкций. Необходимо было разработать кислый сварочный флюс .дл  автоматической сварки низколегированной стали, обеспечивающий хорошие технологические свойства при сварке, повышенную пластичность и в зкость металла шва в исходном состо.чнии и низкое содержание в нем во.цорода, а также обеспечивающего требуеьые служебные характеристики - прочность, сопротивл емость отпускному, тепловом и радиационному охрупчизанию. Дл  осуществлени  указанных требований флюс лол .жен иметь максимально ограниченное содержание МпО, СаО, S i O.-j, А 1 . , дополнительно следует ввести в его состав Т i OQ и исключить МдО. Двуокись титана обеспечит (при ограниченном

содержании основных окислов) повышенную кислотность флюса и увеличит степень перехода титана из проволоки в шов, что будет способствовать повыюению прочности и пластичности м:еталла lasa.

Наиболее близким к предлагаемому по составу компонентов  вл етс  флюс марки АН-2 5 Г2, содержащий,, веа,% Кремнезем 6-9 Двуокись титана 35-40 Окись кальци  12-15 Окись магни  2-4 Фтористый кальций 33-40 Глинозем2

Закись марганца 0,5 Окись железа 1,0 Флюс марки АН-25 примен етс , в основном, дл  возбуждени  электрошлакового процесса, он  вл етс  хоpoujHM проводником электрического тока даже в твердом состо нии. Опробывание его дл  автоматической сварки проволокой под слоем флюса показало , что сварочна  дуга горит неустойчиво потоьчу, что флюс в расплаленном состо нии обладает еще более лучшей электропроводностью и электродуговой процесс чередуетс  с элекрошлаковым . В результате нарушаетс  нормальное формирование шва. Сварной шов выгл дит бугристым и неровным по ширине, что  вл етс  неприемлемым . Причем флюса плавитс  много, шлакова  корка получаетс  толста , а большой расход флюса экономически невыгоден. Кроме того, опробование флюса при сварке кольцевых стыков обечаек показало, что расплавленный шлак, облада  повышенной жидкотекучестью , не держитс  на шее и вытекает струей из зоны дуги.

Цель изобретени  - разработка флюса дл  автоматической сварки низколегированной теплоустойчивой стали 15ХЗН1МЙ, обеспечивающего в сочетании с проволокой св-08ХГН ТА хорошие технологические свойства пр сварке (устойчивое горение дуги, хорошее формирование шва, легкую отделимость шлаковой корки и т.д.), повышенную пластичность и в зкость металла шва в исходном состо нии, а также обеспечивающего требуемые служебные характеристики: прочность сопротивл емость отпускному,тепловому и радиационному охрупчиванию.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что компоненты флюса вз ты в следующем соотношении, вес.% Кремнезем( S i Orj) 7-12 Двуокись Титана (TiO/j/28-35 Окись кальци  (СаО) 9-18 Закись марганца (МпО)0,1-5,0 Глинозем (,) 9-18

Фтористый КсШЬЦИЙ

(СаР)25-40

Окись железа {РелО О 0,1-1,5

Дл  обеспечени  достаточной сопротивл емости сварных соединений образованию холодных трещин в процессе изготовлени  конструкций, металл шва должен иметь повышенную пластичность и в зкость в исходном состо нии . Поэтому флюс должен быть кислым , но- с ограниченным содержанием Si 0,1, чтобы избежать увеличени  содержани  кремни  в металле шва, привод щего к охрупчиванию его.

Полученные результаты испытаний на ударный изгиб образцов из металла шва, сваренного проволокой св-08ХГНМТА под флюсом с различным содержанием SiOr при TiO 32%, представлены в

табл. 1.

Та ID лица 1

Содержание SiOn ,% Ударна  в зкость

Данные табл, 1 показывают, что дл  обеспечени  повышенной в зкости и сопротивл емости металла шва отпусной хрупкости содержание SiOfi во флюсе должно быть не более 12-13%, Дл  обеспечени  достаточной сопротивл емости метешла шва парообразованию содержание кремни  в нем должно быть не менее 0,15%, а поэтому содержание S i 0,j во флюсе неоиходимо .иметь не менее 6-7%.

Исследование вли ни  содержани  Al/jiO во флюсе на свойства металла шва при сварке проволокой св-08ХГНМТ показало, что повышенной ударной в зкостью обладает металл шва при содержании пор дка 10-20% AlijOj в низкокремнистом флюсе, содержащем двуокись титана,,

Полученные Данные представлены в т абл. 2 ..

Таблица2

Ударна  в зкость

флюсе металла шва в исходном состо нии , кгс-м/см В цел х снижени  температуры плавлени  флюса и устранени  повышенной жидкотекучести расплавленного шлака, а также в цел х ограничени  выгорани  марганца, хрома и титана, содержащихс  в сварочной проволоке, концентрацию двуокиси титана во флюсе следует уменьшить, но так, чтобы

обеспечить хорошие технологические свойства и повышенную кислотность флюса.

Результаты исследовани  технологических свойств флюса при сварке проволокой св-ОВХГНМТА под низкокремнистным флюсом (при СаО 13% и МдО 0%) с различным содержанием двуокиси титана представлены в табл. 3.

Таблица 3

Качество формировани  шва Определимость шлаковой корки Плоха ,на шве от шваимеетс  приИз табл. 3 видно, что оптимально содержание двуокиси титана во флюсе будет в количестве 28-35%. Увеличение содержани  Т i во флюсе свыше 35% приводит к недопустимому снижению содержани  марганца и хрома в металле шва.

Известно, что марганец в металле шва способствует повышению прочности металла, пластичности и в зкости . Поэтому при сварке проволокой св 08ХГНТМА следует ограничить выгорание марганца, содержащегос  в сварочной проволоке. Это может быть выполнено либо значительным увеличением содержани  во флюсе основных окислов СаО и МдО, либо дополнительным введением во флюс окислов марганца . Значительное увеличение во флюсе СаО и МдО недопустимо, так как повысит способность флюса поглощать и удерживать влагу, что сниз-ит сопротивл емость металла шва образованию пор и холодных трещин водородного характера. Поэтому приемлемым  вл етс  только дополнительное введение во флюс окислов марганца.

Содержание окислов марганца в плавленных флюсах обычно обеспечиваетс  введением в шихту флюсов марганцевого концентрата электродного , поставл емого по ГОСТ 4418-75 который имеет в своем составе фосфсра до 0,% и  вл етс  основным поставщиком фосфора в марганцевые плавленые клюсы и в металл швов.

Данные представлены в табл. 4.

Хорошее

Удовлетворительное

Таблица

Содержание во фтпосе

Содержание фосфора (%) в металле ИггО, % шва При сварке проволокой св08ХГНМГА

35

Установлено, что дл  высокой сопротивл емости радиационному охрупчиванию сталь 15ХЗН1МФ и ее сварные соединени  должны иметь ограниченное содержание фосфора - не более 0,02% (табл. 5).

Таблица 5

Д Тк

Содержание фосфора

Л л:;

r-ia в металле, %

55

Примечание:

коэффициент радиационного А охрупчивани  ;

смещение критической темпеTKратуры хрупкости при облучении металла потоком нейтронов Ф (нефтр/см ). Хороша , шов чистый, без пригара JUuii-u-Jf- та5л,:4 к 5 показыБйЮ:: , что . . обеспегченм  низкого содержани  чосфора в мс-талле а вьлсокой сопротиБл омости радиац ОНг оку охрупчи ванию не следует прикеи ггъ марх-анцепый концентрат при изготоЕле ии сварHijio флюсз Наличие во флюсе ОКИСЛОР масггтнца с низкой кокцектрацией фосфорч можгЮ обеспечить путем введеки . D шихту флюс  порсчПчОобразыоио метал-лии::скога маргани- ; , содержащего фОСфора ке более О Д; тi (ГОСТ 6008-75), Одкзко при Э1ОМ оозг-лесхно с марганцем металлическим 7;ребуетс;1 тезгько НБО,д :-ггъ н шихту Флюса OKifaifci жедезв дд  окисденк марганца по peaKivw,H ЗМг -; FcQOj, ЗНпО 2 Fe . так лсак примесной кокцентрадик окисоюв x::e noSfi  о фдюсе недостаточно /ус  OL :HC;-денит металлического д арганда З1 а-чктсдьна  часть его не усвакваетсд распдалом -ц выдадает в -: сздок„ ., дед;оно,, что дри сварке дроводокод CB-OsXrHJlTA достаточно иметь окнслоа мару-анца БО фдюсе не бодее 3 м;,с „-а Д/гд обеспечени  код -Чес окисдоз марданиа во флюсе в михту « фдюса следует вводить лгатапдичасккй поро1;п ообразный марганец з кодидестве Ojl лас.% и до 2% Fej.Oj, но так,, чтобы в готовом фдюсе содержание F е,ч Оо, Н8 дре гЕладо 1,.5%. В дротизйоы едудае Сбудет снижатъсд пдастидность с в з косить MOTaj na i-ma, На отдед мость iiuiaKOSOii корки от ;ида при исподьзовакии фдюс-д систег чп Si3,j OQ -СэО-Са -,д-л S л i.i 3 - i-lgu .есдк..j... ко:.;донеЕггн содержатс  г соотнет- стЕик с а а вленкыгл:- г.р,:-:дсдег-гд .i ока:з;::;н«ет зчачитедькое здкдни ; НсО, ЧсллодегЕие этого окисда До сО(Л;авА фдвдса позводдет дoJiyдaть сас-рнде.„ гп;1:т чист1:«е -- без гшигарад /VIKK ст- де;пчетс  от шзоз дегко. :ле;Ичен:иг; Е С0::тавс флюса А1 о О ; . НпО к Fe/iO, а также уменыпение содержани  TiOn и ис1шючен е иэ состаS3 HciO в комплексе позвол ет обеспечить стабильность дугового процесса при сварке под слоем Флюса и исклю чить переход его Е элпктрошлаковый, В ре;1удьтате сварг:ой лов формируете: нормально, как к г олжно сыть при дуго ой снарке под споем фпюса,: Ксро-;ка шлака на ujse тюпучаетс  тонкой и ро ной, значительно уменьшаетс  расход флюса Иопытааие фJiюca Г редг;а гасмото состава при сварке кодьдевых стьаков обечаек д;-saмriтpo ; 600 ivib-i показало, что сварочнай горит ;:табидьно, дуговой процесс ке -среходит   здектрО гшако::Ый - фор1 а-1рОЕакиа щва хорошев: ijODHMe EMCXJTG и и 4 :ринс , расгддд денный шдак королю удердчзаотс  tS шде, а уастытли  иитэксо а  ксркз небодкинх ралмерог и догко отдел етс  СХ шва,, нс: шве не остагт;: I- JHПоед агае; .мй состав сварочно-о фдюоа позводкет додудить ог-ткм-т;-, ...д химический сосдав метадда шэа ( табп, 6}.. Д1п  сзьрки ис 1ользуюг фдюс . оодержа& ий , ас,%: Si О,, 93: ТЮ- Ь,:.;; Kf,D 3 ,C , СоС 15,oj Ai,,6co 14 ; О ; Гг: ДЧ О , S , котСром ооеспэдиваютс  необхо,г;г- лыс алужебные дсшактеристики - требуема  дрочьость псэдщенна  дпасти ткюгь и в згсость „ исходном с;:остойе1ии и ruj выше ;i па  сопротиэ/ емссть окному ,. тегшозому (табд 7) и радиационному охрупчиванию (А 8, табд, 5), значений указанных характеристик -ле.:&лла шва дриво, к 3: aдитeJ-,нolvly уве1Д5чению кадеЖг-jocTK и глотсресурса -гонструкикй,

Предлагаемый сварочный флюс может быть применен на предпри ти х судостроительной промышленности и энергетического машиностроени , где предъ вл ютс  повышенные требовани  к качеству сварных соединений стальных конструкций. Дл  внедрени  предлагаемого сварочного флюса в широкое промышленное использование не требуетс  каких-либо дополнительных затрат и специальных технологических мер по сравнению- с изготовлением существующих сварочных флюсов.

Предлагаемый сварочный флюс имеет такое соотношение компонентов, которое обеспечивает получение оптимального химического состава металла шва хорошее формирование шва и легкую отделимость шлаковой корки, повышенную пластичность и в зкость металла в исходном состо нии и низкое содержание .водорода, что способствует предотвращению образовани  холодных трещин в сварных соединени х. Кроме того, не обеспечивает требуемую прочность металла шва и повышенную сопротивл емость против отпускного и радиационного охрупчивани .

Технико-экономический эффект вырааитс  в повышении качества сварных

Таблица 7

швов и увеличении надежности при эксппуатации сварных конструкций в услови х повышенных температур.

л

Claims (2)

1.Патент Японии № 44-10693, кл. 12 В 104, опублик. 1969.

2.Справочник по сварке. Под ред. И.А.Акулова. W., Машиностроение, 1971, т. 4, с. 251.