PL80948B1 - - Google Patents

Description

Spoiwo do lukowego spawania przedmiotów ze stali ciagliwej w niskich temperaturach, zwlaszcza ze stali o zawartosci 9% niklu Przedmiotem wynalazku jest spoiwo do lukowego spawania przedmiotów ze stali ciagliwej w niskich temperaturach, zwlaszcza z 9% ctali niklowej.Gwaltowny rozwój chlodnictwa w jego róznorodnych zastosowaniach, a zwlaszcza przy wytwarzaniu, skladowaniu i transporcie cieklych gazów powoduje coraz szersze stosowanie stali ciagliwych w niskich tempera¬ turach przeznaczonych dla zakresów temperatur lezacych ponizej -100°C, a zwlaszcza 9% stali niklowej. Do spawania tych stali nadaja sie przede wszystkim wysokoniklowe stale stopowe o zawartosci 12—20% Cr, z dodatkiem takze innych skladników stopowych. Oprócz wysokiej ceny wada tych spoiw jest ich gorsza spa- t walnosc oraz pewna sklonnosc do pekania pod wplywem naprezen skurczowych, tak, ze ich stosowanie yymaga wysokich kwalifikacji spawacza.Dotychczas dokonywane byly liczne próby zastosowania do powyzszego celu spoiw austenitycznych, na przyklad typu 25/20 CrNl, 18/8/6 CrNiMn, 16/13/7/3 CrNiMnW i innych tym podobnych, lecz wszystkie one posiadaja te wade, wprawdzie ich ciagliwosc jako czystego materialu spawalniczego mierzona w temperatu¬ rze -200°C jest wystarczajaca, lecz za to ich granica plastycznosci zmierzona w temperaturze pokojowej jest znacznie nizsza ód granicy plastycznosci spawanego materialu, w rezultacie czego przy opracowywaniu konstruk¬ cji konieczne jest przewymiarówywanie spawanych przedmiotów.Celem wynalazku jest stworzenie, dla celów spawania ciagnionych na zimno materialów, a zwlaszcza 9% ' stali niklowej, takich spoiw, które nie pekajac w podwyzszonej temperaturze i nie posiadajac porów, charaktery¬ zowalyby sie poza tym dobra ciagliwoscia w niskiej temperaturze i znacznie poprawiona wartoscia granicy plastycznosci.Zadanie to wedlug wynalazku rozwiazano w ten sposób, ze spoiwo odlozone na spawanych przedmiotach ze stali ciagnionej na zimno, a zwlaszcza 9% stali niklowej, zawiera do 0,2% C, 5-30% Cr, 5-30% Ni, 6-60% Co, . do 12% Mn, do 0,65% Si,.do 3,5% Mo, reszte zas stanowi zelazo oraz nie dajace sie uniknac zanieczyszczenia.\ Odmiana spoiwa zawierajaca ewentualnie dodatkowo 5-15% W, zawiera zgodnie z wynalazkiem do ? 0,12% Cj 5-20% Cr, 5-25% Ni, 9-45% Co, 2,5-12% Mn, do 0,45% Si, do 2,2% Mo i 6-13% W; reszte stanowi " zelazo i nieuniknione zanieczyszczenia. ,2 80948 ) Szczególnie dobie rezultaty spawania uzyskuje sie wedlug dalszej odmiany wynalazku, jezeli spoiwo za¬ wiera do 0,08% C, do 0,25% Si, 12-18% Cr, 7-15% Ni, 9-32% Co, 4-12% Mn, 1,5-2,0% Mo i 8-12% W, reszte zas stanowi zelazo i nieuniknione zanieczyszczenia. Spoiny o wymienionym skladzie mozna otrzymywac przez spawanie lukowe otulonymi elektrodami, przez spawanie w atmosferze gazu ochronnego lub pod topnikiem oraz gola elektroda metaliczna, wzglednie odpowiednim drutem wypelniajacym, bez wstepnego nagrzewania spawa¬ nych czesci.Jezeli spoiwo do spawania za pomoca pradu stalego ma postac elektrody otulonej to otuliny drutu rdzew¬ nego wykonanego ze stopu o wyzej podanym skladzie zawiera wedlug wynalazku 15-50% weglanu wapnia, strontu i/albo baru, 4-50% fluorku wapnia lub kriolitu, 2-15% czynników redukujacych, jak zelazokrzem, zelazomangan, mangan metaliczny itp., oraz ewentualnie do 45% dwutlenku tytanu. Do spawania pradem stalym lub zmiennym otulina winna wedlug wynalazku zawierac 15-35% kalcytu, 4-10% fluorytu, 35-45% dwutlenku tytanu (rutylu), 5-25% nieorganicznych krzemianów, a zwlaszcza krzemianu glinu, lub bentonitu, oraz 5-15% czynnika redukujacego. Nalezy zaznaczyc, ze powloka z topnika moze zawierac równiez dodatki stopowe, na przyklad proszek kobaltowy, w ilosci odpowiadajacej w przyblizeniu zmniejszonej jego zawartosci w rdzeniu.W charakterze czynnika wiazacego dla powloki z topnika korzystnie jast stosowac substancje z grupy krzemia¬ nów, a mianowicie wodne roztwory krzemianu sodu i/albo potasu, ewentualnie w kombinacji z niewielkimi innymi dodatkami, jak substancje ulatwiajace prasowanie, itp.Srodki spawalnicze zawarte w przedlozonym wynalazku moga miec równiez forme drutu wypelnionego, przy czym masa wypelniajaca zawiera skladniki zuzlotwórcze oraz skladniki stopowe, a zwlaszcza proszek kobaltowy.Wynalazek zilustrowany jest nastepujacymi przykladami: Przyklad I. Na próbkach blachy o grubosci 16 mm z 9% stali niklowej o skladzie: C - 0.07%, Si-0,29%, Mn-0,41%, Ni-9%, Mo-0,04%, Al-0,016% przygotowuje sie spaw na V o 70° kacie rozwarcia oraz próg o 2 mm wysokosci, a nastepnie czesci spawa sie w 10 miejscach elektroda plaszczowa wedlug przedlozonego wynalazku (srednica drutu rdzeniowego 4 mm, srednica elektrody: 6,4 mm) pradem zmiennym o natezeniu 145 A i napieciu 26 V. Sklad drutu rdzeniowego jest nastepujacy: C-0,11%, Si- 0,32%, Mn - 1,30%, Cr - 20,0%, Ni - 10,1%, Co - 37,2%, W- 9,75%. Sklad pokrycia topnika elektrody jest nastepujacy: 14,6% weglanu wapnia; 6-2% fluorku wapnia; 37,5% rutylu; 15,4% krzemianu glinowego; 9,3% FcMo; 6-2% Mn metalicznego, reszta - czynniki ulatwiajace sprasowywanie oraz stale sodowe szklo wodne.Sklad chemiczny i wartosci mechanicznych wlasciwosci odlozonej spoiny spawalniczej, nie wykazujacej pekniec i porów, zestawione sa w nastepujacej tabeli.Tabela 1 Sklad stopiwa spoiny spawalniczej C Si Mn Cr Mo Ni Co W 0,10 0,46 2,08 17,64 2,02 9,13 33,56 8,67 Wlasciwosci mechaniczne Twardosc HB 10 185 Granica . plastycznosci kp/mm2 62,5 Wytrzymalosc na rozciaganie kp/mm2 79,2 Udarnosc z karbem temp. pok. 20°C 11,5 12,1 13,7 14,2 Próba udarnosciowa Charpy'ego -196°C 7,0 7,1 7,8 9,0 Dla porównania podaje sie wyniki z wiekszej ilosci prób spawania przeprowadzonych przy uzyciu — -elektrod plaszczowych o wysokiej zawartosci Ni, i skladzie: 0,04% C; 0,2% Si; 1,6% Mn; 15,2% Cr; 8*2% Fe; 1,0% Mn; 2,2% Nb; reszta- Ni; - austenitycznych elektrod plaszczowych typu 16/13/7/3 CrNiMnW: Tabela 2 , Elektroda na bazie Ni: typ 16/13/7/3 Granica plastycznosci kp/mm3 32-47 45-50 Wytrzymalosc na rozciaganie kp/mma 67-72 65-70 Udarnosc z karbem temp. pok. 10-11 10-12 Próba 1 Charpy'ego -196°C 1 6-9 5-7 |80948 3 Przyklad II. Próby przeprowadza sie w analogiczny sposób jak okreslono w przykladzie I, z ta róznica, ze spawania dokonuje sie przy uzyciu pradu zmiennego, a w charakterze srodka spawalniczego uzywa sie nalozona na czesc kobaltowa, powlokowa elektrode stopowa o nastepujacym skladzie: Sklad drutu rdzeniowego: C - 0,026%; Si - 0,33%; Mn- 4,83%; Cr - 17,97%; Nir- 15,54%; Mo - 0,01%.Sklad chemiczny powloki: 17,7% weglanu wapnia; 27,8% fluorku wapnia; 7,1% metalicznego proszku Mn; 0,89% Fe-Si; 2,36% Fe-Cr; 5,3% FeMo; 1,77% Bentonitu; 0,59% Fe-Ti; 29,6% metalicznego proszku Co; 0,59% czynnika ulatwiajacego prasowanie; reszta - stale szklo wodne.Tabela 3 Sklad stopiwa C Si Mn m Cr Mo Ni Co 0,06 0,17 5,12 15,48 1,69 , 13,01 11,16 Wlasciwosci mechaniczne Twardosc HB 10 kp/mm3 180 Granica plastycznosci kp/mm2 64,2 Wytrzymalosc na rozciaganie kp/mm1 69,1 Udarnosc z karbem temp. pok. 7,3 7,5 7,5 7,6 Próba udarnosciowa Charpyego (kpm) -196°C | 3,8 4,2 4,8 1 4,5 | Przyklad IV. Kawalki blachy z 9% stali niklowej spawa sie w ochronnej atmosferze argonu dopro¬ wadzajacym prad golym drutem o srednicy 0,8 mm (= M10 —spawanie lukiem krótkim). Chemiczny sklad drutu, praktycznie pokrywajacy sie ze skladem stopiwa, jest nastepujacy: Tabela 5 Sklad golego drutu C Si Mn Cr Mo Ni Co 0,11 0,25 4,2 16,3 1,65 16,2 16,0 Mechaniczne wlasciwosci stopiwa Twardosc HB 10 kp/mma 180 Granica plastycznosci kp/mm* 60,9 Wytrzymalosc na rozciaganie kp/mm2 76,3 Udarnosc|z karbem . i" '*' temp. pok. 11,5 12,9 12,3 13,6 Próba udarnosciowa Charpyego (kpm) -196°C 1 7,2 8,1 7,6 1 8,5 | Przyklad V. Próbki spawa sie drutem wypelnionym o srednicy zewnetrznej 3,25 mm i srednicy wewnetrznej 1,80 mm, skladajacym sie. z plaszcza metalicznego i skladajacej sie z 5% weglanu wapnia, 5% fluorku wapnia i 90% proszku kobaltowego masy wypelniajacej. Plaszcz metaliczny zawiera 0,03% C, 0,3% Si, 1,5% Mn, 18,1% Cr, 10,2% Ni i 1,7% Mo, reszte stanowi zelazo.Kat rozwarcia przy przygotowywaniu spawu na V wynosi 60°, przy czym, podobnie jak w przypadku obu innych próbek, stosuje sie próg o 2 mm wysokosci. Warstwe dolna spawu laczacego wytwarza sie za pomoca elektrod recznych o srednicy drutu rdzeniowego, zgodnie ze sposobem okreslonym w przykladzie II, a nastepnie naklada automatycznie warstwy wypelniajace metoda spawania lukiem krytym, z zastosowaniem drutu wypel¬ niajacego, o tylko 4 warstwach.Parametry spawania: gestosc pradowa: 350-400 A; Napiecie spawania: 30 V; predkosc spawania: 50 cm/min.Sklad proszku spawalniczego: 25% Si02; 25%CaO; 20% CaF2; 5% A1203; 4% Fe203; 10% Zr02: resz¬ ta - skladniki metaliczne, a zwlaszcza Mn i Ni.Tabela 6 Sklad stopiwa C Si Mn Cr Ni Mo Co 0.08 0,21 1,8 17,2 12,1 1,64 9,82%4 80948 Mechaniczne wlasciwosci stopiwa Twardosc HB 10 kp/mma 180 Granica plastycznosci kp/mma 63,3 Wytrzymalosc na rozciaganie kp/mma 69,7 Udarnosd z karbem kp/mm* 9,4 9,6 9,8 9,8 Próba udarnosciowa Charpyego | (kpm)-196°C | 4,9 5,5 5,3 1 6,0 | PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Spoiwo do lukowego spawania przedmiotów ze stali ciagliwej w niskich temperaturach, zwlaszcza ze stali o zawartosci 9% niklu znamienne tym, ze zawiera ono 0,2%C, 5 do 30%Cr, 5 do 30%Ni, 6 do 60% Co, do 12% Mn, do 0,65% Si, do 3,5% Mo, ewentualnie 5 do 15% W oraz Fe i nieuniknione zanieczyszczenia jako reszte i ma postac drutu wewnetrznego dla elektrod otulonych, drutów wzglednie tasm golych do spawania w atmosferze gazu ochronnego lub pod topnikiem, albo postac drutu wypelniajacego.

2. Odmiana spoiwa wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera do 0,12% C, do 0,45% Si, 2,5 do 12% Mn, 5 do 20% Cr, 5 do 25% Ni, 9 do 45% Co, do 2,2% Mo, 6 do 13% W orazjako reszte Fe i nieuniknione zanieczyszczenia.

3. Odmiana spoiwa wedlug zastrz. 1 i 2, znamienna t y m, ze zawiera do 0,08% C, do 0,25% Si, 4 do 12% Mn ,12 do 18% Cr, 7 do 15% Ni, 9 do 32% Co, 1,5 do 2% Mo, 8 do 12% W oraz jako reszte Fe i nieuniknione zanieczyszczenia.

4. Spoiwo wedlug zastrz. 1-3 w postaci otulonej elektrody przystosowanej do spawania za pomoca pradu stalego, znamienne tym, le otulina elektrody zawiera 15 do 50% weglanu wapnia albo strontu, albo baru, 4 do 50% fluorku wapnia lub kriolitu oraz 2 do 15% srodków odtleniajacychjak zelazokrzem, zelazoman¬ gan lub mangan metaliczny.

5. Spoiwo wedlug zastrz. 1-3 o postaci otulonej elektrody przystosowanej do spawania za pomoca pradu stalego lub przemiennego, znamienne tym, ze otulina zawiera 15 do 35% kalcyru, 4 do 10% fluorytu, 35 do 45% dwutlenku tytanu, 5 do 25% krzemianu glinu wzglednie bentionitu, 5 do 15% srodków redukujacych i ewentualnie dodatki stopowe w ilosciach odpowiadajacych w zasadzie zmniejszonej ilosci tych dodatków w drucie wewnetrznym.

6. Spoiwo wedlug zastrz. 1 do 3 w postaci drutu wypelniajacego, znamienne tym, ze masa wy¬ pelniajaca sklada sie ze skladników zuzlotwórczych oraz z dodatków stopowych, korzystnie proszku kobalto¬ wego, w ilosci odpowiadajacej w zasadzie zmniejszonej ilosci tych dodatków w otulinie metalowej.

7. Spoiwo wedlug zastrz. 4-6, znamienne tym, ze potrzebna ilosc wegla zawiera ono czesciowo w postaci zawierajacych wegiel stopów zelaza, albo w postaci weglików wzglednie grafitu, w otulinie wzglednie w masiewypelniajacej. ' Prac. Poligraf. UPPRL Naklad 120 + 18 egz. Cena 10 zl PL PL