RU2364483C2 - Электрод для подводной сварки - Google Patents
Электрод для подводной сварки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2364483C2 RU2364483C2 RU2006115931/02A RU2006115931A RU2364483C2 RU 2364483 C2 RU2364483 C2 RU 2364483C2 RU 2006115931/02 A RU2006115931/02 A RU 2006115931/02A RU 2006115931 A RU2006115931 A RU 2006115931A RU 2364483 C2 RU2364483 C2 RU 2364483C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- coating
- electrode
- metal
- feldspar
- Prior art date
Links
Landscapes
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для ремонта ручной дуговой сваркой металлоконструкций ответственного назначения, в том числе трубопроводов из малоуглеродистых и низколегированных сталей, эксплуатируемых под водой. Стержень электрода выполнен из стали Св08. Покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: флюорит 19,5-28,0, рутиловый концентрат 18,0-33,5, окись железа 13,0-28,0, полевой шпат 8,0-12,0, магнезит металлургический 4,0-8,0, марганец металлический 5,0-10,0, ферросилиций 0,5-2,0, никелевый порошок 0,5-3,5, карбоксиметилцеллюлоза 1,5-2,0. Коэффициент массы покрытия составляет 22-25%. Изобретение обеспечивает качественное формирование металла шва при сварке во всех пространственных положениях и высокие показатели его механических свойств. 1 ил., 5 табл.
Description
Изобретение относится к области дуговой сварки плавлением, в частности к разработке сварочных материалов для ручной подводной мокрой сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей. Может быть использовано в газовой и других областях промышленности.
Проблема сварки подводных металлоконструкций во всех пространственных положениях на сегодняшний день не решена. Шлаковая система покрытия существующих электродов обеспечивает качественное формирование металла шва преимущественно в нижнем положении. При сварке на вертикальной плоскости и особенно в потолочном положении сварочно-технологические свойства электродов ухудшаются, так как физические свойства шлака, образующегося при плавлении электродного покрытия, не обеспечивают надежную защиту расплавленного металла, не предупреждают его стекание, а также образование подрезов и наплывов. Как результат, формирование наплавленного металла становится неудовлетворительным, механические свойства таких швов резко снижаются. В то же время большинство работ при ремонте подводных металлоконструкций (подводная часть корпуса судов, трубопроводы, вертикальные опоры платформ и стенки портовых сооружений) нужно выполнять именно в пространственных положениях, отличных от нижнего. Поэтому обеспечение возможности сварки во всех пространственных положениях - один из ключевых вопросов при создании электродных материалов, разработке или совершенствовании технологического процесса подводной сварки. Кроме того, уровень механических свойств металла швов не удовлетворяет требованиям "Спецификации по подводной сварке" ANSI/AWS D3.6, что ограничивает применение мокрой подводной сварки узким кругом малоуглеродистых сталей.
Известен электрод ЭПС-52 (Н.М.Мадатов. Подводная сварка и резка металлов. - Ленинград: Судостроение, 1967, с.142) с покрытием рудно-кислого типа, предназначенный для сварки под водой углеродистых и низколегированных сталей, покрытие которого содержит, мас.%:
Двуокись титана | 35 |
Полевой шпат | 10 |
Мрамор | 10 |
Циркониевая руда | 5 |
Ферромарганец | 5 |
Ферротитан | 12 |
Ферросилиций | 3 |
Поташ | 10 |
Жидкое стекло | 20 |
Основными его недостатками являются неудовлетворительные сварочно-технологические свойства и низкий уровень механических свойств из-за очень высокого содержания диффузионного водорода и шлаковых включений.
В качестве прототипа нами избран электрод ЭПС-АН1 (Авторское свидетельство СССР №1706821, МПК В23K 35/365), который позволяет выполнять мокрую подводную сварку во всех пространственных положениях и покрытие которого содержит:
Полевой шпат | 6…11 |
Мрамор | 3…7 |
Ферромарганец | 5…20 |
Целлюлоза | 1,5…2,5 |
Рутиловый концентрат | остальное. |
Но указанный электрод не обеспечивает качественное формирование многопроходных стыковых швов. Покрытие электрода-прототипа сугубо рутилового типа и создает короткие шлаки с высокой температурой твердения, что вызывает образование наплавленных валиков с низким коэффициентом формы - валики почти треугольные, довольно высокие, не имеют плавного перехода к поверхности предварительно наплавленных швов. При наплавке следующих швов это приводит к возникновению дефектов в виде несплавлений, зашлаковок, подрезов и т.п. Кроме того, указанные электроды не обеспечивают достаточный уровень механических свойств металла шва.
Задачей изобретения является обеспечение при сварке во всех пространственных положениях качественного формирования металла шва и показателей механических свойств металла шва в соответствии с требованиями "Спецификации по подводной сварке" ANSI/AWS D3.6.
Поставленная задача решается тем, что электрод состоит из стержня из проволоки Св08 и покрытия, содержащего рутиловый концентрат, полевой шпат и ферросилиций, в которое дополнительно введен флюорит, окись железа, магнезит металлургический, марганец металлической, никелевый порошок и карбоксиметилцеллюлоза при таком соотношении компонентов (мас.%):
Флюорит | 19,5-28,0 |
Рутиловий концентрат | 18,0-33,5 |
Окись железа | 13,0-28,0 |
Полевой шпат | 8,0-12,0 |
Магнезит металлургический | 4,0-8,0 |
Марганец металлический | 5,0-10,0 |
Ферросилиций | 0,5-2,0 |
Никелевый порошок | 0,5-3,5 |
Карбоксиметилцеллюлоза | 1,5-2,0 |
Коэффициент массы покрытия составляет 22…25%.
Снижение температуры твердения шлака, его удлинение, а также увеличение угла смачивания основного метала расплавленным достигнуто путем введения в покрытие сбалансированного количества флюорита и окиси железа. Введение значительного количества фторидов обеспечивает снижение содержания водорода в металле шва, десульфацию расплавленного металла, высокую степень усвоения легкоокисляющихся элементов и вместе с полевым шпатом оказывает содействие образованию шлаковой корки, которая надежно защищает шов от окружающей среды, и получению хорошего формирования. Это техническое решение - результат тщательного исследования влияния компонентов тройной системы CaF2-TiO2-FeO на сварочно-технологические свойства электродов для подводной мокрой сварки.
Сущность проведенных опытов иллюстрирует фиг.1, где на концентрационном треугольнике качественно воспроизведен характер влияния соотношения ингредиентов системы CaF2-TiO2-FeO на сварочно-технологические свойства электродов. Здесь А - область оптимальных составов покрытия электродов, которые соответствуют требованию выполнения мокрой подводной сварки многопроходных стыковых швов во всех пространственных положениях.
Направление 1 - при таком изменении соотношений ингредиентов увеличивается склонность к образованию наплавленных валиков треугольной формы, образованию твердой керамической шлаковой корки со склонностью к заклиниванию при многослойной сварке стыковых соединений, увеличению коэффициента усиления швов, огрублению чешуйчатости, образованию дефектов в виде подрезов, шлаковых включений при сварке многопроходных швов.
Направление 2 - при таком изменении соотношений ингредиентов увеличивается склонность к образованию твердой керамической шлаковой корки, высоких неравномерных грубочешуйчатых, а в конце-концов литых валиков округлой формы, ухудшается отделение шлаковой корки, появляются большие капли рядом со швом, возрастает напряжение дуги, режим становится неустойчивым.
Направление 3 - при таком изменении соотношений ингредиентов увеличивается склонность к образованию валиков с малым усилением, мелкочешуйчатой поверхностью и плавным переходом к поверхности основного металла или предварительно наплавленных валиков, перенос расплавленного металла приобретает мелкокапельный характер, наблюдается образование аморфовидного шлакового покрытия наплавленных валиков, которое легко удаляется щеткой, возможность качественной сварки в пространственных положениях, отличных от нижнего, ограничивается.
Таким образом, границы содержания флюорита, рутилового концентрата и окиси железа, а также их соотношение в покрытии электрода, который предлагается в качестве изобретения, определены в ходе исследования шлаковой системы CaF2-TiO2-FeO и отвечают значениям области А оптимальных составов системы.
С целью улучшения стабилизации дугового промежутка и обеспечения стабильного горения дуги как на прямой, так и на обратной полярности, а также определенного увеличения коэффициента формы шва в покрытие введен магнезит (в виде магнезита металлургического), что также практически предотвращает разбрызгивание. Введение магнезита в количестве, которое превышает принятый предел, приводит к огрублению чешуйчатости валиков и неравномерности их по высоте.
Окись железа при введении в шлаковую систему CaF2-TiO2 снижает температуру ее плавления, а также коэффициент поверхностного натяжения, что приводит к мелкокапельному переносу расплавленного металла и образованию валиков с мелкочешуйчатой поверхностью и плавным переходом к основному металлу или металлу предварительно наплавленных валиков. Введение в покрытие предлагаемого электрода FeO в количестве меньшем заявленного, приводит к образованию "горбатых" валиков. Превышение количества FeO свыше предлагаемого предела способствует образованию легкоплавких шлаков, которые делают невозможным качественное формирование вертикальных и потолочных швов. Введение FeO в предлагаемом количестве в присутствии фторида кальция вызывает образование фторидов железа, которые также обеспечивают дополнительное снижение диффузионного водорода в наплавленном металле.
Введение полевого шпата в указанных границах вызывает образование достаточно плотной шлаковой корки и способствует вместе с магнезитом стабилизации дугового промежутка. Увеличение содержания полевого шпата сверх указанного предела приводит к образованию более жидкотекучих шлаков большой массы, что затрудняет сварку в пространственных положениях.
Введение марганца и никеля в принятых пределах обеспечивает получение наплавленного металла, прочностные свойства которого не ниже таковых для свариваемого металла.
Ферросилиций обеспечивает переход необходимого количества марганца в наплавленный металл. Но повышение его содержания выше предлагаемого предела приводит к уменьшению значения пластичности наплавленного металла, которое обусловлено твердорастворным упрочнением ферритной матрицы кремнием.
Для экспериментальной проверки предлагаемого технического решения были изготовлены 5 партий электродов со стержнями из сварочной проволоки Св08 диаметром 4 мм, состав покрытия которых приведен в Таблице 1.
Для оценки сварочно-технологических свойств водолазом-сварщиком в лабораторном бассейне на глубине 2 м во всех пространственных положениях сваривались стыковые образцы из стали Ст3 толщиной 14 мм. Формирование наплавленного металла оценивалось по трехбалльной системе, Таблица 2, с учетом внешнего вида, отделимости шлака, характера шлаковой корки, разбрызгивания, стабильности горения и т.п. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что электроды с покрытием предложенного состава обеспечивают удовлетворительное формирование многослойных швов во всех пространственных положениях.
Таблица 1. | |||||||||
Состав покрытия электродов, масс.% | |||||||||
Покрытие Компоненты |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||||
флюорит | 17 | 19,5 | 23 | 28 | 30 | ||||
рутиловый концентрат | 35 | 33,5 | 26 | 18 | 16 | ||||
окись железа | 10 | 13 | 20 | 28 | 30 | ||||
магнезит | 10 | 8 | 7 | 4 | 3 | ||||
полевой шпат | 14 | 12 | 10 | 8 | 7 | ||||
марганец металлический | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | ||||
никелевый порошок | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||||
ферросилиций | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||||
карбоксиметилцеллюлоза | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | ||||
Таблица 2. | |||||||||
Сварочно-технологические свойства электродов | |||||||||
Покрытие Сварочно-технолог. свойства |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||||
Возможность сварки в нижнем (н), вертикальном (в) и потолочном (п) положениях | нвп | нвп | нвп | нвп | нв | ||||
Формирование металла швов, баллы (трехбалльная система): | |||||||||
нижнее | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||||
вертикальное | 2 | 3 | 3 | 3 | 2 | ||||
потолочное | 1 | 2 | 3 | 2 | - |
Для определения механических свойств металла шва при сварке стали Ст3 были изготовлены электроды со стержнями из проволоки Св08 на базе покрытия №3, Таблица 1, в котором легирующие элементы изменялись в пределах, представленных в Таблице 3.
Таблица. 3. | |||||
Состав покрытия электродов со стержнями из проволоки Св08 для испытания механических свойств металла шва | |||||
Покрытие | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Компоненты | |||||
базовая шихта | 86 | 87 | 86,5 | 87,5 | 88 |
марганец металлический | 12 | 10 | 8 | 5 | 3 |
никелевый порошок | 0 | 0,5 | 2 | 3,5 | 4 |
ферросилиций | 0 | 0,5 | 1,5 | 2 | 3 |
карбоксиметилцеллюлоза | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Из сварных соединений, выполненных в нижнем положении, в соответствии с требованиями "Спецификации по подводной сварке" ANSI/AWS D3.6 изготавливались образцы типа Ми12, ГОСТ 6996-66. Результаты испытаний приведены в таблице 4. Их анализ свидетельствует, что электроды с покрытиями №2-4 обеспечивают высокие показатели пластических и прочностных свойств металла шва и удовлетворяют требованиям "Спецификации по подводной сварке" ANSI/AWS D3.6 (δ≥12%, предел прочности металла шва выше предела прочности основного металла).
Таблица 4. | |||||
Механические свойства металла швов, выполненных электродами со стержнями из проволоки Св08 | |||||
Покрытие | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Мех. свойства. металла шва | |||||
Предел прочности, σb, МПа | 420 | 425 | 445 | 460 | 475 |
Предел текучести, σt, МПа | 340 | 355 | 370 | 410 | 445 |
Относительное удлинение, δ, % | 8 | 12 | 14 | 13 | 9 |
Для определения механических свойств металла шва при сварке во всех пространственных положениях использовали электроды с покрытием №3, Таблица 3. Полученные результаты приведены в Таблице 5.
Таблица 5. | |||
Механические свойства металла швов при сварке во всех пространственных положениях | |||
Пространственное положение | Механические свойства | ||
σt, МПа | σb, МПа | δ, % | |
Нижнее | 370 | 445 | 14 |
Вертикальное | 360 | 430 | 12 |
Потолочное | 365 | 425 | 12 |
Таким образом, предложенный электрод позволяет получить во всех пространственных положениях качественное сварное соединение с необходимым уровнем механических свойств при сварке под водой малоуглеродистых и низколегированных сталей и может быть рекомендован для применения при ремонте подводных трубопроводов.
Claims (1)
- Электрод для подводной сварки, который включает стержень из проволоки Св08 и покрытие, содержащее рутиловый концентрат, полевой шпат и ферросилиций, отличающийся тем, что покрытие дополнительно содержит флюорит, окись железа, магнезит металлургический, марганец металлический, никелевый порошок и карбоксиметилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
флюорит 19,5-28,0 рутиловый концентрат 18,0-33,5 окись железа 13,0-28,0 полевой шпат 8,0-12,0 магнезит металлургический 4,0-8,0 марганец металлический 5,0-10,0 ферросилиций 0,5-2,0 никелевый порошок 0,5-3,5 карбоксиметилцеллюлоза 1,5-2,0,
при этом коэффициент массы покрытия составляет 22-25%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006115931/02A RU2364483C2 (ru) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Электрод для подводной сварки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006115931/02A RU2364483C2 (ru) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Электрод для подводной сварки |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006115931A RU2006115931A (ru) | 2007-11-20 |
RU2364483C2 true RU2364483C2 (ru) | 2009-08-20 |
Family
ID=38959174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006115931/02A RU2364483C2 (ru) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Электрод для подводной сварки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2364483C2 (ru) |
-
2006
- 2006-05-11 RU RU2006115931/02A patent/RU2364483C2/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006115931A (ru) | 2007-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5644984B1 (ja) | フラックス入りワイヤ、フラックス入りワイヤを用いた溶接方法、フラックス入りワイヤを用いた溶接継手の製造方法、および溶接継手 | |
CN102179640B (zh) | 一种高强度高韧性金属粉芯型药芯焊丝 | |
JP2002511023A (ja) | ガスフローシールド溶接用のフラックスコアワイヤ | |
US20020003135A1 (en) | Flux-cored wire for gas-shielded Arc welding of heat resisting steel | |
CN108698175A (zh) | 药芯焊丝、焊接接头的制造方法和焊接接头 | |
JP4303655B2 (ja) | 溶接部の耐食性および耐亜鉛脆化割れ性に優れた亜鉛めっき鋼板の溶接方法 | |
WO2015068273A1 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及びそのワイヤを用いた極低温用鋼の溶接方法 | |
JP2019111562A (ja) | 被覆アーク溶接棒 | |
JP2018192518A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法 | |
RU2364483C2 (ru) | Электрод для подводной сварки | |
JP3114958B2 (ja) | 厚鋼板の高能率すみ肉溶接方法 | |
RU2319590C2 (ru) | Электроды для ручной сварки сталей перлитного класса | |
JP2009018337A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
JP2003001486A (ja) | サブマージアーク溶接用フラックスおよびサブマージアーク溶接継手の製造方法。 | |
RU2325983C2 (ru) | Электрод для подводной сварки | |
RU2739306C1 (ru) | Покрытый электрод для дуговой сварки | |
SU1079388A1 (ru) | Керамический флюс дл автоматической сварки высоколегированных сталей и сплавов | |
UA17108U (en) | Electrode for underwater welding | |
JP7506017B2 (ja) | 鉄粉低水素系被覆アーク溶接棒 | |
SU1049224A1 (ru) | Состав электродного покрыти | |
SU1706817A1 (ru) | Состав шахты порошковой проволоки | |
SU738805A1 (ru) | Керамический флюс | |
JP2530899B2 (ja) | セルフシ―ルドア―ク溶接フラックス入りワイヤ | |
UA81057C2 (en) | Electrode for underwater welding | |
Sharma et al. | Design and development of welding electrode for structural steel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA94 | Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees) |
Effective date: 20081006 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20081113 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080512 |