SU1057221A1 - Composition of electrode coating - Google Patents

Abstract

СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКИЛТИЯ преимущественно дл  сварки жаростойких ферритных стсшей, содержащий плавиковый шпат, мрамор, двуокись титана, никель, хром, алюминий, соду, отлич ающийСЯ тем, что, с целью повшени  качества формировани  шва при сварке в вертикальном положении и неповоротных стыков труб, состав дополнительно содержит каменноугсхпьный пек и углекислый магний при следующем соотношении компонентов , мас.%: 2-6 Каменноугольный пек 3-7 Углекислый магний 0,3-0,9 Сода 5-11 Алюминий25-30 Плавиковый шпат 9-17 Хром 4-8 Никель 4-8 Двуокись титана Мрамор Остальное лCOMPOSITION OF ELECTRODE PURIFICATION mainly for welding heat-resistant ferritic ferritic materials containing fluorspar, marble, titanium dioxide, nickel, chromium, aluminum, soda, distinguished by the fact that, in order to improve the quality of formation of a weld in a vertical position and not turning the pipe joints, the composition additionally contains stonework pitch and magnesium carbonate in the following ratio of components, wt.%: 2-6 Coal pitch 3-7 Magnesium carbonate 0.3-0.9 Soda 5-11 Aluminum25-30 Fluorspar 9-17 Chrome 4-8 Nickel 4-8 Titanium Dioxide Marble Else l

Description

о :л -4about: l -4

NDND

JO Изобретение относитс  к сварке, конкретно к изысканию составов по крытий электродов, предназначенных дл  сварки химаппаратуры с повышенными требовани ми окалиностойкости. Специфические особенности эксплу атации, монтажа и изготовлени  пиро лиз ного оборудовани , например из сталей ОХ23С2Ю, Х23Ю2 и им подобных предъ вл ют к сварнйм соединени м повьлшенные требовани  жаростойкости и трациноустойчивости, что обусловлено агрессивным воздействием техно логических продуктов (серосодержащих топочных газов и окислительных сред с температурой до 1200°С) ,а также значи тельных упругопластических деформаций при сварке, вальцевании, гибке и т.п. узлов и деталей. Указанным требовани м жаростойкости наиболее полно удовлетвор ет металл швов, выполненных электродами , состо щих из ферритного высоколегированного Стержн  и электродного покрыти , так как практикой работы указанного оборудовани  вы в лена полна  непригодность использовани  существуюь1их присадочных материалов с аустенитным или аустенитно-ферритным типом шва по причин крайне низкой жаростойкости и высокого уровн  напр жений в сварных соединени х, возникающих из-за суще ственного различи  с основным металлом коэффициентов теплового расширени . Известно электродное покрытие 1 наносимое на стержень из проволоки 15X25Т, состо щее из следующих компонентов , мас.%: Мрамор41-43 Плавиковый шпат 39-41 Двуокись титана 5-7 Алюминий.7-9 Ниобий1,5-2,5 Структура металла шва при сварке этим электродом чисто ферритна . Однако электрод не обеспечивает приемлемой трещиноустойчивости и жаростойкости наплавленного металла вследствие выраженной грубозернистости его структуры, низких показателей в зкости и недостаточного. (с точки зрени  сопротивл емости во действию указанных сред) легировани . Известно также электродное покры тие дл  сварки жаростойких сталей 2 , содержащее следующие компоненты , мае,%: Мрамор Епавикбаий шпат Двуокись титана Никелевый порошок Феррохром азотиро .ванный Однако предельна  температура окалиностойкости наплавленного им металла не превьаиает 1000°С, что преп тствует возможности его назначени  дл  выполнени  швов на узлах и детал х работающего при 1200с пиролизного оборудовани , а наличие двухфазной структуры (аустенитно-ферритной ) у швов отрицательно сказываетс  на напр женном состо нии сварных соединений, так как исключает возможность проведени  их термообработки. Кроме того,электрод не обеспечивает качественного формировани  шва при сварке в вертикальном положении. Известно электродное покрытие дл  сварки высокопрочных сталей з,. содержащее следующие компоненты, мае,%: Плавиковый шпат 15-25 Рутиловый концентрат 5-10 Ферромарганец1-4 Ферросилиций2-5 Ферротитан , 6-12 . Ферромолибден3-8 Феррованадий2-4 Хром6-14 Никель4-8 Алюминиевый порошок 1-3 Целлюлоза1-4 Графит0,3-1,5 Феррониобий0,3-1,0 МраморОстальное Причем сода составл ет 0,5-1% от веса сухой шихты. Однако электрод с известным покрытием не обеспечивает качественного формировани  шва при сварке неповоротных стыков трубопроводов и швов в вертикальном положении. Цель изобретени  - разработка электродного покрыти , котора  обеспечивает повышение качества формировани  шва при сварке в вертикальном положении и неповоротных стыков трубопроводов . Дл  достижени  указанной цели состав электродного покрыти , содеращий плавнковьпЧ шпат, мрамор, двуокись титана, никель, хром, алюминий, соду, дополнительно содержит углекиошй магний и каменноугольный пек при следующем соотнесении компонентой , мас.%: Каменноугольный пек 2-6 Углекислый магний 3-7 Алюминий5-11 Сода0,3-0,9 Плавиковый шпат 25-30 Хром9-17 Никель 4-8 Двуокись титана 4-8 MpciMop- Остальное Результаты экспериментальных исследований и аналитических расчетов составов покрытий показали, что введение мрамора, плавикового шпата и двуокиси титана обеспечивает достаточно надежную защиту сварочной ванны, способствует образованию требуемого количества шлака (предохран ющее взаимодействие металла шва с атмосферой) и позвол ет достичь требуемых характеристик горени  дуги.JO The invention relates to welding, specifically to the search for compositions of electrode coatings for welding chemical equipment with increased requirements for scaling resistance. Specific features of the operation, installation and manufacture of pyrolysis equipment, for example, of OX23C2U, X23U2 steels and the like, place high demands on heat resistance and traction resistance due to the aggressive effect of technological products (sulfur-containing flue gases and oxidizing media). temperature up to 1200 ° C), as well as significant elastoplastic deformations during welding, rolling, bending, etc. nodes and parts. The above requirements of heat resistance most fully satisfy the metal of the joints made by electrodes consisting of ferritic high-alloyed Rod and electrode coating, since the practice of this equipment makes it completely unsuitable for you to use existing filler materials with austenitic or austenitic-ferritic type of weld for reasons of extreme low heat resistance and high level of stresses in welded joints arising due to a significant difference from the base metal ovogo expansion. An electrode coating 1 is known that is applied to a 15X25T wire rod consisting of the following components, wt%: Marble41-43 Fluorspar 39-41 Titanium dioxide 5-7 Aluminum.7-9 Niobium 1.5-2.5 Structure of the weld metal at welding by this electrode is purely ferritic. However, the electrode does not provide acceptable crack resistance and heat resistance of the deposited metal due to the pronounced coarseness of its structure, low viscosity and insufficient. (from the point of view of resistance under the action of the indicated media) doping. It is also known that electrode coating for welding heat-resistant steels 2, containing the following components, May,%: Marble Epavikbai spar Titanium dioxide Nickel powder Ferrochrome nitrogen o However, the limiting temperature of the scaling resistance of the weld metal it does not exceed 1000 ° C, which prevents its use the seams on the nodes and parts of the pyrolysis equipment operating at 1200 ° C, and the presence of a two-phase structure (austenitic-ferritic) at the seams has a negative effect on the stress state of of the connections, since they exclude the possibility of carrying out heat treatment. In addition, the electrode does not provide high-quality weld formation when welding in a vertical position. An electrode coating is known for welding high-strength steels. containing the following components, May,%: Fluorspar 15-25 Rutile concentrate 5-10 Ferromanganese1-4 Ferrosilicon2-5 Ferrotitanium, 6-12. Ferromolybdenum3-8 Ferrovanadium2-4 Chrome6-14 Nickel4-8 Aluminum powder 1-3 Cellulose1-4 Graphite0.3-1.5 Ferroniobium0.3-1.0 Marble Rest And the soda is 0.5-1% by weight of the dry blend. However, an electrode with a known coating does not provide high-quality weld formation during welding of non-rotary joints of pipelines and welds in a vertical position. The purpose of the invention is to develop an electrode coating, which provides an increase in the quality of weld formation in vertical welding and non-rotary joints of pipelines. To achieve this goal, the composition of the electrode coating, containing soft spar, marble, titanium dioxide, nickel, chromium, aluminum, soda, additionally contains carbonate magnesium and coal tar pitch in the following correlation component, wt.%: Carboniferous magnesium 2-6 7 Aluminum5-11 Soda0.3-0.9 Fluorspar 25-30 Chrome9-17 Nickel 4-8 Titanium Dioxide 4-8 MpciMop- Else The results of experimental studies and analytical calculations of coating compositions showed that the introduction of marble, fluorspar and titanium dioxidebespechivaet sufficiently reliable protection of the welding bath, promotes the formation of the desired amount of slag (yuschee interaction prevents the weld metal from the atmosphere) and allows to reach the desired characteristics of the arc.

Соду ввод т дл  придани  покрытие необходимых технологических характеристик в процессе опрессовки электродов . При этом установлены граничные пределы, содержани  в обмазке соды соответственно 0,3-0,9%.Soda is injected to impart the required technological characteristics during the crimping of the electrodes. At the same time, the boundary limits were set, the content in the soda coating, respectively, 0.3-0.9%.

Алюминий обеспечивает подавление грубозернистой структуры сварного шва, что способствует улучшению механических свойств и в некоторой степени окалиностойкости. Экспериментально установлена концентраци  алюмини  с учетом оптимального про влени  на свойства наплавленного металла. Результаты опыто в показали , что при содержании алюмини  менее 5% и более 11%, например 3 и 15% (т.е. ниже и выае указанных пределов) и любом отношении прочих компонентов в покрытии у наплавленного металла либо вообще не наблюдаетс  подавлени  грубозернистой структуры и. Как следствие, улучшени  его механических свойств (в первую очередь пластичности и ударной в зкости), либо отмечаетс  падение трещиноустойчивостй по причине повылени  переходной температуры хрупкости.Aluminum provides the suppression of the coarse-grained structure of the weld, which contributes to the improvement of mechanical properties and to some extent of scaling resistance. The concentration of aluminum was experimentally determined taking into account the optimal manifestation of the properties of the deposited metal. The results of the experiment showed that when the aluminum content is less than 5% and more than 11%, for example, 3 and 15% (i.e., lower and higher than the specified limits) and any ratio of other components in the coating of the weld metal, or suppression of the coarse-grained structure is not observed at all and. As a result, the improvement of its mechanical properties (primarily plasticity and toughness), or a drop in crack resistance due to increased transient brittleness, is observed.

При любом соотношении остальных компонентов в покрытии введением менее 9% хрома у сварных швов не удаетс  достичь требуемой жаростойкости , что обусловлено низкой эффективностью образуккцейс  на поверхности металла защитных пленок из-за недостаточной концентрации хрома в твердом растворе. В то же врем  превышение хрсма выше 17%, например 20%, не привод  к дальнейшему улучшению окалиностойкости, вызывает понижение трещиноустойчивости швов вследствие развити  в них предраслоложенности к отпускной хрупкости собственных  влений сйгментизации и 475-градусной хрупкости. На этом основании оптимальными пределами содержани  хрома в покрытии  вл ютс  нижний 9%, а верхний 17%.At any ratio of the remaining components in the coating, by introducing less than 9% chromium at the welds, it is not possible to achieve the required heat resistance, which is due to the low efficiency of protective films on the metal surface due to the insufficient concentration of chromium in the solid solution. At the same time, excess of hrsma above 17%, for example, 20%, does not lead to further improvement of scaling resistance, causes a reduction in the crack resistance of the seams due to the development in them of predisposition to tempering fragility of their own sigma and 475-degree brittleness. On this basis, the optimum limits of chromium content in the coating are the bottom 9% and the top 17%.

При наличии в покрытии ниже 4% никел , в частности 2%, металлу сварных швов свойственна хрупкость и кра не низка  трещиноустойчивость. С другой стороны, увеличение никел  против 8% обусловливает по вление в структуре наплавленного металла остаточного аустёнита, привод щего к резкому снижению жаростойкости. Причина отмеченных фактов заключаетс  в том, что малые концентрации никел  весьма незначительно сказываютс  на механических показател х высоколегированного феррита и не улучшает его в зкости. Во втором случае никель, When nickel is present in the coating below 4%, in particular 2%, brittleness is characteristic of the weld metal and the edge is not cracked. On the other hand, an increase in nickel versus 8% causes the appearance of residual austenite in the structure of the deposited metal, leading to a sharp decrease in heat resistance. The reason for this fact is that low nickel concentrations have very little effect on the mechanical properties of high-alloyed ferrite and do not improve its viscosity. In the second case, nickel,

0 способству  образованию гетерогенной структу1 л, обусловливает пониженное содержание хрома в аустените, что отрицательно сказываетс  на жаростойкости . По этой причине предельные значени  никел  в покрытии 4-8%.0 contributes to the formation of a heterogeneous structure, causes a lower content of chromium in austenite, which adversely affects the heat resistance. For this reason, the nickel limit values in the coating are 4-8%.

5five

Дополнительное совместное введение в покрытие новых кс тонентов, углекислого магни  и каменноугольного пека, придает сварньм швам принципиально новое свойство, обеспечиваю0 щее требуемое качество формировани  шва при сварке в вертикальном и неповоротном (дл  труб) положени х. Указанный эффект обусловлен наличием Новых компонентов в создании шлаков The additional joint introduction of new toners, magnesium carbonate and coal tar pitch into the coating gives the welds a fundamentally new property that ensures the required quality of weld formation in welding in vertical and not rotary (for pipes) positions. This effect is due to the presence of new components in the creation of slags

5 с малопродолжительным временем схватывани  (приобретени  тре13уемой в зкости к кристаллизации), обусловленный положительньам их воздействием на ликвидус системы прин тых шпако0 образук цих ингредиентов.5 with a short setting time (acquiring the desired viscosity for crystallization), due to their positive effect on the liquidus of the system of accepted ingredients.

Дл  сопоставительной оценки вли ни  новых компонентов покрыти  на качество формировани  шва при сварке в указанных положени х испытани м под5 вергают р д опытных составов покрытий , в которых концентрацию каменноугольного пека и углекислого магни  измен ют в пределах 1-8%, а содержание других ингредиентов назначают For a comparative assessment of the effect of new coating components on the quality of weld formation during welding in the indicated positions, tests are given to a number of experimental coating compositions in which the concentration of coal tar and magnesium carbonate varies from 1–8%, and the content of other ingredients is prescribed

0 в прежних пределах. Одновременно аналогичной оценке подвергают известное 2 , выбранное в качестве базового объекта. Во всех случа х сварку проиэвод т с применением (Пластин и труб из характерной дл  из5 готовлени  пиролизного оборудовани  стали ОХ23С2Ю на стандартных режимах, а в качестве электродных стержней используют проволоку 15X25Т с нанесенным на них покрытием всех указанных 0 in the previous limits. At the same time, the known 2, chosen as the base object, is subjected to a similar assessment. In all cases, the welding was performed using (Plates and pipes from the pyrolysis equipment characteristic for 5 of the steel OX23C2U under standard conditions, and 15X25T wire coated with all of these

0 составов.0 compositions.

Достоверность полученных данных обеспечивгиот путем 3-4-кратного повторени  основных опытов и сравнением результатов расчета (методом цент5 . рального рототабельного планировани  эксперимента) промежуточных точек.The reliability of the data obtained is ensured by 3-4-fold repetition of the main experiments and comparing the results of the calculation (by the method of a central rotary experiment planning) of intermediate points.

В таблице приведены составы электродных покрытий и свойства наплавленного металла.The table shows the composition of the electrode coatings and the properties of the weld metal.

oinoooooooooobooooinoooooooooobooo

Hr WOOOOO CЛ r fM - т- N. OfHr WOOOOO CL R fM - t - N. Of

mvor o riOt4mi voro Nroo r4r (1до-о нооосооого{лооооооmvor o riOt4mi voro Nroo r4r (1do-ooooooogo {looooooo

гИ OOO OO о о о оGI OOO OO o o o o o

ooooioootooooopooo ою in о гч о о (п о о о оooooioootooooopooo oy in oh oh oh oh (p oo o

тЧ «N N «л ГМ г Г1 S tN sn («-IчЧтЧT-lHtH- PM "N N" l GM g G1 S tN sn ("-I hchtcht-lHtH-

Н « f З n m H "f C n m

n.«N ro J in in IfOTr -ч rt Ч CJ ГЧ fM inn. "N ro J in in IfOTr - h rt H CJ MS fM in

r 00 IIIIIr 00 IIIII

t n r- r-t Г rt n r- r-t Г r

Ci mOtr OI O ON «r incOOOOOt-« « m/ nn тЧ «N тЧ f (N Ci mOtr OI O ON "r incOOOOOt-" "m / nn PMH" N PMF f (N

in o roO Tj«eo-ooiovovo«)in«in o roO Tj "eo-ooiovovo") in "

tHrOtf oooo oooOdovovovotHrOtf oooo oooOdovovovo

тН гЧтНМЗtN gChTNMZ

«лс1| г г о -о1П1пчтгт«Лс1 | gg o -o1p1pchtgt

oioointnoinininomt r docor roioointnoinininomt r docor r

тМ-Г4Г ППГ «МГОГ4ГЧС ГМГЧГЧРМTM-G4G PPG "MOGG4GCHS GMGGHRM

гот о оч го го о оч ш« ю го го щ ingoat about och go och o sh w u go go u in

II ОООООООО ООООООII OOOOOOOO OOOOOO

ГО«ПГО1П1Л1ПтЧтЧГ -1 СПСТ Г--ОО тЧтЧ,-4 гЧGO "PGO1P1L1PTPPhTCHG -1 SPDS G - OO rchtch, -4 gch

I roror i -r ifor r inm I согмслI roror i -r ifor r inm I sogmsl

(NMlOVOC MvOvOininoO t(NMlOVOC MvOvOininoO t

rjrO invei ooiTiorjrO invei ooiTio

о о о оoh oh oh

«Ч N m"H N m

I I I II I I I

I I II I I

«H in in r Г-- 1Л in"H in in r G-- 1L in

тЧтЧ ЧОгЧ ЧтНтНтЧтНrchtch chogg chtnttntchtn

.со.so

(М о г щ vo(M o g sh vo

Н тЧг-t Результаты испытаний показгши, чТо применение известного 2 состава покрыти  нар ду с неудовлетворительной жаростойкостью сварного шва совершенно не обеспечивает требуемого формиро вани  в услови х сварки образцов на вертикальной плоскости и особенно в неповоротных положени х, В то же врем  дополнительное раздельное введение каменноугольного пека и углекислого магни  (новых ингр&циентов) также не позвол ет достичь приетллемого качества формировани  шва. Например, при раздельном введении в покрытие до 8% указанных компонентов выполненным в вертикальном положении швам свойственны значительные провисани  наплавленного металла и большие нaпJШBы, а при сварке в неповоротном положениикрайне неудовлетво1рительное формирование .H tchg-t The test results showed that the application of the known 2 composition of the coating, along with the unsatisfactory heat resistance of the weld, does not at all ensure the required formation of samples in the conditions of welding of the samples on the vertical plane and especially in the non-rotational positions. Pitch and magnesium carbonate (new ingredients & ns) also does not allow to achieve an excellent quality of the formation of the seam. For example, with separate insertion of up to 8% of these components into the coating, the seams in the vertical position are characterized by significant sagging of the weld metal and large overhangs, while in the non-rotary position, it is extremely unsatisfactory.

Наилучшие результаты достигнуты при совместнс введении в состав покрыти  5% каменноугольного пека и 6% ,углекислого магни . При этом введение в состав покрыти  соответственно менее 2 и 3% этих элементов мало сказываетс  на улучшении формирующей способности шва. Превышение же их соотвественно выше б и 7% практическ не оказывает последующего вли ни  на рассматриваемом показателе качества . Поэтому- пределы содержани  каменноугольного пека и углекислого магни  в составе предлагаемого покрыти  целесообразно ограничить 2-6% и 3-7% соответственно.The best results were achieved when the 5% of coal tar pitch and 6% of magnesium carbonate were added to the coating. At the same time, the introduction to the composition of the coating, respectively, less than 2 and 3% of these elements has little effect on the improvement of the forming ability of the seam. Exceeding them, respectively, is higher than b and 7% practically does not have a subsequent effect on the quality indicator under consideration. Therefore, it is advisable to limit the content of coal tar pitch and magnesium carbonate in the composition of the proposed coating to 2-6% and 3-7%, respectively.

Предлагаемое электродное покрытие в отличие от базового объекта /pj позвол ет достичь качественное формирование шва при сварке в вертикальном положении и неповоротных стыков труб, а также обеспечивает неуступающие основному металлу жаростойкость и трещиноустойчивость шва.The proposed electrode coating, in contrast to the base object / pj, allows to achieve high-quality weld formation when welding in a vertical position and not rotating pipe joints, and also provides heat resistance and resistance to crack penetration to the base metal.

Покр лтие отличаетс  простотой в производстве и моЗсет быть использовано дл  изготовлени  электродов, предназначенных дл  сварки в заводских и монтажных услови х окалиносгойкого пиролизного химического оборудовани .The coating is easy to manufacture and the moSet to be used for the manufacture of electrodes intended for factory and installation welding of flame-retardant pyrolysis chemical equipment.

Claims (1)

СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫ-COMPOSITION OF ELECTRODE COVER- ТИЯ преимущественно для сварки жаростойких ферритных сталей, содержащий плавиковый шпат, мрамор, двуокись титана, никель, хром, алюминий, соду, отличающийс-я тем, что, с целью повьшения качества формирования шва при сварке в вертикальном положении и неповоротных стыков труб, состав дополнительно содержит каменно-TII mainly for welding heat-resistant ferritic steels containing fluorspar, marble, titanium dioxide, nickel, chromium, aluminum, soda, characterized in that, in order to improve the quality of the formation of the weld when welding in a vertical position and fixed joints of pipes, the composition is additionally contains stone угольный пек и углекислый магний coal pitch and magnesium carbonate при следующем соотношении тов, мас.%: in the following ratio tov, wt.%: компонен- component Каменноугольный пек Coal tar pitch 2-6 2-6 Углекислый магний Magnesium carbonate 3-7 3-7 Сода Soda 0,3-0,9 0.3-0.9 Алюминий- Aluminum- 5-11 5-11 Плавиковый шпат Fluorspar 25-30 25-30 Хром Chromium 9-17 9-17 Никель Nickel 4-8 4-8 Двуокись титана Titanium dioxide 4-8 4-8 & & Мрамор Marble Остальное Rest (Л с (L s