Способ многопроходной сварки стальных конструкций, металлизированных алюминием

)5 В 23 К 35/3 ТЕНИ одер- РРО- орид ферпред- стальше нст ных аааа льалюьномх слоОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по монтажным и специальным строительным работам и Московский опытный сварочный завод(56) Авторское свидетельство СССР йт 1274894, кл. В 23 К 35/362, 29,04.85.Авторское свидетельство СССР % 1113231, кл. В 23 К 35/365, 20.09.83. (54) СПОСОБ МНОГОПРОХОДНОЙ СВАРКИ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫХ АЛЮМИНИЕМ(57) Изобретение относится к сварке и предназначено для ручной сварки стальных конструкций, металлизированных алюминием Изобретение относится к сварке и назначено для ручной дуговой сварки ных конструкций, металлизированны алюминием слоем 350-450 мкм,Целью изобретения является повы ние качества металла шва при сварке ко рукций, работающих при отрицатель температурах.Способ многопроходной сварки ста ных конструкций,металлизированных минием, заключается в последовател выполнении корневого и заполняющи ев электродами иэ малоуглеродистой проволоки с покрытием на основе плавиковог шпата. титансодержащего компонента слоем 350-450 мкм. Цель изобретения - повышение качества металла шва при сварке конструкций, работающих при отрицательных температурах. Способ многопроходной сварки стальных конструкций, металлизированных алюминием, заключается в последовательном выполнении корневого и заполняющих слоев электродами, стержень которых выполняют из малоуглеродистой проволоки, Покрытие для сварки корневого шва содержит, мас,0; плавиковый шпат 7- 9, рутиловый концентрат 9,0-29,0, кварцевый песок 3 - 3,5, фторид натрия 7 - 12,5, хлорид натрия 2 - 2,5, ферромарганец 6-11,5, мрамор - остальное, Покрытие для сварки последующих, заполняющих слоев с жит, мас,0; плавиковый шпат 7 - 19, фе титан 9 - 15,5, ферросилиций 3-3,5, фт натрия 5 - 12,5, хлорид натрия 0,1 - 0,5,ромарганец 4-10 и остальное - мрамор, Коэффициснт массы покрытия электродов33-38 6. 4 табл. мрамора, ферромарганца и фтористого сое аеееа динения натрия, в покрытие дополнительно вводят хлористый натрий и кремнесодержащий компонент, при этом для выполнения корневого слоя шва используют в качестве титансодержащего компонента рутиловый концентрат, а кремнесодержащего - кварцевый песок.Сварка стальных конструкций, металлизированных алюминием до 450 мкм, . производится в зависимости От толщины свариваемого металла не менее, чем эа два прохода. Корневой слой шва выполняют электродом с покрытием следующего состава, мас.:Плавиковый шпат 7,0 - 9,0Рутиловый концентрат 9,0 - 29,0Кварцевый песок 3,0-3,5Фторид натрия 7,0 - 17,5Хлорид натрия 2,0-2.5Ферромарганец 6,0 - 11,5Мрамор Остальноеа заполняющие слои шва выполняют электродом с покрытием следующего состава,мас. ф ;Плавиковый шпат 7,0 - 19,0Ферротитан 9,0 - 15,5Ферросилиций 3,0-3,5Фторид натрия 5,0 - 12,5Хлорид натрия 0,1 - 0,5Ферромарганец 4,0 - 10,0Мрамор ОстальноеВ том случае когда заполняют корневой слой шва при Ч-образной разделке, всварочной ванне и зоне дуги находитсябольшее количество сильного раскислителяалюминия, чем при выполнении заполняющих слоев шва, так как свариваемые кромкипокрыты слоем алюминия. Поэтому дляобразования соответствующей шлаковойсистемы, эффективно удаляющей неметаллические включения, используют в качестветитансодержащего компонента рутиловыйконцентрат, а в качестве кремнесодержащего - кварцевый песок, так как в шлаковойсистеме МпО-Я 02-А 20 з они вызывают повышенную ее активность и способствуютболее лучшей рафинирующей обработкерасплавленного металла сварочной ванныот оксидов алюминия,При выполнении заполняющих слоевтитансодержащему и кремнесодержащемукомпонентам предъявляются в большейстепени требования, как к раскислителями легирующим, т,е. способным не толькообразовывать легкоплавкую эвтектику, а вбольшей степени обеспечить необходимыемеханические свойства металлу шва, в частности вязкие, поэтому в этом случае используют ферротитан и ферросилиций.Содержание окисленного алюминия висходном состоянии в покрытии, нанесенном газотермическим напылением, достигает 20 от общего содержания алюминия.Этот окисленный алюминий переходит всварочную ванну в твердом состоянии благодаря тому, что средняя температураплавления этих оксидов 2050 С, тогда каксредняя температура сварочной ванны 1600 -1700 С. Остальные 80 алюминия окисляются следующим образом,Окисление чистого алюминия при разложении мрамора происходит следующим образом: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 СаСОз - -ф СаО+ СОг;2 СО 2 ф 2 СО ф 02;4 А + 302 = 2 А 20 зОкисление в сварочной ванне происходит за счет большего сродства алюминия к кислороду по сравнению с марганцем и железом, Последние из покрытия окисляются за счет протекания реакции окисления кислородом в результате плавления электродного покрытия и стального стержня, а также переноса капли электродного металла через дуговой промежуток перед поступлением в сварочную ванну:ЗЕеО+ 2 А = АгОз+ ЗЕеОкисление происходит в самой ванне эа счет содержания в ней растворенного кислорода. Исследованиями установлено, что содержание растворенного кислорода в металле шва, полученного при сварке электродом с основным типом покрытия стали, металлизированной алюминием, достигает 0,0486 от массы металла шва, а содержание оксидов алюминия в металле шва составляет ориентировочно 0,014 от массы металла шва. Поэтому введение в состав покрытия электрода дополнительного окислителя в виде железной окалины приводит к еще большему засорению металла шва или затруднению удаления оксидов из сварочной ванны,Удаление оксидов из сварочной ванны осуществляется за счет протекания реакции6 йаС+ А 20 з = 2 АСз+ ЗйаО с образованием легкоплавких соединений алюминия и образования А 202 Г 2 - оксифторида алюминия, а также за счет перевода в шлак оксидов алюминия с образованием легкоплавких эвтектик шлаковой системы: СаО - Са Г 2 - А 20 з,Суммарное содержание фтористых кальция и натрия, а также хлористого натрия позволяет поддерживать устойчивость процесса дуговой сварки и, кроме того, удалить оксиды алюминия из металла сварочной ванны путем перевода этих тугоплавких соединений (А 20 з) в легкоплавкие АСз, А 202 Е 2) и дальнейшему переходу их в сварочный шлак, Нарушение общей суммы в меньшую сторону ведет к засорению невыведенными оксидами металла шва, снижению его пластичности, а в большую сторону - к нарушению стабильности горения дуги.Фторид натрия и хлорид натрия используются для образования легкоплавких соединений алюминия, перевода оксидов алюминия в оксифториды, хлориды алюминия. Снижение или повышение процентного содержания плавикого шпата приводит кнарушению образования тройной легкоплавкой шлаковой системы.Ферромарганец и ферросилиций играют роль легирующих элементов и участвуют в образовании шлаковой системы; МпО - 510 г - А 1 гОэ,Мрамор используется для получения основы легкоплавкой шлаковой системы СаО - Са Гг - А 1 гОз.Изготовление экспериментальных партий электродов проводят по известной технологии. Покрытия наносят на стержни диаметром 3 и 4 мм из проволоки Св 08 А,Состав сухой шихты покрытия электродов для сварки корневого слоя швэ приведен в табл.1, э для сварки заполняющих слоев шва - в табл.2,Для приготовления обмазочной массы используют капиево-натриевое стекло. СоСтавы 1 - 7 наносят на стержни диаметром 3 мм, а составы 8 - 14 - на стержни диаметром 4 мм,Проводят испытания электродов при ручной сварке стальных труб размером ф 219 х 10 х 300 мм с металлизированной алюминием наружной цилиндрической поверхностью и конусной поверхностью кромок У-образной разделкой. Металлизированное покрытие наносят газотермическим напылением и его толщина колеблется в пределах 300-450 мкм, Корневой слой шва выполняют электродами с покрытиями 1 - 7 состава (табл. 1), при этом режим сварки следующий: напряжение 0 = 26 - 28 В, сварочный ток 1 = 110 - 120 А. Заполняющие слои шва выполняют электродами с покрытиями состава 8-14 (табл.2), режим сварки в этом случае следующий: напряжение О = =27 - 29 В, сварочный ток 1 = 150 - 160 А.В обоих случаях ток постоянный, обратной полярности. Сварку проводят в нижнем поворотном положении, Используют электроды с составами 1-7 и 8 - 14 в различных сочетаниях. При сварке производят оценку сварочно-технологических свойств различных сочетаний электродов на устойчивость процесса сварки, формирование шва и отделимость шлака, разбрызгивание, наличие пористости и подрезов.Из сварных соединений изготавливают шлифы для микроисследования на определение процентного содержания неметаллических оксидных включений в металле шва, отнесенного к массе металла шва, а также образцы для их испытания на ударный изгиб по типу ХЧ(надрез острый). В результате проведенных испытаний отбирают для анализа сочетание электродов, приреденное в табл.3. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На основании проведенного анализахарактеристик металла шва и сварочно-технологических свойств процесса сварки рекомендуют к применению электроды всочетании партий 1-8, 2-9 и 3-10, Эти жепартии электродов изготавливают с различным коэффициентом массы покрытия и подвергают испытаниям,Данные испытаний представлены втабл,4,Электроды указанного состава покрытия и сочетания следует применять при коэффициенте массы покрытия Кп = 33 - 38."Формула изобретенияСпособ многопроходной сварки стальных конструкций, металлизированных алюминием, при котором последовательновыполняют корневой и заполняющий слоиэлектродами, состоящими из стержня, выполненного из мапоуглеродистой проволоки, и покрытия, содержащего мрамор,плавиковый шпат, титансодержащий компонент, ферромарганец, фтористое соединение натрия, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения качества металла швапри сварке конструкций, работающих приотрицательных температурах, в состав покрытия электрода дополнительно вводятхлорид натрия, кремнийсодержащий кОмпонент, а в качестве фтористого соединениянатрия - фторид натрия, причем для выполнения корневого шва используют в качестветитансодержащего компонента рутиловыйконцентрат, а кремнийсодержащего компонента - кварцевый песок при следующемсоотношении компонентов покрытия,мас. 0 :Ппавиковый шпат 7,0-9,0Рутиловый концентрат 9,0 - 29,0Кварцевый песок 3,0-3,5Фторид натрия 7,0 - 12,5Хлорид натрия 2,0-2.5Ферромарганец 6,0 - 11,5Мрамор Остальноеэ для выполнения заполняющих слоев шваиспользуют в качестве титансодержащегокомпонента ферротитан, а кремнийсодержащего компонента - ферросилиций приследующем соотношении компонентов,мас,%;Плавиковый шпат 7,0 - 19,0Ферротитан 9,0 - 15,5Ферросилиций 3,0 - 3.5Фторид натрия 5,0 - 12,5Хлорид натрия 0,1-0,5Ферромарганец 4,0 - 10,0Мрамор Остальноепри этом коэффициент массы покрытияэлектродов составляет 33 - 38%.