Состав шихты порошковой проволоки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) (11)д) В 23 К 35/3 ИСАНИЕ ТЕЛЬСТВ ена Трудовогот электроций.о т л и ч а юв качестве фторисодержит один в из ряда: фторид ия, кремнефто(54) (57) 1. СОС ПРОВОЛОКИ, преив качестве прис ну, содержащий раскислители и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ С(71) Ордена Ленина и ордКрасного Знамени институсварки им.Е.О.Патона(прототип). ТАВ ШИХТЫ ПОРОШКОВОЙ мущественно вводимой адки в сварЬчную ванкарбонаты металлов, фториды металлов,о т л и ч а ю щ и и с я темчто, с целью повышения стойкости сварног шва против образования пор, компоне ты состава содержатся в следующем соотношении, мас.7.:Карбонаты металлов 90-95 Раскислители 1-5 Фториды металлов 1-5 2. Состав по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в качестве карбонатов металлов состав содержит один или более компонентов иэ ряда: карбонат кальция, карбонат магния, карбонат бария.3. Состав по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве раскислителей состав содержит один или более компонентов из ряда: титан алюминий, силикокаль4, Состав по по 1щ и й с я тем, чтодов металлов составили более компонентокальция, фторид натрристый натрий.10920Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к порошковым проволокам, используемым при дуговой сварке в качестве присадочного материала, вводимого в сварочную 5 ванну,При сварке многослойный металл характеризуется повышенной склонностью образования пор в шве, Это связано как с большим количеством очагов . 1 Озарождения газовых пузырьков, таки действием дополнительного эффекта,обусловленного вытеснением воздухаиз межслойных зазоров. Нагрев, вызывая расширение воздуха, приводит кувеличению его давления в замкнутомпространстве межслойного зазора,выделению через прослойку жидкогометалла при замыкании шва.В процессе кристаллизации металла 20шва через него проходят пузырькивоздуха и образуются поры и свищи.Наличие каких-либо загрязнений накромках дополнительно увеличиваетпорообразование при сварке многослойного металла.В настоящее время используютсяразличные приемы повышения стойкостиметалла шва против образования пор,основанные на связывании выделяющихся газов в нерастворимые в жидкомметалле соединения.Кроме того, для уменьшения пористости в металле сварных швов принимаютспециальное пересыщение газами жидкого металла ванны, что активизируетпоследующее газовыделение при снижении температуры в ванне.Известна порошковая проволокас сердечником, содержащим фториды,которая вводится в качестве присадкив сварочную ванну с целью повышенияпроизводительности сварки и ударнойвязкости металла шва, благодаряснижению содержания кислорода и 45кремния в сварном шве, Компонентысостава содержатся при следующемсоотношении, мас.7.:Фтористый кальций 20-95железный порошок Остальное 13 50Однако применение данной проволоки не позволяет в достаточной степени устранить пористость при сваркемногослойного металла.Известен состав порошковой проволоки, содержащий металлическуюоболочку и порошкообразную шихтуфлюс компоненты шихты содержатсяри следующем соотношении, мас.Х:(58 25 2Фтористыи кальциии карбонат металла 35-70Карбонат лития 0,3-5Алюминий-магниевыйсплав (20-707 А 1)АлюминийМарганецКремний илиникель (5-187)1,5 Г 21Однако применение в качестве присадки известной порошковой проволоки при многослойной сварке не возволяет повысить стойкость сварного шва против образования пор.Цель изобретения - повышение стойкости сварного шва против образования пор.Поставленная цель достигается тем, что состав шихты порошковой проволоки, преимущественно вводимой в качестве присадки в сварочную ван-. ну, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.7:Карбонаты металлов 90-95Раскислители 1-5фториды металлов 1-5В качестве карбонатов металлов состав содержит один или более компонентов из ряда: карбонат кальция, карбонат магния, карбонат бария.В качестве раскислителей состав содержит один или более компонентов иэ ряда: титан, алюминий, силикокальций.В качестве фторидов металлов состав содержит один или более компонентов из ряда: фторид кальция, фторид натрия, кремнефтористый натрий.Предлагаемая порошковая проволока предназначается в качестве присадочного материала при сварке многослойного металла, где причины и процессы порообразования в металле шва отличаются от обычных, хорошо .известных причин образования этого дефекта, и связаны с выделением воздуха иэ межслойных зазоров. Поэтому традиционные пути уменьшения пористости металла швов при сварке многослойного металла оказывается не эффективным. К ним относятся приемы:уменьшение содержания водорода и кислорода в металле за ечет введенияв сварочную ванну СаР снижениепарциального давления водородав газовой среде при сварке эа счетразбавления другими газами, в частности СОд, связывание кислорода в1092025 стойкость против хрупкого разрушенияи т.п.). В частности, при сваркемногослойных конструкций из наиболеешироко используемых низколегированных сталей приемлемы такие доступныеминералы, как кальцит (СаС 03 ввиде мрамора, известняка, металла),магнезит (МрСОЗ ),. доломит(СаМСО 3 )В состав сердечника предлагаетсявводить также фториды в количестве1-5% с. целью связывания водородаи снижения его содержания в металлешва. Разложение карбонатов непосредственно в сварочной ванне приводит к окислению металла шва, и вконечном счете, может ухудшить механические свойства наплавленного металла. Для устранения этого явленияпредлагается вводить в состав сердечника порошоковой проволоки элемен.ты-раскислители, такие как Тс, Л 1,Яд, Са и т.п., которые могут приме-.няться как в чистом виде, так и ввиде ферросплавов и различных лигатур, В зависимости от степени сродства к кислороду и легирующего влияния, элементы-раскислители должнывводиться в состав сердечника в количестве 1-5 Х.Наилучший эффект по снижениюпористости при использовании предлагаемой проволоки достигается, когдамасса сердечника составляет 25-353от массы всей проволоки. Оболочкапроволоки выполняется из стальнойниэкоуглеродистой ленты, составляющейсоответственно 75-65 Х от массыпроволоки,Были изготовлены опытные составыприсадочных порошковых проволок, ко"торые указаны в таблице. ВВопыта Условия сварки 40 аналог Г 1 3 : Са Р 2 - 95Ре порошок - остальное 30 твердые и жидкие окислы и т.п, В решаемой задаче эти способы играют второстепенную роль.Основная роль при снижении порис 3 тости швов, свариваемых на многослой- . ном металле, отводится при использовании предлагаемой проволоки выделяемому при разложении карбонатов углекислому газу, который увлекает за собой воздух, выделяющийся из межслойного зазора, что способствует уменьшению пористости швов.Следовательно количество карбонатов в порошковой проволоке и определяет ее эффективность в борьбе спористостью швов свариваемых на многослойном металле.При этом роль таких компонентов как фтористый кальций и элементов раскислителей, содержащихся в порошковой проволоке, окаэывается второстепенной и позволяет лишь несколько усилить основной эффект карбонатов, улучшить другие служебные характерис- д тики металла шва (ударную вязкость, прочность, твердость и т.п.).Как показали проведенные опыты количество карбонатов в сердечнике проволоки должно быть не менее 907., чтобы обеспечить наиболее полное,. удаление воздуха, вытесняемого при нагреве иэ межслойных зазоров.Для изготовления сердечника присадочной проволоки целесообразно использовать шихту, состоящую из минералов, содержащих карбонаты таких элементов, как Са; Мя; Ва и т.п., которые не оказывают отрицательного воздействия на другие техно 40 логические показатели металла шва данного многослойного изделия (стойкость против образования трещин,Без присадочной проволоки С присадочной порошковойпроволокой, сердечник которойимеет следующий состав (Х): Количество пор на контрольномучастке шва длиной 200 мм1092025 Продолжение таблицы СаСО - 93 3 Т 1 -5 саГ 2-2- 9352 мсо,ТНаГ 3СаСОТ 1.БсаАХСаГ- 60 - 351 2 .г 10 30 - 20 - 40 - 3 - 2 - 3 - 2 Условия сварки общие для всех опытов: основной металл - сталь 10 Г 2 ф,флюс АН"65, сварочная проволока СвГНМ. МеСО СаСО 3 ВаСО АХ Т 1 Са Ба 281 ГПреимущества предлагаемого состава шихты проволоки перед известными подтверждается экспериментами при сварке специальных образцов с повышенной склонностью к образованию50 пор, Образец представляет собой двухслойный пакет пластин, при этом верхние пластины образовуют замкнутую воздушную полость заданной ширины. Находящийся в полости воздух55 во время сварки разогревается и стремится выйти наружу через прослойку жидкого металла, что приводит к образованию пор в сварном шве. Количество пор на контрольном участке шва оценивается с помощью рентге,нографии, Результаты опытов приводятся в таблице.Использование предлагаемой присадочной порошковой проволоки позволяет обеспечить принудительную дегаэацию сварочной ванны и необходимую степень раскисления и легирования металла шва.Степень дегазацни и раскисления металла сварочной ванны в зависимостиЗаказ 3177/9 Тираж 1037Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж., Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 7от конкретных условий сварки может регулироваться скоростью подачи присадочной проволоки, верхний предел которой ограничивается качеством формирования металла шва. 5Из таблицы видно, что введение предлагаемой присадочной порошковой проволоки позволяет существенно сии" зить пористость металла шва без увеличения остаточного содержания в нем газов.Оптимальным вариантом может считаться проволока, состав сердечника которой приведен под У 7. Ударная вязкость металла шва, сваренного с 15 применением такой присадочной про" волоки выше, чем при сварке по обычной технологии и при использовании проволоки по аналогу3.Применение предлагаемой порошко вой проволоки обеспечивает также возможность сварки металла с загрязненными и ржавыми кромками, Так,например, при дуговой сварке стали10 Г 2 Ф под флюсом АНпроволокойСв 2-08 ГНИ и определении стойокстипротив образования пор по методикеК.В.Любавского, поры образовывалисьв шве при наличии 0,4 г ржавчины на100 мм шва. При сварке в аналогичных условиях с использованием предлагаемой порошковой проволоки вкачестве присадки, поры образуются1при содержании ржавчины более 0,8 г.на 100 мм шва. Таким образом, предлагаемая присадочная порошковая проволока, подаваемая в сварочную ванну, может быть использована как при сварке различных видов многослойного металла, вчастности композитных слоистых материалов, металлов, имеющих дефекты прокатки, называемые расслоями, так и при сварке металла с ржавыми или загрязненными кромками.