Состав электродного покрытия

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕОЪБЛИН 091 (11)А За) В 23 О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АлюминийСода кальци нированная У 30(088.8)ое свидетельство ССС23 К 35/365, 1972.свидетельство СССР23 К 35/365, 1974 евыи онен о 3-1 3-4 ната калия и едкого калия 5 слый арганцевалий 3 ПиролюзитОкись алюминОкись хрома 8 1 О 2-2,5 2,5-3,5 кись железаиликатыСостав по Остальное п,1, отличаючто мартеновский шлак ие компоненты,щийссодержитмас.7:Окись дую 22-27 12-18 15-25 альц Окись магииКремнезем кись марганца акись железа тально ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) 1. СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ для сварки коррозионно-стойких сталей, содержащий плавиковый шпат, ферромарганец, феррониобий, хром, иттрий, алюминий, соду кальцинированную, бентонит, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости сварных швов в неокислительных кислых агрессивных растворах и увеличения козффициентов перехода легирующих элементов в металл шва, состав дополнительно содержит марганцевый шлам, мартеновский шлак и углекислый барий при следующем соотношении компонентов, мас.Е:Ферромарганец 2-4Феррониобий 3-8Хром 3-5Иттрий 1-3 шлам 2Мартеновский шлакУглекислый барийПлавиковый шпат2. Состав по п.1, о ти й с я тем, что марлам содержит следующиеы, мас,7:Карбонат кальцияКарбонат калияСмесь бикарбо1107996 25указанная цель достигается тем, -что состав электродного покрытия, р- содержащий плавиковый шпат, ферромарганец, феррониобий, хром, иттрий, алюминий, соду кальцинированную, бентонит, дополнительно содержит марганцевый шлам, мартеновский шлак и углекислый барий при следующем соотношении компонентов, мас.7:1 р Ферромарганец 2-4Феррониобий 3-8 Хром 3-5Иттрий 1-3 Алюминий 6-9 Сода кальцинированная 1-3 Бентонит 1-3 Марганцевый шлам 22-27 Мартеновский шлак 8-12 Углекислый барий 5-72 ц Плавиковый шпат Ьстальное 8-25 20-60 1 г 1-8 1-6 5-10 3-10 0,3-1,01Изобретение относится к сварке, в частности к электродным покрытиям применяемым при ручной дуговой сва ке коррозионно-стойких сталей,Известен состав электродного покрытия 1 , содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.7;Магнезит 3-9Плавиковый шпат 5-12Рутиловый концентратЖелезный порошокХромФеррониобийСлюдаФерротитанГематитПоташ Однако этот состав покрытия не обеспечивает достаточной коррозионной стойкости металла сварочного шва в неокислительных агрессивных химических средах.Известен также состав электродного , покрытия 2 , содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.7:Мрамор 35-42Плавиковый шпат 35-46Ферромарганец 3-6Феррониобий 3-830Хром 5-8Иттрий 1-3Алюминий 1-3Сода кальцинированная 1-3 35Бентбнит 1-3Недостатком этого покрытия является низкая корроэионная стойкость металла шва в неокислительных кислых агрессивных растворах. Кроме того известное соотношение газошлакообразующих компонентов покрытия не обеспечивает высоких коэффициен-, тов перехода легирующих элементов в металл шва в связи с повышенным45 содержанием в покрытии мрамора и вследствие этого высокого окислитель- ного потенциала газовой фазы.Большое количество газошлакообразующих материалов ведет к увеличе О нию потерь легирующих элементов вследствие застревания их в шлаке.Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости сварных швов в неокислительных кислых агресивных растворах и увеличение коэффициентов перехода легирующих элементов в металл шва. Марганцевый шлам представляет собой отход производства перманганата калия и имеет следующий химический состав, мас.Ж:Карбонат кальция 13-15Карбонат калия 3-4Смесь бикарбонатакалия и едкогокалия 15-20Марганцевокислыйкалий 3-4Пиролюзит 8-10Окись алюминия 2-2,5Окись хрома 2,5-3,5Окись железа 1-2Силикаты ОстальноеСовместное введение в покрытие марганцевого шлама и углекислого бария уменьшает температуру диссоциации смеси ВаСоз+ СаСО + К 2 СО +3 2 3 + КНСО+ КМпО,+ МйО и тем самым предотвращает взрывной характер газообразования и обеспечивает его равномерность. Это позволяет обеспечить хорошее качество защиты жидкого металла ванны от атмосферы воздуха при меньшем количестве газошлакообразующих компонентов в покрытии. При этом, снижаются окислительный потенциал газовой фазы, разбрызгивание электродного металла и повышаются коэффициенты перехода легирующих элементовНаличие окислов алюминия и хрома в шлаке в результате расплавления марганцевого шлама способствует увеличению перехода алюминия и хрома в наплавленный металл,35 Мартеновский шлак имеет следующийхимический состав, мас.7:Окись кальция 22-27Окись магния 12-18Кремнезем 15-25 5Окись марганца 6-9Закись железа ОстальноеКак показали результаты экспериментов, целесообразно применять мартеновский шлак с серым камневиднымизломом. Шлак, имеющий кристаллический или стекловидный излом, нежелателен, так как окислы металлов из него восстанавливаются труднее,Введение добавок мартеновского 15шлака активизирует процесс десульфурации металла шва, Это вызвано наличием в мартеновском шлаке значительного количества основных окислов,СаО, МпО, МяО, ГеО, что приводит 20к росту константы равновесия междушлаком и металлом, и обеспечиваетболее полный переход серы из металлав шлак. Уменьшение загрязненностиметалла шва серой способствует повышению его коррозионной стойкости.Кроме того, совместное введениев состав покрытия мартеновского шлака, углекислого бария и марганцевогошлама позволяет получить многокомпо-. 30нентный состав СаГ - СаО - ЯО - МяО7 гМпО - ГеО - АЕ О - Сг О - К О - ВаО7 3 2 3 2Укоторый имеет хорошую смачивающуюспособность шлака, Благодаря этому,несмотря на значительное снижениеуглекислого газа в атмосфере дуги,жидкий металл сварочной ванны иэлектродных капель надежно защищенот проникновения азота из окружающейсреды. 40Находящиеся в составе мартеновского шлака и марганцевого шлама Ге 03и ГеО являются исходными материалами для протекания экзотермическихреакций с алюминием, В результате 45выделяется дополнительное количествотеплоты, которое повьппает эффективность плавления покрытия, обеспечивает большую равномерность егоплавления со стержнем, что приводитк повышению производительности процесса сварки.Содержание марганцевого шлама иуглекислого бария в указанных пределах является оптимальным для обеспечения снижения разбрызгивания электродного металла и повышения коэффициентов перехода легирующих элементов. Введение в состав покрытия мартеновского шлака наиболее целесообразно в диапазоне 8-12%. Уменьшение содержания менее 8%, например 77, не обеспечивает соответствующей чистоты наплавленного металла по сере. Увеличение мартеновского шлака в составе покрытия более 12%, например 147, приводит к противоположному эффекту - насыщению металла шва серои.Введение ферромарганца в количестве 2-47 обеспечивает хорошее раскис- ление сварочной ванны.Плавиковый шпат - традиционный гаэошлакообразующий компонент. Его содержание в указанных количествах снижает растворимость газов в металле шва и повышает жидкотекучесть шлака, что оказывает положительное воздействие шлака на расплавленный металл сварочной ванны. Легирование металла шва феррониобием и хромом в указанных количествах обеспечивает химическую равнопрочность сварного соединения и основного металла.Иттрий в количестве 1-3% способствует снижению содержания. газов ( О, Й 2 ) и уменьшению количества неметаллических включений в металле шва. Содержание иттрия в составе покрытия менее 17, например 0,57., недостаточно для обеспечения дегазации по кислороду и азоту, соответствующей чистоты от неметаллических включений и коррозионной стойкости наплавленного металла. Увеличение содержания иттрия более 3%, например 3,57, не дает значительного положительного эффекта, а стоимость электродов увеличивается.Повышенное содержание алюминия в покрытии по сравнению с прототипом связано со стремлением сохранить иттрий в металле шва и более полно использовать его рафинирующие и модифицирующие свойства. Наряду с раскисляющей способностью алюминий участвует в экзотермической реакции, повышает температуру сварочной ванны, что способствует увеличению интенсивности ее дегазации. Кроме того, содержание алюминия менее 6%, например 57,ограничивает протекание экзотермических реакций. Наличие в составе покрытия кальцинированной соды и бентонита в указанных диапазонах позволяет повысить пластич- ность обмазочной массы, снизить склонность покрытия к образованию трещин1107996 Изготовлены электроды по указанным пяти составам. В качестве связующего Использовали жидкое калиево-натриевое стекло с модулем 2,2-3,0 плотнос" 10 тью 1,25-1,3 мг/м. Покрытия наносились на металлические стержни из проволоки марки СвХ 19 Н 9 диаметром 3 мм методом опрессовки,Наплавку выполняли на пластине 15 из стали Х 18 Н 10 постоянным током обратной полярности(ток дуги.80-90 А). Составы электродных покрытий ПУ обеспечивают хорошие сварочно-технологические свойства электродов: раз брызгивание минимальное, отделимость шлака хорошая, наплавленный металл . не имеет пор, трещин и других дефектов. Для определения коэффициентов перехода легирующих элементов выпол ияли 5-6-слойные наплавки и определяли содержание легирующих элементов в последнем слое. Расчет коэффициента перехода производили по отношеТ а б л и ц а 1 Содержание в составе, Рч Компоненты Ферромарганец Феррониобий Хром 3,5 0,5 Иттрий 10 Алюминий Сода кальцинированная 0,5 0,5 Бентонит 29 27 25 22 20 Марганцевый шлам 14 12 10 Мартеновский шлак Углекислый барий 27 34 40 Плавиковый шпат при опрессовке и прокалке электродов,Конкретные составы электродного покрытия с соответствующим содержанием компонентов приведены в табл.1. нию содержания легирующего элемента в наплавленном металле к его концентрации в электроде.Для проведения испытаний на коррозионную стойкость изготовляли образцы 20 х 20 х 8 мм. Определяли также содержание серы в наплавленном металле.В тех же условиях испытывали электрод известного состава покрытия,принятого за прототип,Результаты испытаний представлены в табл.2.Таким образом, предлагаемыесоставы электродного покрытия(11-1 У) позволяют повысить коррозионную стойкость сварных швов в неокислительных кислых агрессивных растворах и коэффициенты перехода легирующих элементов по сравнению С прототипом.Применение для сварки электродовс укаэанным покрытием обеспечиваетповышение работоспособности сварныхконструкций для аппаратурного оформления технологических процессов сиспользованием химических растворовв широком диапазоне концентраций,обладающик высокой коррозионной агрессивностью.1107996 Т а б л и ц а 2 Известный (прототип) Показатели Состав, 9 36,5 24,2 58,3 44,6 нсй 4 23,6 31,7 19,0 23,9 9,4 13,6 12,4 8,6 7,8 74,3 66,2 84,1 72,9 10,8 11,6 16,4. 24,3 Содержаниесеры, % 0,019 Редактор Л,Повхан Заказ 5818/12 Скорость коррозии, г/и ч2 Н ЯО гО% коэффициент перехода, %Т 1 11 111 ТЧ Ч 24,0 23,7 17,7 12,4 82,4 79,4 15,6 18,2 0,016 0,014 0,013 0,015 0,020 Составитель Н.ИвановаТехредЛ.Мартяшова Корректор С.Лыжова Тираж 1037 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва,Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4