Электрод для сварки

(Ю ИИ А 1 И 1)5 В 23 К 35/365 АНИЕ ИЗОБРЕТЕ ИДЕТ ЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ бъедиения Т,Б, А.Ма(088виде23 ель с к ьств 35/3 Изобретениименно к эл относ трода тся к свариспользуеовой сваркиперлитногоях машиноссварки обор е,чн для Рколегса в лектро й класзличны отра и дл тро удо ния,вания частноЭС.изобр овышеиие уров- охранение проч" ия после высра и полной терения ня ударной вязкост сти сварног един котемпературномообработки,грев ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производственное онекие по технологии машиностро(54) ЭЛЕКТРОД ДЛЯ СВАРКИ(57) Изобретение относится к сварке,в частности к электродам, используемым для ручной дуговой сварки низколгированной стали перлитного класса вразличных отраслях машиностроения.Цель изобретения - повышение уровня ударной вязкости и сохранение прочности сварного соединения после высокотемпературного нагрева и полнойтермообработки, В качестве стержняэлектрода используется низколегированная проволока, содержащая марганец,никель, молибден и азот. Состав покрытия содержит, мас.7: плавиковыйшпат 18-22, кварцевый песок 5-7,ферротитан 5-7, ферромарганец 0,5-2,0,ферросилиций 3,0-5,5, железный порошок 3-6, поташ 0,5-1,0, никелевый порошок 1,5-2,5 и мрамор остальное.При содержании азота в стальном стержне 0,016-0,034 мас.Ж суммарное содержание в покрытии ферромарганца и ни- акелевого порошка удовлетворяет соотноненнн 2,0 еГРеМо 1 +енЩГ 5-1 ООЬЯ (/)где ГеМп, Щ - содержание ферромарганца и ник.".левого порошка в сос- Ставе покрытия; М- содержание азотав стержне. Коэффициент массы покры-. Етия электрода равен 36-44. 3 табл. Содержание в составе покрытия электрода никелевого порошка в количестве 1,5-2,5 мас.7 при укаэанном содержании остальных компонентов и выполнении заданного соотношения позволяет обеспечить требуемый уровень ударной вязкости и прочностных свойств металла сварных швов после высокотемпературного нагрева и последующей полной термообработки за счет того, что никель упрочняет феррити уменьшает размер зерна, Таким образом обеспечивается сохранение качества сварного соединения после высокотемпературного нагрева и полной термообработки (закалка + отпуск).5При содержании в покрытии никелевого порошка более 2,5 в наплавленном металле наблюдается образование хрупких составляющих структур в состоянии после сварки из-за повышения устойчивости аустенита в результате чего снижается сопротивление хрупкому разрушению металла сварных швов после термической обработки. 15 При содержании в покрытии электрода никелевого порошка менее 1,5 металл сварных швов после указанной терми-. ческой обработки имеет недостаточные прочностные характеристики из"за . уменьшения легирования никелем феррита.При содержании в покрытии ферромарганца выше 210% (при указанном содержании остальных компонентов )25 наблюдается охрупчивание металла сварных швов из-за упрочнения Феррита и коагуляции карбидной фазы. При содержании в покрытии ферромарганца менее 0,5 . в наплавленном металле в результате его недостаточного раскисления наблюдается порообразование,Содержание азота в стальном стержне электрода может изменяться от 0,005 до 0,03 , что определяется техническими условиями на сварочную проволоку, способом и условиями выплавки стали (мартеновский, вакуумно-индукционный и другие способа выплавки) т.е. азот является неуправляемой по содержанию примесью, оказывающей влияние на механические свойства наплавленного металла (упрочнение и охрупчивание). При содержании азота 0,005- 0,015 суммарное содержание ферро 45 , марганца и никелевого порошка может быть выбрано произвольно, исходя из укаэанных пределов обоих компонентов, а при содержании азота 0,016-0,03 необходимо подбирать это суммарное содержание никеля и ферромарганца,.50 поэтому для обеспечения механических свойств металла сварных швов после высокотемпературного нагрева и полной термообработки следует корректировать состав покрытия, в частности содержа"55 ние ферромарганца и никелевого по" рошка в зависимости от содержания азота в стальном стержне. При содержании азота в стапьном стержне электрода 0,016-0,03 этот элемент начинает действовать как ле" гирующая добавка, увеличивая прочностные характеристики и одновременно ох- рупчивая наплавленный металл за счет образования.нитридов. В этом случае, т,е. если содержание азота изменяется от 0,016 до 0,03 , суммарное содержание ферромарганца и никелевого порошка должно соответствовать концентрации азота в стальном стержне и определяется из соотношения2,0 сфеип 1 + Яй 5 100 С 13. При этом при увеличении концентрации азота необходимо уменьшить максимально допустимое содержание ферромарганца и никелевого порошка, а при уменьшении концентрации азота наоборот.Если РеМп+ 1 И) ( 2,0%, то в наплавленном металле наблюдается порообразование из-за недостаточного раскисления. При РеМп 1 + 1 М 1 )5-100 Н 1 наплавленный металл обладает низким сопротивлением хрупкому разрушению из-за повышения доли хрупких .структур и составляющих, При содержании азота более 0,03% наплавленный металл имеет неудовлетворительное сопротивление хрупкому разрушению при всех соотношениях ферромарганца и никелевого порошка в покрытии электрода из-за сильного увеличения доли хрупких структур, в частности нитридов железа,Содержание в покрытии электрода плавикового шпата от 18 до 22 снижа- ет пористость в наплавленном металле за счет более полного связывания водорода и удаления его из зоны дуги. При содержании плавикового шпата меньше 18.в наплавленном металле возникает водородная пористость. При содержании плавикового шпата больше 22 нарушается устойчивость дуги, так как из-за снижения скорости затвердевания шлака он мешает процессу сварки.Содержание в покрытии ферротитана в количестве 5-7 и исключение двуокиси титана обеспечивают необходимое раскисление наплавленного металла и исключают нежелательное легирование5 1586886 6титаном, позволяют улучшить уровеньсопротивления хрупкому разрушению,При содержании ферротитана менее 57возникает порообразование в наплавленном металле из-за его недоста 5точного раскисления. При содержании в покрытии ферротитана более 7%падает уровень сопротивления хруп"кому разрушению из-за повышения легирования титаном наплавленного металла.Увеличение содержания железногопорошка в покрытии до 3"67 приводитк улучшению технологичности изготовления электродов и, кроме того,увеличивает производительность наплавки. При содержании железного порошка менее Зухудшается технологичность изготовления электродов и падает производительность наплавки. Присодержании в покрытии электрода железного порошка более 67. ухудшается удаляемость шлака и увеличивается разбрызгивание при сварке. 25Кварцевый песок в количестве 5-7%улучшает вязкость шлаковой корки. Присодержании в покрытии кварцевого пескаменее 57. наблюдается недостаточнаявязкость шлаковой корки. При содержании кварцевого песка более 77 резко возрастает вязкость шлаковой корки, кроме того, происходит насыщение напланленного металла кремнием.и ухудшается сопротивление хрупкомуразрушению наплавленного металла,Ферросилиций в количестве 3-5%действует в качестве раскислителя ипрепятствует образованию в наплавленном металле пор, При содержании ферросилиция более 57 в наплавленномметалле увеличивается содержаниекремния, при этомрезко падает сопротивление хрупкому разрушению.Изготовляют электроды с указаннымив табл.1 составами покрытия и содер 45 50 55 жанием в стальном стержне марки СвГН 1 МА азота. В табл.2 представлены механические свойства металла, наплавленного электродами указанного в табл.1 состава.Качество сварного .соединения после высокотемпературного нагрева и полной термообработки (закалка + отпуск) оценивают пределом прочности и сопро. тивлением хрупкому разрушению наплав-.ленного металла. Эа параметр сопротивления хрупкому разрушению принята ударная вязкость образца Шарпи при 20 фС, равная 49 Дж/смф. Предел. прочности при 20 С равный 540 ИПа, и при 350 С, равйый 490 МПа, является параметром прочностных свойств наплавленного металла.Свойства наплавленного металла получены после термоообработки 3 нагрев 1150 ОС, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе, закалка от 920 С, выдержка 1 ч, охлаждение в масло, отпуск 650 С, выдержка 10 ч, охлаждение с печью со скоростью 10-25 С/ч технологический отпуско о 620 С, выдержка 15 ч, 650 С, выдержка 30 ч, охлаждение с печью со скоростью 10-25 С/ч. Коэффициент веса покрытия электрода равен 36-49 и в конкретных партиях электродов для стержня диаметром3 мм составляет 40-447 для стержнейдиаметром 4 мм 38-42%, а для стержней диаметром 5 мм 36-407,В табл.З представлены результатыиспытаний механических свойств сварных соединений, выполненных электродами с диаметрами стержней 3-5 мм иимеющих состав покрытия по варианту 1(табл.1), Сварные швы подвергнуты указанной термообработке.Электрод обеспечивает повышениеуровня ударной вязкости при сохранении прочностных свойств сварных соединений после высокотемпературногонагрева и последующей термообработки,Формула изобретения Электрод для сварки ниэколегированной стали перлитного класса, состоящий из стержня, выполненного изнизколегированной проволоки, содержащей марганец, никель, молибден, ипокрытия, содержащего мрамор, плавиковый шлат, кварцевый песок, ферротитан,ферромарганец, ферросилиций, железный порошок и поташ, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше ния уровня ударной вязкости и сохранения прочности сварного соединенияпосле высокотемпературного нагреваи полной термообработки, сварочнаяпроволока дополнительно содержит азотв количестве 0,005-0,03 мас. , асостав покрытия дополнительно содержит никелевый порошок при следующемсоотношении компонентов. мас. ;1586886 15 Состав Сопершание компонентов а мас.гПесоккварце вый Азот встальномстершие фарромарганец ферротитан ферросилиций Никелевый порошок Железный поИалий Мрамор угле- кислыйпоташ 5-1000 ико" шпет рошок 5 5 5 5 05 63,5 0,005 49 0,015 з,о 15 3,0 15 6,0 0,5 О,5 1,5 г,о з,о 61 0,005 465 0,015 2,5 э,о О,5 2,0 2,5 6,0 20 4,5 15 Э,О 1,5 6,0 55 15 б б 5 5 40 15 О,8 552 0010 635 0,06 49,6 0016 49,6 0,016 51 0,030 З 4 О,5 э,о 0,5 7 5 7 55 5 5 6 6 1,9 5,5 1,5 3,4 25 6,0 1,5 6,0 0,9 55 1,5 3,4 55 1,5 0,5 г,о з,о 2 О 4,52 4 О 500 18-225-75- 7з3-5,51,5-2,53-60,5-1,0Осталь- аОное при этом при содержании азота в стальном стержне 0,016-0,034 масЖ суммар-ное содержание в составе покрытия Плавиковый шпатКварцевый песокферротитанФерромарганецФерросилиций, Никелевый порошокЖелеэный порошокПоташМрамор 1 18 2 22 З 18 гг 20 6 18 22 8 гг 9 22 1 о 18 гоферромарганца и никелевого порошкаопределяется иэ соотношения 2 ш 117 м 1 и 1115- ООЩ где РеМп, М, - содержание ферромарганца и никелевого порошка в составе покрытия;Н- содержание азота встержне,причем коэффициент массы покрытияэлектродов равен 36-443,Т а б л и ц а 11586886 10 Продолжение табл.2 34 584 20 49 520 350 582 49 20 350 517 616 20 577 350 65 49 20 10 350 579 581 20 52 520 350 Пределпрочности,МПа ТемпераУдарнаявяэкость,кДж/см тура испытания,фС 20 550 350 499 20 547 .350 491 20 546 350 492 20 548 350 492 20 551 380 497 20 549 350 499 20 549 350 481 20 545 61 44 66 42 40 42 62 40 69 38 67 40 38 63 350 49820 542 66 36 Диаметр Коэффициен стержня веса покры электро- тия,Ж да,мм 350 496 Таблица 3