Состав электродного покрытия

(9) ( 1) В 23 К 35/36 ОБРЕТЕНИЯ ВТОРСНОМУ ДЕТЕЛЬС 1 Г 2ия - повышение сой коррозии принении высокой хл йкостй кновремен-достойние сва(21) 4676923/23-27(71) Всесоюзный научно-исследователь"ский институт по строительству магистральных трубопроводов(56) Авторское свидетельство СССРР 1039675, кл. В 23 К 35/365,28.12.81.Авторское свидетельство СССРВ 1166960, кл. В 23 К 35/365,28.04.84.Авторское свидетельство СССРВ 1094711, кл. В 23 К 35/365,25.03.83. изобрете атмосфер ном сохр кости св рных швов луч очно-технологически своиств эл(54) СОСТАВ Э (57) Изобрете дуговой сварк ЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯние относится к электре, в частности к состагх покрытий для сваркии других ответственныхз низколегированныхсталей, сооружаемых влетней мерзлоты. Бель вам электродтрубопроводоконструкций хладостоиких районах мног Изобретение относится к элек дуговои сварке в частности к составам электродных покрытий, предназна-ченных для сварки надземных трубопроводов, .резервуаров и других ответственных конструкций из низколегированных хладостойких сталей, сооружаемых в районах многолетней мерзлоты,Специфические условия эксплуатациив районах многолетнемерзлых гр тов и заиленных льдов, обуслонленн уные ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ктрода. В состав электродного покрытия, содержащий плавиковый шпат 16,0-20,0 мас.%; кварцевый песок 5- 7 мас.%, феросили 1 ий; ферротитан 9- 13 мас,%; металлический марганец, окислы редкоземельных металлов цериевой группы; поташ и мрамор, введены медный порошок, медно-бериллиевая лигатура, флогопит, двуокись титана и по крайней мере один компонент из группы титанатов: титанат бария, титанат кальция. Медный порошок (0,2- 0,4 мас.%), медно-бериллиевая лигатура (0,8-1,6 мас.%) повышают коррозионную стойкость сварных швов. Титанаты кальция и бария повышают стабильность горения дуги. Флогопит (1,0-3,0 мас.%) увеличивает проплавляющее действие дуги за счет полу 9 аайчения необходимой газошлаковой системы. 3 табл. низкими температурами окружающейосреды -55 - -65 С в зимний период, воздействием повышенной влажности атмосфере летом, вследствие интенсивного таяния поверхностного слоя обводненного грунта, сочетающимся резким изменением температуры и давления воздуха, вызывают конденсацию влаги на поверхности сварива емых конструкций, например, трубопроводов и способствуют заметномуразвитию процессов атмосферной коррозии.Следует отметить, что общая атмосферная коррозия сварного соединения,несмотря на принимаемые меры по защите сооружений, происходит неравномерно и локализуется в шве сварного соединения, при этом расчетныйсрок эксплуатации сварных соединений приблизительно в два раза ниже,чем у основного металла. Такая степень коррозии была замечена в металле шва при использовании электродов,общего назначения в сварных металлоконструкциях, эксплуатируемых вцентральных районах страны,Эта проблема становится особенноострой при использовании электродовспециального назначения, предназначенных для сварки надземных трубопроводов и других сооружений из хладостойких феррито-перлитовых сталей врайонах Крайнего Севера, когда ксварным швам предъявляют дополнительные требования по вязкости при расчетной температуре эксплуатации. Дляобеспечения работоспособности свар,ных соединений в условиях КрайнегоСевара и Сибири необхоцим электродс высокими сварочно-технологическимисвойствами, позволяющий помимо высокой вязкости швов при отрицательныхтемпературах эксплуатации обеспечитьстойкость против атмосферной коррозии, которая возникает в период летнего оттаивания вечномерзлого грунта,Целью изобретения является повышение стойкости к атмосферной коррозии при одновременном сохранении высокой хладостойкости сварных швовнадземных трубопроводов и других конструкций, эксплуатируемых в районахмноголетней мерзлоты, и улучшениесварочно-технологических свойствэлектрода.Покрытие изготавливают следующимобразом.Компоненты покрытия смешивают всмесителе с жидким стеклом плотностью 01,49-1,50 г/см до получения однородной обмазочной массы, которую наносят на проволоку СВНЗА диаметром4,0 мм, Толщина покрытия на сторонусоставляет 0,8-1,1 мм. Изготовленные55электроды просушивают при температуре 80-100 С в течение 1 ч, а затемопрокаливают при .температуре 350 С втечение 1 ч. Коэффициент массы покрытия составляет 407. Электродами с приведенным составом покрытия производилась сварка стыков труб и пластин из стали марок 09 Г 2 С, 09 Г 2 СфБ, 12 Г 2 АфЮ, 14 Г 2 Аф с толщиной стенки 10-15 мм.Были изготовлены н испытаны составы, приведенные в табл.1В табл.2 приведены химический и газовый состав наплавленного металла, в табл. 3 - экспериментальные, данные по стойкости швов к атмосферной коррозии и ударной вязкости при температуре -60 С на образцах с острым надрезом.Испытания на атмосферную коррозию по изменению массы проводились по ГОСТУ, За критерий оценки стойкости основного металла и металла шва атмосферной коррозии принимали отношение стойкости основного металла к стойкости металла шва по гравиаметрическому методу, который заключался в установлении потери массы на единицу площади испытуемого образца в единицу времени (г/(м 2 ч.мсм1 сгде и- показатель коррозии, определенный на основном, металле г/(мч); с 1, - показатель коррозии,определенный на металле сварного шва, г/(м 2 ч), с последующей классификацией полученных результатов по ГОСТУ.Испытания проводли на продольных образцах размером 1212"60 мм, вырезанных из швов и выполненных электродами опытных партий. За эталон сравнения принимали образцы основного металла, вырезанные иэ стали 09 Г 2 С, Введение в покрытие одного медного порошка оказывает некоторое положительное влияние на стойкость металла.шва к атмосферной коррозии, но не обеспечивает стабильности ударной вязкости. Кроме того, не удаетсй полностью устрайить пористость при зажигании дуги. Медно-бериллиевая лигатура в количестве 1,2 мас,Е способствует также повышению коррозионной стойкости шва. Флогопит (КМ 88 хА 10,ДРОН 1) в количестве 2 мас.Х увеличивает проплавляющее действие дуги и улучшает формирование корневого слоя, не обеспечивая нри этом коррозионной98 6ка более 0,4 или медно-бериллиевой лигатуры - более 1.,6 мас,Х в покрытии приводит к падению ударной вязкости,Использование в покрытии Алогопита и титановых концентратов в заданных соотношениях обеспечивает получение необходимой газошлаковой системы, которая позволяет выполнять сварку во всех пространственных положениях и снижает содержание газов в металле шва практически в 1,5-2 раза. Нарушение заданных пределов приводит к ухудшению сварочно-технологических свойств электродного покрытия, при этом снижение содержания газов в металле шва не наблюдается.Таким образом, выбранная система легирования, модифицирования и рафинирования рекомендуемого состава электродного покрытия гарантирует в наплавленном металле высокую стойкость к атмосферной коррозии при одновременном сохранении требуемой ударной вязкости при температуре -60 С.Высокие сварочно-технологические свойства электрода позволяют производить сварку во всех пространственных положениях, обеспечивают хорошее формирование корневого слоя шва, что особенно важно при сварке труб промыслового сортамента. Состав электродного покрытия для сварки трубопроводов и других констРукций, эксплуатцруемых в районах многолетней мерзлоты, содержащий плавиковый шпат, кварцевый песок, ферросилиций, ферротитан металлический ма 1 ганец, окислы редкоземельных металлов цериевой группы, поташ, мрамор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения стойкости к атмосферной коррозии при одновременном сохранении высокой хладостойкости сварных швов и улучшения сварочно-технологических свойств электрода, в него введены медный порошок, меднобериллиевая лигатура, Флогопит, двуокись титана, а также титанат бария и/или титанат кальция при следующем соотношении компонентов, мас,Е:Плавиковый шпат 16,0-20,0 Кварцевый песок 5,0-7,0 Ферросилиций 1,0-2,0 50 Составы с содержанием указанных компонентов ниже или выше заявленныхпределов показали, что поставленная цель при их введении не достигается.сТак например, в составах, содержащих менее 0,2 медного порошка или менее 0,8 мас.7. медно-бериллиевой лигатуры резко снижена коррозионная стойкость. Содержание медного порош- г 5 16095стойкости, если вводится без остальных компонентов (меди и лигатуры).Введение титановых концентратов впокрытие - двуокиси титана, титанатов кальция (Са 01 ТО и бария ВаТ 10)5способствует стабильйому горению ду-.,ги, обеспечивая надежную защиту шва,снижая разбрызгивание, Действие титаната кальция и титаната бария впредложенных соотношениях однозначно. Поэтому. возможно введение в покрытие по крайней мере одного компьнента из группы титанатов. Действиекаждого отдельного из перечисленныхкомпонентов не обеспечивает поставленной цели, которая достигаетсятолько при введении их в совокупности в заданных соотношениях.Высокая стойкость к атмосферной 20коррозии при одновременном сохраненииударной вязкости при температуре-60 С и улучшении сварочно-технологических свойств обеспечивается прикомплексном введении медного порошка,медно-бериллиевой лигатуры, флогопита, двуокиси титана, титаната бария ититаната кальция при принятом соотношении компонентов в покрытии.Введение медного порошка и меднобериллиевой лигатуры, а также титановых концентратов (ТО,СаОТО,ВаТО) . обеспечивает необходимыйпереход меди, микродобавок титана,.бария в металл шва и значительно Ф о р м у л а и з о б р е т е н и яповышает коррозионную стойкость швовпротив атмосферной коррозии.Модифицирующее и рафинирующеевоздействие титана, бария, магния,кальция и беррилия, которые являютсясоставными частями вводимых компонентов,выражается в измельчении дендритной структуры металла шва при кристаллизации, в уменьшении величины зернаво вторичной микроструктуре, обуславливает повышение стойкости к атмосферной коррозии и сохранение высокогооуровня вязкости при температуре -60 Сна образцах с острым надрезом1609598 лигатура 0,8-1,6Флогопит 1,0-3,0Двуокись титана 2,5-5,05 Титанат бария и/илититанат кальция 1,0-5,0Мрамор Остальноепричем,при совместном введении титанатабария и титаната кальция они содержатся10 в соотношении 1: (23).Таблица 1 ФерротитанМеталлическиймарганецОкислы редкоземельныхметаллов цериевойгруппыПоташМедный порошокМедно-бериллиевая 9,0-13,01,0-3,0 0,5-1,0 0,2-0,4 Компоненты электродного покрытия5 б 17,0 6,0 2,0 12,0 17,0 16,0 5,0 7,0 1,5 2,0 11,0 13,0 17,0 6,0 210 12,0 20,0 5,0 1,0 9,0 16,0 6,0 1,5 11,0 16 6,0 2,0 13,0 20,0 7,0 1,0 9,0 Плавиковый шлатКварцевый песокферросилицийФерротитанМарганец металлическийОкислы РЗМПоташМедный порошокМедно-бериллиеваялигатураФлогопитДвуокись титанаТитанат барияТитанат кальцияМрамор 2,00,51,00,3 1,5 3,0 0,5 0,5 0,8 1,0 0,4 0,3 2,0 0,5 1,0 0,3 2,0 . 0,11,0 0,3 1,0 0,5 1,0 0,33,00,5 1,0 0,4 2,0 0,6 0,5 0,2 1,2 3,0 3,0 ,1,0 2,5 48,5 1,6 2,0 3,5 1,2 2,0 2,5 1,5 3,0 49,0 1,0 2,0 3,5 0,5 15 53,7 1,2 2,5 3,5 1,2 2,0 3,5 1,0 50,4 1,2 2,0 3,0 1,5 3,0 51,4 0,8 1,0 5,0 0,5 1,0 51,4 5,0 3,051,5 47,1 1 аЬлнде 2 Содерненне элементов в неплееленнок кетелле, 2 Со 21Состоезлентрол гезы, 2 (кп/100 гз1 Азот Кислород В Се Се 8 одородс ь 82 Ве ного понрытию, р 0,42 О, 140,68 0,181,2 0,281,45 0,370,45 0,18О 65 02412 0261,З 9 О,ЗЗ0,42 0,230,65 029052 О 24О 68 О 36О 52 О 28О 68 ОюЭ 70,47 0,270,64 0,35 112,9г,вз,о2,83,о2,8г,72,92,93,1.2,72,9 0,15 О, 018 О,аае О,ОО 7 О,О 18 О,ага о,о 14 о,огг 0,019 0021 О 019 0,015 О,О 17 0,016 о,зо О,О 17 О,О 15 О,О 46 О,О 44 О,О 48 а,о 49 0,014 0,25 0,012 0,017 О,1 В 4 Ь,О 11 О,ааб о,ээ о,ора О,О 12 О,О 1 З О,ОЗЕ 0,021 0,017 О,ага0,021 о,зз1609598 Таблица 3 Опытные партииэлектродов У Относительная стойкость металла шва, 7 1,00 1,06 1,05 и 1,00 1,06 1,05 1,04 Составитель Т.Арест ТехредМ,Дидык Корректор М.КучеряваяПодписное Редактор Ю.СередаЗаказ 3695 Тираж 647 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10,1 2 3 4 5 6 7 8 Скоростькоррозиипотеря массы образцов,г/(м. ч) 0,0229 0,0216 0,02200,0219 0,0228 0,02170,0218 0,0220в Ударная вяз-, кость,Дж/см, на образцах типа 1 Х при температуре -60 С 36-52 49-63 56-67 42-50 38-56 56-74 57-64 52-65