Керамический флюс для сварки низколегированных сталей

)5 В 23 К 35/3 ОМИТЕТОТКР ЫТИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР, ц-Л)1.4Г.ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ Технологи шедшая широ лении свар большого диа сварочных фл ной стойкость тов формиро связано с тем дется на повы при трехдугов колеблется от(56) Авторское свидетельство СССР Я 1092027, кл, В 23 К 35/362, 1982.Авторское свидетельство, СССР М 1706818, кл. В 23 К 35/362, 1986.Авторское свидетельство СССР М 1298029,кл. В 23 К 35/362. 1985.(54) КЕРАМИЧЕСКИЙ ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к сварке в заводских условиях газопроводных труб большого диаметра, предназначенных для эксплуатации в условиях Крайнего Севера. Цель изобретения - улучшение сварочно- технологических свойств флюса и повышение ударной вязкости наплавленного я многодуговой сварки, накое применение при изготовных газопроводных труб метра, требует использования юсов, обладающих повышеню против образования дефеквания металла швов. Это , что многодуговая сварка вешенных скоростях (например, ом процессе скорость сварки 100 до 200 м/ч при погонной металла при температуре до -60" при много- дуговой сварке на повышенных скоростях бездефектного формирования и высокой хладостойкости металла швов. Флюс содержит электрокорунд, шлак синтетический цирконовый и рутиловый концентраты, плавиковый штат, а также ферротитан, ферробор, марганец металлический, которые взяты в следующем соотношении, мас,0(,; электрокорунд 25 - 35; шлак синтетический 15 - 25; магнезит обоженный 7-15; концентрат плавикошпатовый 7 - 15: концентрат цирконоеый 1 - 10; концентрат рутиловый 5- 20; марганец металлический 0,5-3; ферротитан 0,7 - 3; ферробор 0,1 - 0.8. Сухой остаток жидкого стекла (силикат натрия) 5-15. Оптимальность сварочно-технологических свойств достигается заданным соотношением между основными и кислотными компонентами. Заданные соотношения степени легирования титаном и бором и содержания поставщиков кислорода в алюминатно-рутиловом флюсе позволяют повысить низкотемпературную ударную вязкость швов. б табл. энергии до 500 Дж/м, В этих условиях хорошее формирование металла швов удается получить при использовании флюсов алюминатно-рутилового типа. Применение флюсов подобного типа при изготовлении газопроводных труб в заводских условиях позволило выполнять сварку прямолинейных швов труб со скоростью 150 - 180 м/ч.Цель изобретения состоит о разработке керамического флюса, позволяющего получить сочетание комплекса сея роя но-техно 17736505 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 06+ +0,5 К (1,24 (1)Ш+Р+Цгде М - содержание во флюсе обожженногомагнезита,Ф - содержание во флюсе плавиковогошпата; логических свойств флюса, обеспечивающих возможность использования его для многодуговой сварки на высоких скоростях (свыше 120 м/ч) с большой погонной энергией и возможности обеспечить уровень ударной вязкости металла швов не ниже 40 Дж/см при температуре испытания минус 60 С на образцах тип У по ГОСТ 6996 - 66,Основной характер шлакообразующей части флюса обеспечивается наличием в его составе магнезита и плавикового шпата. В связи с тем, что оксид магния является весьма гигроскопичной составляющей, в состав флюса она вводится в виде обоженноо при .высокой температуре магнезитового порошка, Введение плавикового шпата в состав флюса позволило получить относительно низкую температуру пЛавления шлака (около 1200 С) несмотря на наличие в нем таких тугоплавких окислов, как АЬОз и М 90, Максимальное содержание во флюсе плавикового шпата ограничивается способностью флюса обеспечивать стабильное горение дуги, что особенно важно при скоростной сварке. когда вероятность образования дефектов формирования сварных швов весьма высока, С целью повышения стойкости металла шва против образования дефектов формирования в состав флюса введены соединения, которые оказывают благотворное влияние на формирование металла шва. К таким соединениям относится 902, Т)02 и Ег 02. Все перечисленные окислы имеют высокий окислитель"- ный потенциал, поэтому в состав керамического флюса для снижения их химической активности и содержания кислорода в металле шва эти окислы вводятся в связанном аиде, Например, 3 О 2 вводят в составе синтетического шлака и в виде силиката натрия (сухого остатка жидкогостекла), а также цирконового концентрата.Для обеспечения оптимального сочетания хороших сварочно-технологических свойств флюса и высоких значений ударной вязкости металла швов необходимо выдерживать определенное соотношение между содержанием во флюсе компонентов, имеющих основной характер, и компонентов, имеющих кислотной характер,Для флюсов алюминатно-рутилового типа такое соотношение содержания компонентов в мас, должно быть следующим: К - содержание во флюсе электрокорунда;Ш - содержание во флюсе шлака синтетического;Р - содержание. во флюсе рутилового концентрата;Ц - содержание во флюсе цирконового концентрата,Повышению уровня ударной вязкости металла шва при отрицательных температурах способствует совместное микролегирование сварочной ванны титаном и бором, которое при сварке под алюминатно-рутиловыми флюсами, следует осуществлять при определенном соотношении между содержанием во флюсе компонентов, являющихся основными поставщиками кислорода и содержанием ферротитана и ферробора. Соотношение содержания компонентов. (мас,) должно быть следующим;(2) где Ш, Р, Ц - то же, что в Формуле (1);Т - содержание во флюсе ферротитана; Б - содержание во флюсе Ферробора, При сварке под опытными флюсами, в которых соотношение (2) превышало велиф чину 20, происходило значительное окисление ферротитана и Ферробора и поэтому наличие этих компонентов в составе флюса не оказывало требуемого влияния на повышение уровня ударной вязкости металла швов. В тех случаях, когда соотношение (2) было менее 10, швы содержали повышенное количество титана и бора, что отрицательно сказывалось на хладостойкости металла швов.В табл, 1 приведены варианты состава предлагаемого флюса (испытания в ИЭС им. Е.О,Патона АН УССР). Под этими флюсами были получены сварные соединения из сталей класса Хтолщиной 17 мм с Х-образной разделкой кромок и притуплением 7 мм с использованием сварочной проволоки марки СаГНМ. Сварка проводилась на трехдуговом автомате Ана режиме, приведенном в табл, 2,Все три дуги были запитаны от источниковпеременного тока, скорость сварки 135 м/ч.Результаты определения сварочно-технологических характеристик флюсов и критической температуры перехода к хрупкому разрушвнию образцов металла швов, полученных под различными вариантами флюса и их химический состав приведены в табл, 3 - 6,Как видно из приведенных данных,предлагаемый флюс имеет хорошие сварочно-технологические характеристики и позволяет получить высокую ударную1773650 вязкость металла швов при отрицательных температурах,Флюс должен найти широкое применение при сварке в заводских условиях газо- и нефтепроводных труб большого диаметра, предназначенных для эксплуатации в районах Крайнего Севера. Применение заявляемого флюса даст возможность повысить качество труб, выпускаемых на отечественных трубосварочных заводах и сократить за счет этого обьем импортных поставок подобных труб,Применение предлагаемого флюса даст значительный экономический эффект в народном хозяйстве зв счет сокращения импорта газопроводных труб большого диаметра.Ф ар мул а изобретения Керамический флюс для сварки низколегированных сталей, содержащий электрокорунд, обожженный магнезит, плавиковый шпат, металлический марганец, ферротитан, ферробор, силикат натрия, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения сварочно-технологических свойств флюса и повышения ударной вязкости наплавленного металла при температуре до -60 С, при многодуговой сварке на скоростях до 135 м/ч, флюс дополнительно содержит высоко 30 Таблица 1 Массовая доля компонентов (в мас.ф) в предлагаемом флюсе П е агаемый люс, по ва иан Компоненты, их соотноше- ния 7 8 9 1 О 12 13 14 15 30 35 20 20 15 15 9,6 9,6 6 6 7 7 27 35 15 15 10 7 15 7 28 32,8 30 24 20 7 15 7 9,6 ЭЭ 36 ЭО 25 24 Э 1,9 26 15 11,5 610 16 7 11 20 22 15 25 15,5 10 10 11,5 10 10 16 10 10 10 10 1 7 6 10 7,5 10,5 0,5 15 20 21 7 15 20,70,8 0,5 Э 2 1,7 0,5 0,1 2,6 2 0,41,2 1,28 0,8 1,2 1,24 1,04 Ш+Р+Ц 0,87 0,90 1,19 1,00 16 20 19,4 19,7 15,6 14,1 23,5 19,4 9,47 9,93 89 680 Т+Б 14,2 ЭлектрокорундШлак синтетическийМагнезит обожженный Плавиковый шлатКонцентрат цирконовый Концентрат рутиловый Марганец металлический Ферротитан Ферробор Сухой остаток жидкого стеклаМ+Ф+05 К кремнистый высокомарганцовистый синтетический шлак, рутиловый концентрат ицирконовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас. ;5 электрокорунд 25-35;синтетический шлак 15-25;обожженный магнезит 7-15;плавиковый шпат 7 - 15;цирконовый концентрат 1 - 10;10 рутиловый концентрат 5-20;металлическиймарганец 0,5 - 3;ферротитан 0,7 - 3;ферробор . 0,1-0,8;15 силикат натрия 5-15,при этом синтетический шлак содержит 5055 диоксида кремния, 38.43 моноксидамарганца, фторид кальция - остальное, отношение суммы содержаний обожженного20 магнезита плавикового шпата и половинысодержания электрокорунда к сумме содержаний синтетического шлака. рутиловогоконцентрата и цирконового концентрата составляет 0,8-1,24, а отношение суммы со 25 держаний синтетического шлака,рутилового и цирконового концентрате ксумме держаний ферротитана и ферроборасоставляет 10-20.1773650 Таблица 2 Режим сварки Таблица 3 ц Влияние состава синтетического шлака на сварочно-технологические свойства флюса и критическую температуру хрупкости металла швоваблица арочно-технологические ха ариантов флюса (в баллах по 5-бальктеристики некото ной системП р и м е ч а н и е. Остальные компоненты во флюсах по вариантам 1620 взяты всоответствии с вариантом 8 (табл.1),10 1773650 Таблица 5 Критическая температура хрупкости ОС) предлагаемого флюса (критический уровень вязкости А = 40 дж/см )-63 -65 -65 -62 -66 -66 -68 -62 -55 -61 -64 -62 -65 -47 -63 Таблица 6 Химический состав металла швов, полученных под различными вариантами состава флюсаХимический состав металла шва, мас,ВариантЗаказ 3893 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0,07 0,13 0,10 0,13 0,09 0,08 0,10 0,12 0,09 0,11 0,10 0,08 0,09 0,07 0,09 1,31 1,41 1,35 1,48 1,47 1,16 1,32 1,18 1,20 1,17 1,20 1,27 1,36 1,16 1,32 0,27 0,37 0,29 0,46 0,40 0,32 0,38 0,38 0,40 0,37 0,35 0,28 0,45 0,26 0,34 0,45 0,47 0,50 0,44 0,46 0,50 0,47 0,45 0,49 0,47 0,46 0,47 0,48 0,49 0,46 0,36 0,38 0,40 0,41 . 0,39 0,38 0,40 0,38 0,37 0,38 0,39 0,36 0,38 0,39 0,37 0,018 0.025 0,027 0,020 0,027 0,026 0,030 0,019 0,014 0,018 0,030 0,018 0,034 0,016 0,019 0,008 0,0130,010 0,012 0,012 0.008 0,010 0,009 0,011 0,009 0,008 0,007 0.012 0,008 0,009 0,016 0,020 0,018 0,019 0,016 0,017 0,018 0,017 0,019 0,018 0,016 0,016 0,020 0,018 0,017 0,040 0,045 0,041 0,046 0,041 0,040 0,045 0,042 0,043 0.042 0,041 0,040 0,044 0,041 0,043