Плевленый флюс

(22) Заявлено 2 805.79 (21) С присоедннениЕл заяВки ИР - (23) Приоритет -Опубликовано 3009 81.Дата Опубликования опиума 7701 81/2523 Гоеулй еииый когтите ССиообретенкйткрытий о дел ллетеиь М 3ия 30,09.81(5П йГЛЕЧЫЙ Ф У 3 Двуокисченном Изобретение относится к материалам для сварки плавлением низколегированных сталей и мс;кет быть использовано в судостроительной промщленностк и энергетическом машкностроенииБ настоящее время для энергетических установок применяются нкзколегированные теплоустойчивые стали с регламентированными прочностными свойствами и содержанием вредных примесей, В частности сталь марки 15 Х ЗИ 1 МФ., Известен Флюс для автоматической сварки теплоустойчкных сталей13 р кмеющкй состав, вес. Ъ:Са 015 - 35М 90 10-30А,10 10-30СНГ 3-2050 30МпО 5-30Использование этого Флюса с содержанием 50 более 20 к МпО более 10 Ъ приводит к кнтенсквному развитию кремне- к марганцевосстановктельных процессов и увеличению содержания кислорода в металле шва, что повышает хру ъ кост ь яет алла и снижав.т сопротивляемость его зарождению и развиткю трещин, а также снижает сопроткв. емость металла шва развитию отпускногс к теплового охрупчкванкя при поВышенных температурах эксплуатацииконструкций. указанный Флюс с содержанием 50, близким к нижнему пределу., имеет скльныи основной характер,что способствует значительному насыщению металла шва водородом и снижению сопротквляемости сварных соединений образованию холодных трещин впроцессе кзгОтОВления конструкцииНеобходимо было разработать кислый сварочный флюс для автоматической 15 сварки низколегкрованной стали обеспечквающкй хорошие технологическиесвойства при сварке, повышенную пластичность и вязкость металла шва вксходном состоянии к низкое содержа нке в нем водорода, а также обесг;ечнвающего требуемые служебные характеристики - прочность, сопротивляемость отпускному, тепловому и радиационному охрупчиванию, Для Осуществления указанных требований Флюс должен иметь максимально ограниченноесодержание МпО, СаО, 5 От, Р,10дополнительно следует ввести в егосостав Т 1 ОО к исключить М 90ь ЗО титана обеспечит (при огран 1содержании основных окислов) повышенную кислотность флюса и увеличит степень перехода титана из проволоки в шов, что будет способствовать повышению прочности и пластичности металла шна.Наиболее близким к предлагаемому по составу компонентов является флюс марки АН2 содержащий ( нес. ЪКремнезем 6-9Двуокись титана 35-40Окись кальция 12-15Окись магния 2-4Фтористый кальций 33-40Глинозем 2Закись марганца 0,5Окись железа 1,0Флюс марки АН - 25 применяется, в основном, для возбуждения электро- шлакового процесса, он является хорошим проводником электрического тока даже в твердом состоянии, Опробывание его для автоматической сварки проволокой под слоем Флюса показало, что сварочная дуга горит неустойчиво потому, что флюс и расплавленном состоянии обладает еще более лучшей электропроводностью и элект - родуговой процесс чередуется с электрошлаковым, В результате нарушается :нормальное Формирование шва, Сварной шов выглядит бугристым и неровным по ширине, что является неприемлемым. Причем флюса плавится много, шлаковая корка получается толстая, а большой расход Флюса экономически невыгоден, Кроме того, опробование флюса при сварке кольцевых стыкон обечаек показало, что расплавленный шлак, обладая повышенной иидкотекучестью, не держится на шее и вытекает струей из зоны дуги.Цель изобретения - разработка флюса для автоматической сварки низколегированной теплоустойчивой стали 15 ХЗН 1 МЙ( обеспечивающего в сочетании с проволокой свХГНМТА хорошие технологические свойства при сварке (устойчивое горение дуги, хорошее формирование шва, легкую отделимость шлаковой корки и т,д.), повышенную пластичность и вязкость металла шва в исходном состоянии, а также обеспечивающего требуемые служебные характеристики; прочность, сопротивляемость отпускному, тепловому и радиационному охрупчиванию,Поставленная цель достигается тем, что компоненты флюса взяты в следующем соотношении, вес,Ъ:Кремнезем(50) 7-12Двуокись титана (Т01/28-35Окись кальция (СаО) 9-18Закись марганца (МпО) 0,1-5,0Глинозем (А) 10 Ъ) 9-18Фтористый кальцийДля обеспечения достаточной сопротивляемости сварных соединений образованию холодных трещин в процессе изготовления конструкций, металл шва должен иметь повышенную пластичность и вязкость в исходном состоянии, Поэтому флюс должен быть кислым, но с ограниченным содержанием 50,( чтобы избежать увеличения содер" жания кремния в металле шва, приводящего к охрупчиванию его.Полученные результаты испытаний на ударный изгиб образцов из металла шва, сваренного проволокой свХГНМТА под флюсом с различным содержанием 510 при Т 01 32, представлены в табл, 1.Таблица 1 Содержание 507 (Ъ Ударная вязкостьметалла шва после в метал 2 ц во Флюсепри О(С при 20 С 14,7 12,9 2,5 7,1 0,10 0,160,22 0,35 10,1 9,3 9 12,3 20,7 5,6 4(2 Т а блиц а 2 Ударная вязкостьме алла шва в исходном состоянии, кгс м/см Содержание во Флюсе А 1 фЪ( о 55при 0 С при 20 С 0,3 9,8 19,2 2,2 6,4 10,1 2,0 28,4 Данные табл, Ч показывают, чтодля обеспечения повышенной вязкостии сопротинляемости металла шва отпускной хрупкости содержание 5101 во Флюсе должно быть не более 12-13 Ъ. Дляобеспечения достаточной сопротивляемости металла шна парообразованиюсодержание кремния н нем должно бытьне менее 0,15, а поэтому содержание510(1 во флюсе необходимо, иметь не4 О менее 6-7,Исследование влияния содержанияА),10 Ъ во Флюсе на свойства металлашва при сварке проволокой свХГНМТАпоказало, что повышенной ударнойвязкостью обладает металл шва присодержании порядка 10-20 А 10 внизкокремнистом флюсе, содержащемдвуокись титанаПолученные данные представлены втабл, 2,867580 Таблица 3 Содержание во флюсе ТО,Ф 10 20 25 30 40 Качество Формирования шва Удовлет- Хорошеевори- тельное Плохое, шов не равномерный по ширине и высоте Определимость шлаковой корки Плохая,на шве Хорошая, шов чистый,от шва имеется "при- без "пригара"гар Таблица 4 Содержание Фосфора (Ъ) в металле шва при сварке проволокой св ХГНМТА Содержание во Флюсе ПпО Ф,010 020 0 0,027 0,035 Примечан А - коэффи охрупч Т - смещен ратуры нии мет нов Фиент радиационног вания,е критической темп хрупкости при обл алла потком чейт нефтр/см ),0 В целях снижения температуры плав. ления флюса и устранения повышенной жидкотекучести расплавленного шлака, а также в целях ограничения выгорания марганца, хрома и титана, содержащихся в сварочной проволоке, концентрацию двуокиси титана во флюсе следует уменьшить, но так, чтобы Из табл, 3 видно, что оптимальное содержание двуокиси титана во флюсе будет в количестве 2 8-35 Ъ. Увеличение содержания Т 01 во флюсе свыше 35 Ъ приводит к недопустимому снижению содержания марганца и хрома в металле шва,Известно, что марганец в металле шва способствует повышению прочности металла, пластичности и вязкости, Поэтому при сварке проволокой свХГНТМА следует ограничить вы горание марганца, содержащегося в сварочной проволоке. Это может быть выполнено либо значительным увеличением содержания во флюсе основных окислов СаО и М 90, либо дополнитель ным введением во флюс окислов марганца. Значительное увеличение во Флюсе СаО и М 00 недопустимо, так как повысит способность Флюса поглощать и удерживать влагу, что снизит сопротивляемость металла шва образованию пор и холодных трещин водородного характера, Поэтому приемлемым является только дополнительное введение во флюс окислов марганца.55 Содержание окислов марганца в плавленных флюсах обычно обеспечивается введением в шихту флюсов марганцевого концентрата электродного, поставляемого по ГОСТ 4418-7 который имеет в своем составе фосФсоа до 0,2 Ъ и является основным поставщиком Фосфора в марганцевые плавленые клюсы и в металл швовДанные представлены в табл, 4,обеспечить хорошие технологические свойства и повышенную кислотность Флюса,Результаты исследования технологических свойств Флюса при сварке проволокой свХГНМТА под низкокремнистным флюсом (при СаО 13 Ъ и ИцО ОЪ) с различным содержанием двуокиси титана представлены в табл. 3. Установлено, что для высокой сопротивляемости радиационному охрупчиванию сталь 15 ХЗН 1 МФ и ее сварные соединения должны иметь ограниченное содержание фосфора - не более 0,02 Ъ (табл. 5)., .:1 :)1)1)" .- д 5.г) тт )т ".;т)С; с). т) ) )ЛЖ".: т т-,"1.О 1 г )1 тт г)1 г )1 Сс 1 гт,)1)1 Ц 1).т) .)О)гг) х",",г гтд )1 О )ССЗНЮ 11 тжтЕ ВО ДГЮСЕ О 1)ИС)1 С)1 г)Г) .1-)тт, .11:,-) 1 гОЙ КО 11 ЫЕ)-: ГР Ц)тЕ); фОтСР)т)т; т)О)и, )О гт)1 Е( 11 р)1 Птт "фггК: с 1; Сс 1 р г,;з 11 ).:-:)1:СТтг грЛИ г) 11 От ;"гоОбг) Л:1 т О).;") ) )-", т 1" )С ) Й г)т) ООг:г)т 1 о г. .т т),."1: т: ,19)т-, 1 11 БС)т)" .) ): 11)Л .1)С г). О)И С.)с. Ыст;г. 3 гС) 7.",: С)Кт)1 СЛсст)т 1; сттт)Гг 11)В ЛО ОСЯК) :Рс)1, О;-)С.11;О)1 )1 Н)1)таДаЕ). Б )СаПОК . ).;,:.:с-. ) )3 )11 т.,т 11 г)т 1. Р).,7)ССГПО ): ОЧ)-.О г)Х 4 СТ Ь СЕ)т Г.С. г;) тт) ), -1-т)ттт су- г;с)г) цт" 1 тт .тд,-., );.) )тт);гс ттг ттт)",.; ВС ), ). 1"т т тт )1О,."тт ) )1 , г 1 О .Г 11) с 1) .;г)г т) 1 О )(О,") тт)Сгс) "О).)1 т) т:,гт г: г)Кт.),1 О)т С;1)" . СО) Я 5",)г,) г г; С,-;гОт),;й 11,; с:.,тт 1 1 Дт)Р тгтттт.)г)г: т) гт) - .; - .) 1, т)г.867580 10 Т абли ца 7 Режим термообработкипроб после сварки Свойства металла шва"45кгс/мм кгс мм 3 Ъ кгс м/см при +20 С77,3 18,2 66,4 7,1 при +20 С72,7 20,3 70,5 12,9 при 350 С63,8 14,3 66,0 18 2 Без термообработки 86,7 Отпуск, 620 С, 25 ч 78,3 70,3 формула изобретения Составитель Т, Арест Редактор С. Крупенина Техред А. Савка Корректор Н. СтецЗаказ 8178/13 Тираж 1151 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Предлагаемый сварочный флюс можетбыть применен на предприятиях судостроительной промышленности и энергетического машиностроения, где предьявляются повышенные требования ккачеству сварных соединений стальных 25конструкций, Для внедрения предлагаемого сварочного флюса в широкоепромышленное использование не требуется каких-либо дополнительных затрат и специальных технологических Зщмер по сравнению с изготовлением су-ществующих сварочных флюсов,Предлагаеьнй сварочный Флюс имееттакое соотношение компонентов, которое обеспечивает получение оптималь- З 5ного химического состава металла шва,хорошее формирование шва и легкуюотделимость шлаковой корки, повышенную пластичность и вязкость металлав исходном состояний и низкое содер Ожание водорода, что способствуетпредотвращению образования холодныхтрещин в сварнЫх соединениях, Крометого, не обеспечивает требуемую прочность металла шва и повышенную сопротивляемость против отпускного и радиационного охрупчивания,Технико-экономический эффект выра"эится в повышении качества сварных швов и увеличении надежности приэксплуатации сварных конструкций вусловиях повышенных температур. Плавленый флюс преимущественнодля автоматической сварки теплоустойчивых сталей, содержащий кремнезем,двуокись титана, окись кальция, Фтористый кальций, глинозем, окись железа, закись марганца, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества металла шва, компонентыфлюса взяты в следующем соотношении,вес. 3:Кремнезем 7-12Двуокись титана 28-35Окись кальция 9-18Закись марганца 0,1-5,0Глинозем 9-18фтористый кальций 25-40Окись железа О, 1-1,5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии М 44-10693,кл, 12 В 104, опублик. 1969,2, Справочник по сварке. Под ред.И,А,Акулова. М., "Машиностроение",1971, т. 4, с. 251,