Состав электродного покрытия

/ 60 кгс/мм силикоцир- редкоземеталла, не менее 5 он дополнительно со кониевую лигатуру, мельных металлов це фторид бария, поташ соотношении компонеПлавиковыйшлатКварцевыйпесокФерросилицийФерротитанМарганецметаллическийМолибденСиликоциркониевая лигатураОкислы редко- земельных 8 кисл группы,едующемас.Х: ево ри ов 5,05,0-9,0 0,5-2,0 3,0-16,тво СССР 07.09.81о СССР 20.09.68 1,00,0515-1, 0 еталл ериев, 1-0,9 уппы тори арияПоташМраморСоси й содержи2,0 мСосю щ и в те об юХе в п я состав дополни 3,0-6;0 мас.7. ьно введен нике ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов и Московский опытно-сварочный завод(54) (57) 1.СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ, содержащий мрамор, плавиковыйшпат, кварцевый песок, ферросилиций,.ферротитан,. марганец металлический,молибден, о т л и ч а ю щ и й с ятемчто, с целью повышения эксплуатационной надежности сварных соединений надземных трубопроводов идругих конструкций, сооружаемых врайонах с низкими климатическимитемпературами (вплоть до -65 С) пу"тем увеличения ударной вязкости наплавленного металла при отрицатель-ных температурах в состоянии послесварки, при обеспечении нормативного предела прочности наплавленного О, 1-1,00,5-1, 5Остальноеп. 1, о т л и ч ачто он дополнитеальт металлический пп. 1 и 2, о т л и тем, что в его15 20 5,0"10,0 40Эти электроды используют для сварки нержавеющих сталей типа Х 18 Г 14, Х 12 Г 18. Они не могут быть применены для сварки трубопроводов из низколегированных сталей, посколь ку содержание в наплавленном металле больших количеств марганца хрома, никеля приведет к резкой потере вязкопластических свойств в зоне ,сплавления. Наличие дефицитных, доро гостоящих элементов, а также необхоцимость проведения термической обработки кольцевых стыков трубопроводов, значительно усложняют и удорожают процесс сварки в целом 55ь Йзвестен состав 2 электродногопокрытия, применяемый для сваркимагистральных трубопроводов из низко 109471Изобретение относится к электродуговой сварке, в частности к составам электродных покрытий штучных электродов, предназначенных для сварки надземных трубопроводов и других 5 особо ответственных конструкций из низколегированных сталей повышенной прочности и вязкости, эксплуатируемых при низких климатических темпе 10 ратурах.Известен состав 1 электродного покрытия, содержащий следующие компоненты, мас.7:Плавиковыйшпат 29-34Хром 2,0-5,0Никель 2,0-8,0Марганец О, 1 "3,0Титан 1,0" 1,5Кремнефтористыйнатрий 2,0-4,0КарбонатнатрияФторидыредкоземельных металловцериевойгруппы 1,0-6,0Мрамор ОстальноеИзвестное электродное покрытие, нанесенное на стержень из высоко- легированной стали, может обеспечить получение в наплавленном металле высоких значений прочности и вязкости при отрицательных температурах за, 35 счет содержания в металле шва никеля 2,0-4,03, хрома 11,0-14,0 Х, марганца 17,0-19,0 Ж, а также добавок молибдена и титана.легированных сталей повышенной прочности, содержащий, мас,Х:Мрамор . 40-50Плавиковыйшпат 10" 16КварцевыйпесокферромарганецФерросилицийФерротитанКарбидтугоплавкого(Мос, ЯЬС,ТС, Сг О) 1,0-2,0Электроды с данным покрытием нашли широкое прнменение в трубопроводном строительстве, однако они необеспечивают эксплуатационной надежности сварных соединений надземныхтрубопроводов, работающих при температурах ниже - 40 С,оНедостатком электрода являетсянизкий уровень ударной вязкостинаплавленного металла при температуре - 60 С. В соответствии с требоОваниями ГОСТа 9467"75 ударная вязкость на образцах с острым надрезом(тип 1 Х, ГОСТ 6996-66) должна бытьпри температуре эксплуатации не менее34,5 Дж/смф (3,5 кгм/смф).Цель изобретения - повьшение эксплуатационной надежности сварных соединений надземных трубопроводов идругих конструкций, сооружаемых врайонах с низкими климатическими тем"пературами (вплоть до -65 С) путемОувеличения ударной вязкости наплавленного металла при отрицательныхтемпературах в состоянии после сварки, при обеспечении нормативногопреДела прочности наплавленного металла, не менее 588 МПа (60 кгс/мм). 6-85-102,0-5,015,0-20,0 5,0-9,0 0,5-2,0 Для достижения поставленной цели состав электродного покрытия, содержащий мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, ферросилиций.ферротитан, марганец металлический, молибден, дополнительно содержит силикоциркониевую лигатуру, окислы редкоземельных металлов цериевой группы, фторид бария, поташ при следующем соотношении компонентов, мас.7:Плавиковыйшпат 15,0-19,0КварцевыйпесокФерросилицийФ1094 ФерротитанМарганецметаллическийМолибденСилйкоциркониеваялигатураОкислы 13,0-16,0 1,0-3,00,05-0,5 О, 1.5-1,0 1 О 15 редкоземельныхметалловцериевойгруппы О, 1-0,9Фторидбария 0,1-1,0Поташ 0,5-1,5Мрамор ОстальноеПри этом указанный состав дополнительно содержит кобальт металлический в количестве 0,5-2,0 мас.7.Кроме того, состав электродного 20 покрытия дополнительно содержит ни" кель 3,0-6,0 мас.% по массе.Дополнительное введение в состав металлического кобальта в указанном соотношении повышает стабильность 25 значений ударной вязкости при отрицао тельных температурах ниже -60 С.Для получения покрытия были подготовлены и испытаны 11 составов предлагаемого покрытия и 2 состава из З 0 вестного покрытия, приведенные в табл, 1.Покрытие приготавливают следующим образом.Компоненты смешивают в смесителе35 с жидким стеклом до получения однородной обмазочной массы, в качестве связующего используется жидкое стекло (ГОСТ 13078-67) с плотностью 1,49-1,50 г/см. Покрытие наносят на проволоку Св - 06 НЗА или СЬА диаметром 3,0 и 4,0 мм. Толщина покрытия на сторону составляет 0,8- 1,1 мм. Электродами с покрытием данного состава производилась сварка пластин и труб толщиной 10-12 мм из сталей 16 Г 2 АЮ, 12 Г 2 АФЮ, 06 Г 2 НАБ, 10 ХГНМАЮ, 06 Г 2 ЛЮ.Введение никеля в состав покрытия необходимо в случае использования0 для изготовления электродов низко- углеродистой проволоки СвА. При изготовлении электродов на базе про- . волоки СвНЗА никель в состав покрытия не вводят.55В табл. 2 и 3 приведены химический состав и свойства наплавленного металла, выполненного электродами с 711 4покрытием известного состава (В 1-2) и предлагаемыми составами покрытий У 3-11.Составы покрытия В 4-6 на проволоке СвНЗА гарантируют высокую вязкость металла шва на образцах с острым надрезом при температуре -60 С при сохранении повьппйнной прочности в состоянии после сварки (табл. 3). Увеличение или уменьшение содержания компонентов в покрытии (У 3, 7) за указанные пределы приводит к снижению предела прочности наплавленного металла ниже нормативного (Ф 3) или получению ударной вязкости при температуре -60 С ниже допустимой (В 7).Высокий комплекс свойств наплавленного металла в состоянии после сварки обеспечивается выбранной системойлегирования:марганец - никель - молибден(составы У 4-6) и марганец - никель - молибден - кобальт (составы В 8-13) в сочетании с комплексным модифицированием добавками циркония и окислами редкоземельных элементов цериевой группы (Се 20 или Р О).Введение в покрытие силикоциркониевой лигатуры (ТУ 14-5-83-77) позволяет получить в процессе металлургических реакций хорошо раскисленный и рафинированный металл за счет микролегирования ванны цирконием, способствующим получению округлой формы оксидных и сульфидных включений, очистки границ зерен, измельчения структуры и тем самым обеспечивает повышение пластических свойств наплавленного металла.Окислы редкоземельных элементов цериевой группы уменьшают сцепление шлака с наплавленным металлом, что имеет особое значение для хорошей отделимости шлака от.корневого слоя шва.Электроды с предлагаемым составом покрытия технологичны в изготовлении, Поташ в составе покрытия увеличивает пластичность обмазочной массы при опрессовке.Фторид бария в указанном количестве улучшает сварочно-технологические свойства электродов, снижает разбрызгивание металла, улучшает отделимость шлаковой корки. Сварочно- технологические свойства электродов с этим покрытием находятся на высо,ком уровне; формирование шва хорошее, наплавленный металл получается без пор дуга возбуждается легко.1094711 Электроды позволяют производить свар" ку на постоянном токе обратной полярности во всех пространственных полохениях.Таким образом, повышение эксплуа тационной надежности сварных соедине" ний, выполненных электродами с предлагаемым составом покрытия, по сравнению с электродным покрытием известного состава обусловлено увеличением степени однородности структуры и Таблица 1,Компоненты Содержание, мас,У,электродногопокрытия Состав покрытий11 Г Плавиковыйшпат 17 19 20 1556 у 72 64,6 16 16 46,1 55,5 40,5 50,5 Мрамор Кварцевыйпесок Ферросилиций(мелкоизмельченный) 16 13 15 20 18 10 Ферромарганец Марганецметаллический 3,0 2,0 0,50 1,0 Карбид тугоплавкого 0,5 элемента Молибден (порошок) 0,5 0,1 0,03 0,05 1,0 0,8 О,О 5 О, 15 0,6 0,05 0,1 Окись презеодима 0,9 1,0 0,5 Оэ 05 Оэ 1 Фторид бария Силикоциркониевая лигатура (503циркония)Окисьцерия (Сеоз) уменьшением величины зерна, котораяцостигнута подбором содержания основных легирующих и модифицирующихэлементов. Кроме того, дисперснаямелкозернистая структура сварногосоединения, полученная в состояниипосле сварки, позволяет отказатьсяот термической обработки стыков, чтоособенно важно прн сооружении нэксплуатации магистральных трубопроводов,1094711 8Продолжение табл. 1 Содераакае, вайс Л Соста вокрфюкй Кобальт.металлический 0,3 1,0 0,5 Поташ Никель Продолжение табл. Компоненты Содержание, мас.З электродногопокрытия 9 10 .11 12 13 Плавиковый 15 15 17 15 17 17шпат 53,550,5 53,5 52,0 54,5 30,5Мрамор 12 1,5 1,5 1,5 1,5 15 15 15 18 Ферромарганец 2,0 2,0 2,0 О,0,1 0,.1 1,0 Силикоциркониевая лига 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 3,0 0,6 0,6 0,6 0,6 1,5 Вжпоаектнзлектродкогоковрв 3 тик Кварцевыйпесок Ферросилиций1094711 1 ОПродолжение табл,Содержание, нас.й Йююевеатвэяектредиогфпокрмтая Состав покрытий Г 1 Ю 0,6 0,5 0,5 0,5008 4 0,10 0,42 0,07 СвНЗА 0,16 0,65 0,09 5 0,55 0,06 СвНЗА 0,23 0,08 0,64 0,27 СвНЗА фб 0,06 0,90 0,09 1,05 0,34 1,35 2)92 0,65 СвНЗА 0,07 0,51 3 кисьпрезеодима ФторидбарияКобальт металлическийПоташНикель Состав элек трод" ного покры- тия 20 1 го 10 10 1,0 1,0 1,0 1,06,0 3,0 4,5 3.Содержание элементов в наплавленномметалле, мас.й Углерод Марганец Кремний Никель Молибден 2,7 0,03 2 э 9 0105 2,73 0,1130 0,13 2,72 0,35 2,95 0,44. 0,35 0,45 0,028 0,001 аблица 3 Иеханические свойства наплавленного металла а 6 Т, МП естны 26 620-655 68019-24 едлагаемый 510-540 0-3 590-6 6-30 30-6 21-545 24-2-2 Составэлектродного иекрытия Составэлектродного109476Продолжение табл, 3 Иеканические свойста наплавленного металла,Соетаэлектродногоиозцзытия б В, ипв 20-27 18-23 21-28 20-26 510-540 520-542 510-520 520-535 10 13 Продолжение табл, 3 Механические свойства наплавленного металла Состав электродногопокрытия, 63-6856-62 50-9145-106л 35-42 30-35 51-58 56-60 43-9276-10285-106 33-45 51-73 62-66 69-82 10 68-92 42-68 52-69 66-85 52-78 38-47 37-62 35-54 12 13 ВНИИПИ Заказ 3491/7 Тираж 1037 Подписное филиал ППП "Патентф, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 59-63 53-55 62-65 63-67 670-689 640-675 590-635 630-665 КС , Дж/см при температуре,фС 44-94 36-53 69-95 48-85 24-30 39-55 50-71 35-40 30-42 15-18 25-31