Порошковая проволока для сварки атмосферокоррозионностойких сталей - SU1567346A1
Код документа: SU1567346A1
Описание
Изобретение относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использовано для механизиро
ванной сварки атмосферокоррозионно- стойкнх сталей типа 1()|| П, 10ХСНД, 15ХСНД и других.
Цель изобретения - повышение стабильности перехода легирующих металлов и сварной шов и увеличение его коррозионной стойкости.
В качестве порошка магнитов лпь- ннко может быть использован магнитный порошок ГОСТ 1 5546-68, марки ММК-6 с ос та т, мае. 7: Л 9, Ni 19; Со 15; Си ; Nh 0,3, или ММК-10 состава , мас.%: А 7,5; Ni 14, Со 34; Си 3,5, TL ,5, Nb 0,3 (основа порошков железо). R качестве порошков атмосферокоррозионностойкой стали могут быть использованы порошки из стали 10Х11ДП, 15ХСНД, 10ХСНД или из высоколегированных стапей по ГОСТ 13084-67.
В качестве фторида щелочноземельного металла использован фторид кальция (CaTip) и фторид магния (МрГ). Компонентом, содержащим диоксид циркония или яиоксид титана, взят циркон (X. (jSiO/j) и ильменит (TiFeOj) . В качестве карбонатов испо гьзопан клрбонат магния (Mp.COj) или карбонат кальция (СаГ.Оо, ) .
Температура плавления ферросппа- вов, чистых. металчоч и оьсидов резко отличается друг от дру,ч. Если же все легирукиние члементы вводятся в одной форме - в виде сплава, имеющег одну температуру плавления, которая всегда ниже, чем исходных компонентов , то обеспечиваются одинаковые термодинамические условия перехода легирующих в шов. Таким образом, стабилизируется переход легирующих в шов в процессе сварки и уменьшаются их потери от перегрева. Поэтому предлагается вводить легирующие элементы влияющие на стойкость к атмосферной коррозии, в виде порошков атмосферо- стойкой стали и магнитов альнико (т.е. в виде fплавов этих элементов на основе железа).
Массовая доля этих порошков в шихте составляет 22-60% (т.е. это основа шихты), что обеспечивает стабильный уровень легирования при любом режиме сварки.
Легирующие метатшы находятся в шихте проволоки, если их вводить в виде порошка стали или порошка магнитов альнико при одинаковой насыпной массе и плотности, что частично исключает влияние неравномерности коэффициента заполнения проволоки на переход легирующих металлов в шов
5
0
5
0
5
0
5
+ Me МеО+ Нг затем Н Г1
Кроме того, введение порошка магнитов альнико обеспечивает повышение коррозионной стойкости металла шва. Такой эффект объясняется наличием в нем кобальта и ниобия, микро- легирование которыми в найденных концентрациях в определенном соотношении с другими легирующими металла повышает коррозионную стойкость шва.
Коррозия и охрупчивание металла шва возникают также из-за растворенного в нем водорода.
Одним из основных источников поступления водорода в ферросплавы и металл шва является влага шихтовых материалов. Взаимодействие водяного пара с металлом в общем виде можно представить следующими реакциями: HtO 2 ll,l,
Введение ниобия несколько повышает растворимость водорода (0,37 Nb увеличивают растворимость водорода в железе на 1,8 см3) 100 г при РНа 101325 Па). Ниобий с водородом образует гидриды, поэтому добавление ниобия увеличивает сорбционную способность водорода.
Кобальт слабо уменьшает растворимость водорода, его содержание до 3 мас.% снижает растворимость водорода до 0,2 см3/100 г.
Ниобии увеличивает подвижность водорода , поэтому его добавление снижает содержание диффузионно подвижного водорода, а следовательно, водородную хрупкость. Таким образом, предлагаемый состав обеспечивает достижение положительного эффекта, заключающегося в повышении стабильности перехода легирующих элементов в шов и его коррозионной стойкости при использовании для изготовления оболочки вместо дефицитной ленты из малоуглеродистой стали марки 08 КП по ГОСТ 503-71 сечением 0,3 12 мм, недефицитной ленты из стали марки 08 КН сечением 0,5 ч 1 2 мм по ГОСТ 19851-74.
Выли изготовлены смеси шихты порошковой проволоки.
В табл. 1 приведены конкретные примеры составов шихты проволоки.
Каждый вариант смеси использовали для изготовления порошковой проволоки диаметром 2,2 мм трубчатой конструкции с коэффициентом заполнения
29+2,5. И ьлчегтне оболочки при изготовлении порошковой проволоки применяли ленту из стали марки 08KII размером 0,3 12 мм по ГОСТ 19851-74.
Испытание изготовленных вариантов проволок с составами игихты, приведенными в табл. 1, на стабильность перехода легирующих в шов проводили путем наплавки на пластины размером 350 150 10 мм из стали 10ХНДП. В качестве оборудования для сварки применяли выпрямитель ВДУ-506 со сварочным полуавтоматом типа А-765 (ПДО-517). Наплавку выполняли на ре- жимах: ток сварки 90-300 А, напряжение дуги 24-28 В. Пробы на химический анализ содержания легирующих металлов отбирали из последующего слоя восьмислойной наплавки.
Анализ металлов для повышения надежности выполняли параллельно двумя методами: атомной абсорбцией и фотометрией .
Результаты стабильности перехода легирующих в шов приведены в табл. 2.
Результаты исследований предлагаемой порошковой проволоки на стабильность перехода легирующих в шов по- казали, что колебание их содержания в два раза ниже, чем известной порошковой проволоки. Сравнительные испытания на коррозионную стойкость металла наплавки проводили по потере массы на единицу площади поверхности в соответствии с ГОСТ 9.908-85. Потерю массы на единицу площади поверхности Дп, кг/м2, вычисляли по формуле
Дт ,
где т0 - масса образца до испытаний,
кг 45
mt - масса образца после испытаний и удаления продуктов коррозии, кг ,
S - площадь поверхности образца , м2 .50 Удаление продуктов коррозии выполняли в соответствии с ГОСТ 9.907-83.
Результаты испытаний приведены в табл. 3.
Ускоренные испытания стойкости сварных соединений проводили в условиях , имитирующих воздействие слабоагрессивной промышленной атмосферы.
5
10 15 20
5
30 ,- 40
45
50
5
Испытания наржштов порошковой проволоки СтлО;;. 1) покачали, что введение и состав шихты порошка кор- розионностойкой стали более 50 мае.Я резко ухудшает формирование шва. Содержание порошка стали менее 20 мас.% не позволяет легировать шов до необходимого уровня, а более 50 мас.% ухудшает стабильность перехода легирующих металлов в сварной шов. Введение порошка магнитов аль- нико более 10 мас.% ухудшает механические свойства металла шва, а содержание менее 2 мас.% не оказывает влияние на повышение коррозионной стойкости шва.
Предлагаемая порошковая проволока , обладая повышенной коррозионной стойкостью, стабильньм и равномерным переходом легирующих металлов в шов, необходима для механизированной сварки в различных областях промышленности при изготовлении из атмос- феростойкой стали железнодорожных вагонов, автомобипей, конструкций машин, мостов, резервуаров для хранения жидкостей, стальных и дымовых труб, теплообменников, судов, мачт радиостанции и др.
Формула изобретения
Порошковая проволока для сварки атмосферокоррозионностойкнх сталей, состоящая из низкоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты , содержащей ферросилиций, ферро- титан, ферромарганец, фторид щелочноземельного металла, карбонаты, отличающаяся тем, что, с целью повышения стабильности перехода легируюпдих металлов в сварной шов и увел гчения его коррозионной стойкости , шихта дополнительно содержит диоксид циркония или титана, гематит, порошок атмооферокоррпчионностойкой стали и порошок магнитов альнико при следующем соотношении компонентов , мас.%:
Ферросилиции1-2
Ферротитан2-6
Ферромарганец2-4
Фторид щелочноземельного металла18-20 Карбонаты9-12 Диоксид циркония или титана 14-20
Гематш2-6
Порошок ятмосферокоррочиотюстойкои стали20-50
Порошок магниюн альмико -10
причем кочЛЛициРнт чапочнения порош- ковой проволоки составляет 26,5-31,5%
Таблица 1
Реферат
Изобретение относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использовано для механизированной сварки атмосферокоррозионных сталей типа 10ХНДП, 10ХСНД, 15ХСНД. Цель изобретения - повышение стабильности перехода легирующих металлов в сварной шов и увеличение его коррозионной стойкости. Порошковая проволока состоит из низкоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей компоненты при следующем соотношении, мас.%: ферросилиций 1 - 2
ферротитан 2 - 6
ферромарганец 2 - 4
фторид щелочноземельного металла 18 - 20
карбонаты 9 - 12
диоксид циркония или титана 14 - 20
гематит 2 - 6
порошок атмосферокоррозионностойкой стали 20 - 50
порошок магнитов "альнико" 2 - 10. Коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 26,5 - 31,5%. В качестве порошков магнитов "альнико" используют порошки марки ММК-6 состава, мас.%: AL 9
NI 19
CO 15
CU 4
NB 0,3
основа - железо или ММК-10 состава, мас.%: AL 7,5
NI 14
CO 34
CU 3,5
TI 5,5
NB 0,3
основа - железо. В качестве фторидов металлов используют фторид кальция и фторид магния, в качестве карбонатов - карбонаты магния и кальция. Компонентом, содержащим диоксид циркония или диоксид титана, взят циркон (ZRSIO4) и ильменит (TIFEO3). Введение легирующих элементов в виде атмосфернокоррозионностойкой стали и порошка магнитов в "альнико", имеющих одну температуру плавления и одинаковые термодинамические условия перехода легирующих в сварной шов, позволяет стабилизировать переход легирующих. Порошок магнитов "альнико" повышает коррозионную стойкость сварного шва за счет микролегирования кобальтом и ниобием. Ниобий также образует в сварном шве гидриды с водородом, что увеличивает сорбционную способность водорода. 3 табл.
Формула
