ЭЛЕКТРОД ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ ДУПЛЕКСНЫХ И РАЗНОРОДНЫХ СТАЛЕЙ
ELECTRODE FOR MANUAL ARC WELDING OF DUPLEX AND DIVERSE STEELS

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано для ручной дуговой сварки дуплексных и разнородных сталей, в частности углеродистых с низколегированными или среднелегированными закаливающимися сталями, аустенитных или аустенитно-ферритных сталей, в т.ч. броневых, с аустенитными, а также любых их сочетаний.
Известен покрытый электрод для ручной дуговой сварки высоколегированных и разнородных сталей по RU 2248869 С1, 27.03.2005 /1/. Электрод /1/ состоит из стержня из аустенитной стали и покрытия, содержащего, мас.%: мрамор 10-28, ферромарганец или марганец 6-15, ферросилиций 1-9, феррохром или хром 5-20, магнезит 3-12, железный порошок 2-10, диоксид титана остальное. Электрод допускает сварку как постоянным, так и переменным током. Его недостатком можно признать невозможность использования для сварки между собой широкого спектра сталей, а также некоторую склонность к образованию трещин в наплавленном металле.
Задачей изобретения является создание универсального электрода, пригодного для сварки различных сочетаний свариваемых сталей, в т.ч. трудносвариваемых.
Технический результат, обеспечиваемый решением указанной задачи, состоит в получении металла сварного шва (наплавленного металла) с гарантированным отсутствием трещин за счет регулирования содержания ферритной фазы (от 10 до 25%), выбранного в зависимости от состава свариваемых сталей.
Поставленная задача решается тем, что электрод для ручной дуговой сварки дуплексных или разнородных сталей включает легированный стержень и нанесенное на него покрытие, содержащее доломит и/или мрамор, плавиковый шпат, рутил, двуокись титана, полевой шпат, кварцевый песок, периклаз, слюду мусковит, гематит, углерод, оксид хрома, хром металлический, ферросилиций, марганец, молибден, железный порошок и пластификатор, при следующем содержании компонентов, мас.%:
доломит и/или мрамор
5-20
плавиковый шпат
3-15
рутил
10-25
двуокись титана
5-20
полевой шпат
2-10
кварцевый песок
2-10
периклаз
1-8
слюда мусковит
1-5
гематит
1-5
графит
0,1-0,3
оксид хрома
1-4
хром металлический
6-20
ферросилиций
2-8
марганец
1-8
молибден
1-8
железный порошок
3-10
пластификатор
0,5-3,0
В качестве пластификатора покрытие электрода может содержать поташ и/или альгинат-гель.
Стержень электрода может быть выполнен из проволоки Св-06Х24Н6ТАМФ.
Марганец может быть введен в покрытие в виде ферромарганца, а молибден - в виде ферромолибдена.
Шлаковая основа покрытия подобрана таким образом, чтобы электрод соответствовал рутилосновному виду, при этом наличие в покрытии рутила и двуокиси титана в указанном соотношении обеспечивает возможность сварки как переменным током, так и постоянным током.
Дуплексные стали содержат наряду с аустенитной фазой порядка 15-25% ферритной фазы, что гарантирует исключение образования трещин.
Введением в состав покрытия ферросилиция, хрома и молибдена регулируется содержание в сварном шве ферритной фазы, а за счет изменения содержания железного порошка и марганца регулируют количество аустенитной фазы. Сбалансированное соотношение указанных компонентов дает возможность получения наплавленного металла с заданным соотношением феррита и аустенита.
Введение гематита совместно с графитом улучшает сварочно-технологические свойства электродов, в частности унифицирует перенос электродного металла в сварочную ванну, что в свою очередь, стабилизирует состав и свойства металла шва. Слюда также влияет на поверхностные свойства наплавленного металла. Совместное введение указанных компонентов обеспечивает согласование плавления стержня и покрытия и стабильный перенос электродного металла в сварочную ванну.
Периклаз введен в состав покрытия для снижения окислительной способности газовой фазы при высоких температурах.
Высоколегированная проволока Св-06Х24Н6ТАМФ гарантирует образование 15-20% ферритной фазы в наплавленном металле. Может быть использована и другая хромоникелевая проволока в зависимости от необходимого соотношения ферритной и аустенитной фазы.
Изобретение реализуется следующим образом.
Для изготовления электродов использовали стержни из проволоки Св-06Х24Н6ТАМФ. Все компоненты покрытия измельчали, а затем смешивали со связующим, в качестве которого использовали натриевое или натриево-калиевое жидкое стекло.
Составы покрытий электродов, включающих ингредиенты в предлагаемом соотношении, приведены в таблице 1.
Электроды изготавливали опрессовкой, а затем подвергали сушке и прокалке при температуре 280-300°C в течение 1 часа.
В табл.1 приведены составы покрытия электрода в соответствии с формулой изобретения. Покрытие нанесено на стержень из проволоки Св-06Х24Н6ТАМФ диаметром 4 мм при коэффициенте массы покрытия 42-44%.
Содержание ферритной фазы в металле, наплавленном с использованием электродов, имеющих состав покрытия 1, 2 и 3, составляет от 25 до 40%.
В табл.2 приведены результаты механических испытаний наплавленного металла на образцах, полученных с использованием электродов с покрытием из табл.1. Все образцы не имеют трещин в наплавленном металле.
Таблица 1
Компоненты покрытия
Номер состава покрытия
1
2
3
доломит
17
15
5
плавиковый шпат
3
10
13
рутил
22
10
12
двуокись титана
5
13
15
полевой шпат
7
3,3
2
кварцевый песок
2
6
8
периклаз
6
2
1
слюда мусковит
1
3
5
гематит
4
3
1
углерод
0,2
0,1
0,3
оксид хрома
1
2
4
хром металлический
18
14
6
ферросилиций
2
5
8
марганец
7
3
1
молибден
1
3,6
7
железный порошок
3
5
9
поташ
-
2
0,7
альгинат-гель
0,8
-
2
Таблица 2
Номер состава покрытия
Механические свойства металла шва (наплавлен. металла)
Временное сопротивл., σ<sub>в</sub>, МПа
Предел текучести, σ<sub>02</sub>, МПа
Относител. удлинение, %
Относител. сужение, δ,%
1
860
651
30
36
2
862
676
30
35
3
855
642
18,5
22