RU2309829C2 - Melt flux for powered welding of low alloy steel - Google Patents
Melt flux for powered welding of low alloy steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2309829C2 RU2309829C2 RU2005135624/02A RU2005135624A RU2309829C2 RU 2309829 C2 RU2309829 C2 RU 2309829C2 RU 2005135624/02 A RU2005135624/02 A RU 2005135624/02A RU 2005135624 A RU2005135624 A RU 2005135624A RU 2309829 C2 RU2309829 C2 RU 2309829C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flux
- welding
- sio
- tio
- mno
- Prior art date
Links
Landscapes
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства сварочного флюса, используемого для механизированной сварки современных корпусов атомных реакторов и других сосудов высокого давления в энергетическом машиностроении и нефтехимии.The invention relates to the field of production of welding flux used for mechanized welding of modern cases of atomic reactors and other pressure vessels in power engineering and petrochemicals.
В настоящее время для механизированной дуговой сварки низколегированных сталей в атомном энергомашиностроении широко используется флюс марки ФЦ-16А (ОСТ 24.948.02-99, табл.1).At present, flux grade ФЦ-16А (OST 24.948.02-99, table 1) is widely used for mechanized arc welding of low alloy steels in nuclear power engineering.
Флюс ФЦ-16А содержит в своем составе SiO2, СаО, Al2О3, CaF2, MnO, MgO, NaF при следующем соотношении компонентов, мас.%Flux FTs-16A contains SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 , CaF 2 , MnO, MgO, NaF in its composition in the following ratio, wt.%
Флюс обладает хорошими сварочно-технологическими свойствами, однако его применение приводит к повышенному содержанию диффузионно-подвижного водорода в металле шва - 4,6-5,0 см3 при требуемом - не более 3,0 см3 на 100 г наплавленного металла. Это приводит к порообразованию и риску возникновения холодных трещин в металле шва. Указанный недостаток обусловлен повышенным содержанием основных окислов и компонентов СаО, CaF2, MnO, MgO, NaF относительно содержания кислых окислов SiO2, Al2O3 в составе флюса и его низкой окисляющей способностью.The flux has good welding and technological properties, however, its use leads to an increased content of diffusion-mobile hydrogen in the weld metal - 4.6-5.0 cm 3 with the required - not more than 3.0 cm 3 per 100 g of weld metal. This leads to pore formation and the risk of cold cracks in the weld metal. This drawback is due to the increased content of basic oxides and components of CaO, CaF 2 , MnO, MgO, NaF relative to the content of acidic oxides SiO 2 , Al 2 O 3 in the flux composition and its low oxidizing ability.
Флюс SU 1754377 А1 В23К 35/362 содержит в своем составе SiO2, СаО, Al2О3, CaF2, MnO, MgO, Fe2O3, TiO2, K2O и/или Na2O при следующем соотношении компонентов, мас.%:The flux SU 1754377 A1 B23K 35/362 contains SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 , CaF 2 , MnO, MgO, Fe 2 O 3 , TiO 2 , K 2 O and / or Na 2 O in its composition in the following ratio of components , wt.%:
при этом должно выполняться соотношение: K2O+Na2O/ CaF2≥0,11.in this case, the ratio: K 2 O + Na 2 O / CaF 2 ≥0.11 should be satisfied.
Благодаря наличию компонентов, повышающих окисляющую способность флюса, таких как TiO2 и Fe2О3, флюс позволяет получать швы без пор и с содержанием водорода не более 3,0 см3 на 100 г наплавленного металла.Due to the presence of components that increase the oxidizing ability of the flux, such as TiO 2 and Fe 2 O 3 , the flux allows you to get welds without pores and with a hydrogen content of not more than 3.0 cm 3 per 100 g of weld metal.
Недостатком флюса является высокое содержание MnO. Содержание марганца более 13-15% приводит к увеличению активности MnO, за счет чего получает развитие реакция 2(МпО)↔2[Mn]+2{O}. Реакция восстанавливает марганец, который переходит в наплавленный металл, тем самым снижая сопротивляемость металла к тепловому охрупчиванию.The disadvantage of flux is the high content of MnO. A manganese content of more than 13-15% leads to an increase in MnO activity, due to which reaction 2 (MnO) ↔2 [Mn] +2 {O} is developing. The reaction restores manganese, which passes into the weld metal, thereby reducing the resistance of the metal to thermal embrittlement.
Известен также сварочный флюс SU 1754378 А1, взятый в качестве прототипа, содержащий в своем составе SiO2, TiO2, СаО, Al2О3, CaF2, MnO, Cr2О3, Fe2О3, S, Р при следующем соотношении компонентов, мас.%Also known is welding flux SU 1754378 A1, taken as a prototype, containing SiO 2 , TiO 2 , CaO, Al 2 O 3 , CaF 2 , MnO, Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , S, P in its composition in the following the ratio of components, wt.%
при этом должно выполняться соотношение: 1,1≤SiO2+Cr2O3/ СаО≤2,2.in this case, the ratio should be satisfied: 1.1≤SiO 2 + Cr 2 O 3 / CaO≤2.2.
Флюс позволяет обеспечить металл хорошего качества с высокими механическими свойствами при удовлетворительной отделимости шлаковой корки.Flux allows you to provide good quality metal with high mechanical properties with satisfactory separability of the slag crust.
К недостаткам флюса можно отнести следующие:The disadvantages of flux include the following:
- неудовлетворительное формирование металла шва при сварке на скоростях выше 28 м/ч в связи со значительным ухудшением стабильности дугового процесса при увеличении скорости сварки;- poor formation of weld metal during welding at speeds above 28 m / h due to a significant deterioration in the stability of the arc process with an increase in welding speed;
- отсутствие стабильности получения удовлетворительных технологических свойств при сварке швов толщиной более 50 мм и углом раскрытия кромок менее 8° (Содержание TiO2 на верхнем приделе, при одновременном содержании SiO2 на нижнем, приводит к появлению пор при наплавке валиков, находящихся по высоте шва выше 50 мм. Содержание TiO2 на нижнем приделе, при одновременном содержании SiO2 на верхнем, ведет к плохому отделению шлаковой корки при сварке в разделку с углом раскрытия кромок менее 8°.);- the lack of stability in obtaining satisfactory technological properties when welding seams with a thickness of more than 50 mm and an angle of opening of the edges of less than 8 ° (The content of TiO 2 on the upper aisle, while the content of SiO 2 on the lower one, leads to the appearance of pores when surfacing the beads located above the weld height above 50 mm, the Content of TiO 2 on the lower aisle, while the content of SiO 2 on the upper side, leads to poor separation of the slag crust when welding in the groove with an opening angle of less than 8 °.);
- наличие во флюсе Cr2O3 приводит к образованию высокотоксичных аэрозолей (хромовый ангидрит, хроматы, бихроматы) в воздухе при изготовлении и использовании флюса. Эти вещества имеют 1 класс опасности. При изготовлении и использовании этого флюса содержание в воздухе этих аэрозолей значительно превышает ПДК (0,01 мг/м3).- the presence of Cr 2 O 3 in the flux leads to the formation of highly toxic aerosols (chromic anhydrite, chromates, dichromates) in the air during the manufacture and use of the flux. These substances have 1 hazard class. In the manufacture and use of this flux, the content in the air of these aerosols significantly exceeds the MPC (0.01 mg / m 3 ).
Техническим результатом предлагаемого изобретения является:The technical result of the invention is:
- обеспечение хорошего формирования металла шва на скоростях сварки выше 28 м/ч, при сварке в разделку с углом раскрытия кромок менее 8°;- ensuring good formation of the weld metal at welding speeds above 28 m / h, when welding in the groove with an opening angle of less than 8 °;
- стабильность получения наплавленного металла без пор при толщине шва более 50 мм;- stability of producing deposited metal without pores with a weld thickness of more than 50 mm;
- обеспечение санитарно-гигиенических норм по ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны при изготовлении и использовании флюса.- ensuring sanitary and hygienic standards for MPC of harmful substances in the air of the working area during the manufacture and use of flux.
Технический результат достигается тем, что плавленый флюс для механизированной сварки низколегированной стали, содержащий SiO2, CaO, Al2О3, CaF2, MnO, TiO2 и имеющий ограничения по примесям, согласно изобретению дополнительно содержит К2О при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved in that the fused flux for mechanized welding of low alloy steel containing SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 , CaF 2 , MnO, TiO 2 and having impurity restrictions, according to the invention additionally contains K 2 O in the following ratio of components, wt.%:
при этом должно выполняться соотношение: 0,15≤TiO2/SiO2≤0,40.in this case, the ratio: 0.15≤TiO 2 / SiO 2 ≤0.40.
Добавка К2O во флюс улучшает ионизацию и стабильность горения дуги, обеспечивая тем самым хорошее формирование металла шва на скоростях сварки выше 28 м/ч. Уменьшение содержания К2O менее 1% приводит к неудовлетворительному формированию металла шва при сварке на скоростях выше 28 м/ч в связи со значительным ухудшением стабильности дугового процесса вследствие сокращения количества легкоионизируемых атомов калия. С другой стороны увеличение содержания К2O более 5% приводит к пористости металла шва.The addition of K 2 O to the flux improves the ionization and stability of the arc burning, thereby ensuring a good formation of weld metal at welding speeds above 28 m / h. A decrease in the K 2 O content of less than 1% leads to unsatisfactory formation of the weld metal during welding at speeds above 28 m / h due to a significant deterioration in the stability of the arc process due to a decrease in the number of easily ionized potassium atoms. On the other hand, an increase in the K 2 O content of more than 5% leads to porosity of the weld metal.
Установленное соотношение 0,15≤TiO2/SiO2≤0,40 позволяет гарантировать хорошие технологические свойства флюса при сварке с углом раскрытия кромок менее 8° и толщине свариваемых деталей более 50 мм. При величине указанного соотношения ниже 0,15 шлак становится более вязким и "длинным", что приводит к ухудшению отделимости шлаковой корки, особенно это проявляется при сварке в узкую разделку (угол раскрытия кромок менее 8°). При превышении указанного соотношения более 0,40 наблюдается поры в наплавленных валиках, расположенных по высоте шва выше 50 мм. Это вызвано тем, что уменьшение содержания SiO2 при одновременном увеличении содержания TiO2 снижает стойкость флюса против гидратации, увеличивая тем самым концентрацию водорода в металле шва.The established ratio of 0.15≤TiO 2 / SiO 2 ≤0.40 allows us to guarantee good technological properties of flux during welding with an opening angle of edges less than 8 ° and the thickness of the welded parts more than 50 mm. When the value of the specified ratio is below 0.15, the slag becomes more viscous and “long”, which leads to a deterioration in the separability of the slag crust, this is especially true when welding in narrow grooves (the angle of the edges is less than 8 °). When this ratio is exceeded more than 0.40, pores are observed in the deposited rollers located along the seam height above 50 mm. This is due to the fact that a decrease in the content of SiO 2 while increasing the content of TiO 2 reduces the resistance of the flux against hydration, thereby increasing the concentration of hydrogen in the weld metal.
Оксид хрома исключен с целью обеспечения санитарно-гигиенических норм по ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны при изготовлении и использовании флюса.Chromium oxide is excluded in order to ensure sanitary and hygienic standards for maximum permissible concentration of harmful substances in the air of the working area during the manufacture and use of flux.
Экспериментально установлено, что содержание Fe2О3 до 1,5% не приводит к угару легирующих компонентов металла в количествах, влияющих на физико-механические свойства наплавленного металла. Нижний предел содержания Fe2O3 исключен в связи с тем, что хорошая отделимость шлаковой корки обеспечивается соотношением 0,15≤TiO2/SiO2.It was experimentally established that the content of Fe 2 O 3 up to 1.5% does not lead to the burning of alloying metal components in amounts that affect the physicomechanical properties of the deposited metal. The lower limit of the content of Fe 2 O 3 is excluded due to the fact that good separability of the slag crust is provided by the ratio of 0.15≤TiO 2 / SiO 2 .
Флюс изготавливается методом, применяемым для изготовления плавленых сварочных флюсов, т.е. сплавлением исходного сырья (мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, глинозем, марганец, рутил и поташ) во флюсоплавильных печах с последующей грануляцией расплава водой.The flux is made by the method used for the manufacture of fused welding fluxes, i.e. fusion of the feedstock (marble, fluorspar, quartz sand, alumina, manganese, rutile and potash) in flux-smelting furnaces, followed by granulation of the melt with water.
Для лабораторных испытаний были изготовлено 6 опытных плавок флюса с различным содержанием основных компонентов: SiO2, СаО, Al2О3, CaF2, MnO, TiO2, K2O (табл.1). Сварка пластин из стали марки 15Х2МФА (ТУ 108.131-86) производилась проволокой марки Св-10ХМФТУ ⌀4 мм (ТУ 14-1-4818-90) (химический состав в табл.2) на следующих режимах:For laboratory tests, 6 experimental flux melts were made with different contents of the main components: SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 , CaF 2 , MnO, TiO 2 , K 2 O (Table 1). Welding of plates made of steel grade 15X2MFA (TU 108.131-86) was performed by wire grade Sv-10KhMFTU ⌀4 mm (TU 14-1-4818-90) (chemical composition in Table 2) in the following modes:
Iсв=550-600А, Uд=30-34В, Vсв=28-34 м/ч.Isv = 550-600A, Ud = 30-34V, Vsv = 28-34 m / h.
Угол раскрытия кромок составлял 2°±30/.The angle of the opening of the edges was 2 ° ± 30 / .
Толщина свариваемых пластин 90 мм.The thickness of the welded plates is 90 mm.
При испытаниях оценивались следующие параметры:During the tests, the following parameters were evaluated:
- химический состав металла шва;- chemical composition of the weld metal;
- формирование наплавленного валика;- formation of a weld bead;
- отделимость шлаковой корки;- separability of the slag crust;
- наличие пор в металле шва;- the presence of pores in the weld metal;
- концентрация соединений Cr в воздухе рабочей зоны.- concentration of Cr compounds in the air of the working area.
В таблицах 1, 2 и 3 приведены результаты сравнительных испытаний опытных плавок флюса и прототипа при сварке проволокой марки Св-10ХМФТУ в узкую разделку.Tables 1, 2 and 3 show the results of comparative tests of pilot flux and prototype melts when welding with a Sv-10KhMFTU grade wire in narrow cutting.
Результаты подтверждают ухудшение отделимости шлаковой корки при 0,15>TiO2/SiO2 и возникновение пор при TiO2/SiO2>0,4. С введением К2О во флюс формирование металла шва становиться удовлетворительным при скорости сварки выше 28 м/ч.The results confirm the deterioration of the separability of the slag crust at 0.15> TiO 2 / SiO 2 and the appearance of pores at TiO 2 / SiO 2 > 0.4. With the introduction of K 2 O into the flux, the formation of the weld metal becomes satisfactory at a welding speed above 28 m / h.
Оптимальные пределы содержания компонентов плавленого флюса заявленного состава, а также их соотношения определяли по технологическим свойствам и результатам определения химического состава наплавленного металла. Результаты испытаний подтвердили высокие технологические свойства заявленного флюса при сварке на повышенных скоростях больших толщин.The optimal limits of the content of the components of the fused flux of the claimed composition, as well as their ratio, were determined by the technological properties and results of determining the chemical composition of the deposited metal. The test results confirmed the high technological properties of the claimed flux when welding at high speeds of large thicknesses.
Таким образом, предлагаемый плавленый флюс для механизированной сварки сталей перлитного класса позволяет вести сварку на повышенных скоростях с углом раскрытия кромок менее 8° на толщинах свыше 50 мм. Технико-экономический эффект при использовании предлагаемого флюса выразится в снижении трудозатрат за счет:Thus, the proposed fused flux for mechanized welding of pearlite-grade steels allows welding at increased speeds with an opening angle of less than 8 ° at thicknesses above 50 mm. The technical and economic effect when using the proposed flux is expressed in the reduction of labor costs due to:
- снижения массы наплавленного металла за счет уменьшения угла разделки;- reducing the mass of weld metal by reducing the angle of cutting;
- уменьшения трудоемкости при зачистке шва и исправлении дефектов (удалении пор), а также за счет снижения расходов на охрану труда (вентиляцию).- reducing the complexity when cleaning the seam and correcting defects (removing pores), as well as by reducing the cost of labor protection (ventilation).
Химический состав наплавленного металлаTable 3
The chemical composition of the weld metal
Содержание в воздухе рабочей зоны аэрозолей соединений хромаTable 4
The content in the air of the working zone of aerosols of chromium compounds
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135624/02A RU2309829C2 (en) | 2005-11-16 | 2005-11-16 | Melt flux for powered welding of low alloy steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135624/02A RU2309829C2 (en) | 2005-11-16 | 2005-11-16 | Melt flux for powered welding of low alloy steel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005135624A RU2005135624A (en) | 2007-06-10 |
| RU2309829C2 true RU2309829C2 (en) | 2007-11-10 |
Family
ID=38311883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005135624/02A RU2309829C2 (en) | 2005-11-16 | 2005-11-16 | Melt flux for powered welding of low alloy steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2309829C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1428227A (en) * | 1972-11-24 | 1976-03-17 | Wacker Chemie Gmbh | Welding fluxes |
| US4450018A (en) * | 1982-04-09 | 1984-05-22 | Nippon Kokan Kabushiki Kaisha | Fused flux for inclined submerged arc welding |
| SU1754378A1 (en) * | 1990-10-01 | 1992-08-15 | Днепропетровский Металлургический Институт | Fused flux for welding and hard-facing low alloy steels |
| SU1754377A1 (en) * | 1990-12-25 | 1992-08-15 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Fused welding flux |
| RU2249498C1 (en) * | 2003-09-17 | 2005-04-10 | Катков Андрей Львович | Mineral alloy for coatings of welding electrodes and ceramic fluxes |
-
2005
- 2005-11-16 RU RU2005135624/02A patent/RU2309829C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1428227A (en) * | 1972-11-24 | 1976-03-17 | Wacker Chemie Gmbh | Welding fluxes |
| US4450018A (en) * | 1982-04-09 | 1984-05-22 | Nippon Kokan Kabushiki Kaisha | Fused flux for inclined submerged arc welding |
| SU1754378A1 (en) * | 1990-10-01 | 1992-08-15 | Днепропетровский Металлургический Институт | Fused flux for welding and hard-facing low alloy steels |
| SU1754377A1 (en) * | 1990-12-25 | 1992-08-15 | Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции | Fused welding flux |
| RU2249498C1 (en) * | 2003-09-17 | 2005-04-10 | Катков Андрей Львович | Mineral alloy for coatings of welding electrodes and ceramic fluxes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005135624A (en) | 2007-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4834191B2 (en) | Flux-cored wire for gas shielded arc welding that can be welded in all positions | |
| JP2008246507A (en) | Ni-based alloy flux-cored wire | |
| EP0066660B1 (en) | Basic bonded fluxes for submerged arc welding having an excellent removability of slag at a narrow groove | |
| KR102730726B1 (en) | Ni-based alloy flux cored wire | |
| JP6437420B2 (en) | Firing flux for submerged arc welding of high strength steel | |
| GB2026042A (en) | Non-fused flux composition for submerged-arc welding | |
| RU2309829C2 (en) | Melt flux for powered welding of low alloy steel | |
| JP7651344B2 (en) | Submerged arc welding method for low temperature steels | |
| JP2014024098A (en) | Melting type flux used for submerged arc welding and welding method using the same | |
| IL178452A (en) | Sintered flux for submerged arc welding | |
| SU1606297A1 (en) | Flux for electric arc welding and surfacing | |
| JP3765761B2 (en) | Bond flux for submerged arc welding | |
| RU2749735C1 (en) | Flux for mechanized welding and surfacing of steels | |
| JPH09206945A (en) | Multi-electrode gas shielded one-side welding method | |
| RU2576717C2 (en) | Welding flux | |
| RU2772824C1 (en) | Flux for mechanized welding and surfacing of steels | |
| CN105149815A (en) | Self-shielded flux-cored wire used for downward welding and horizontal position welding | |
| RU2115529C1 (en) | Fused flux for welding deposition | |
| RU2772822C1 (en) | Flux for mechanized welding and surfacing of steels | |
| RU2295431C2 (en) | Agglomerated flux | |
| JPS5841694A (en) | Calcined flux for submerged arc welding | |
| JP6908547B2 (en) | Bond flux for multi-electrode single-sided submerged arc welding | |
| RU2625153C2 (en) | Flux for welding and surfacing | |
| KR102733213B1 (en) | Flux for submerged arc welding, method for submerged arc welding, and method for manufacturing flux for submerged arc welding | |
| SU1130446A1 (en) | Flux for automatic high-speed welding of steels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161117 |