RU2771341C1 - Method for underwater wet welding and cutting with core wire and flux tape - Google Patents
Method for underwater wet welding and cutting with core wire and flux tape Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771341C1 RU2771341C1 RU2021117163A RU2021117163A RU2771341C1 RU 2771341 C1 RU2771341 C1 RU 2771341C1 RU 2021117163 A RU2021117163 A RU 2021117163A RU 2021117163 A RU2021117163 A RU 2021117163A RU 2771341 C1 RU2771341 C1 RU 2771341C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- flux
- cutting
- tape
- fluoride
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 49
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910001515 alkali metal fluoride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 229910001618 alkaline earth metal fluoride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 6
- 150000004761 hexafluorosilicates Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OYLGJCQECKOTOL-UHFFFAOYSA-L barium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ba+2] OYLGJCQECKOTOL-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910001632 barium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- FVRNDBHWWSPNOM-UHFFFAOYSA-L strontium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Sr+2] FVRNDBHWWSPNOM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910001637 strontium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 abstract description 13
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 7
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 8
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 2
- IOXPXHVBWFDRGS-UHFFFAOYSA-N hept-6-enal Chemical compound C=CCCCCC=O IOXPXHVBWFDRGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 2
- 230000007903 penetration ability Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020440 K2SiF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020491 K2TiF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020148 K2ZrF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007549 Li2SiF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007828 Li2ZrF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012140 Li3AlF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004883 Na2SiF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical group 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000001595 contractor effect Effects 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- RAQDACVRFCEPDA-UHFFFAOYSA-L ferrous carbonate Chemical compound [Fe+2].[O-]C([O-])=O RAQDACVRFCEPDA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
- B23K35/362—Selection of compositions of fluxes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/013—Arc cutting, gouging, scarfing or desurfacing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/18—Submerged-arc welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при подводной механизированной и автоматической мокрой сварке, а также дуговой резке металлических конструкций непосредственно в пресной и морской воде.The present invention relates to mechanical engineering and can be used for underwater mechanized and automatic wet welding, as well as arc cutting of metal structures directly in fresh and sea water.
Известна порошковая проволока для подводной сварки сталей (см. Левченко A.M., Паршин С.Г., Антипов И.С.Порошковая проволока для подводной сварки сталей. Патент РФ №2585605 от 09.12.2014 г. Опубликовано 27.05.2016 г. Бюл. №15), состоящая из стальной оболочки и шихты, содержащей, масс. %: рутиловый концентрат 23-42, гематит 18-27, железный порошок 28-42, ферромарганец 5-9, никель 3-5, комплексный фторид щелочного металла 3-15 и политетрафторэтилен 3-15. В качестве комплексного фторида щелочного металла шихта содержит соединение или смесь соединений, выбранных из группы гексафторалюминатов, гексафтортитанатов, гексафторсиликатов, гексафторцирконатов щелочных металлов. Применение указанной проволоки позволяет улучшить качество сварного шва за счет металлургических реакций по удалению водорода из зоны сварки. Однако применение данной порошковой проволоки требует больших значений рабочего напряжения до 40 В из-за поступления и диссоциации воды. Поскольку порошковая проволока для сварки имеет диаметр 1,6 мм, объем шихты и образующегося шлака является небольшим, что не позволяет полностью изолировать поверхность сварочной ванны от проникновения воды. Это вызывает нестабильность сварочной дуги при многослойной сварке и появление водородной пористости в шве при формировании широких валиков в разделке свариваемых деталей.Flux-cored wire for underwater welding of steels is known (see Levchenko A.M., Parshin S.G., Antipov I.S. Flux-cored wire for underwater welding of steels. Patent of the Russian Federation No. 15), consisting of a steel shell and a charge containing, wt. %: rutile concentrate 23-42, hematite 18-27, iron powder 28-42, ferromanganese 5-9, nickel 3-5, alkali metal complex fluoride 3-15 and polytetrafluoroethylene 3-15. As a complex alkali metal fluoride, the mixture contains a compound or a mixture of compounds selected from the group of hexafluoroaluminates, hexafluorotitanates, hexafluorosilicates, alkali metal hexafluorozirconates. The use of this wire makes it possible to improve the quality of the weld due to metallurgical reactions to remove hydrogen from the welding zone. However, the use of this flux-cored wire requires high operating voltages up to 40 V due to the inflow and dissociation of water. Since the flux-cored wire for welding has a diameter of 1.6 mm, the volume of the charge and the resulting slag is small, which does not completely isolate the surface of the weld pool from water penetration. This causes instability of the welding arc during multilayer welding and the appearance of hydrogen porosity in the weld during the formation of wide beads in the groove of the welded parts.
Известен способ электродуговой сварки в среде защитного газа с флюсовой лентой (см. Паршин С.Г., Казаков Ю.В. Способ электродуговой сварки. Патент РФ на изобретение №2209714, от 12.10.01 г. Опубликовано 10.08.2003 г.). При данном способе, сварку производят по стекловолокнистой ленте, в полости которой размещают активирующий флюс. Данный способ позволяет увеличить проплавляющую способность дуги за счет контрагирования дуги парами фторидов и выполнять дуговую сварку деталей повышенной толщины без разделки кромок за один проход. Однако, указанный способ пригоден для аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом на воздухе и не может использоваться при подводной мокрой сварке. Кроме того, стекловолокнистую ленту нельзя применять при подводной мокрой сварке из-за проникновения воды в ленту и растворения компонентов флюса.A known method of arc welding in a shielding gas with a flux tape (see Parshin S.G., Kazakov Yu.V. Method of arc welding. RF patent for invention No. 2209714, dated 12.10.01, Published 10.08.2003). With this method, welding is carried out on a fiberglass tape, in the cavity of which an activating flux is placed. This method makes it possible to increase the penetration capacity of the arc by contracting the arc with fluoride vapors and to perform arc welding of parts of increased thickness without cutting edges in one pass. However, this method is suitable for TIG welding in air and cannot be used for underwater wet welding. In addition, glass fiber tape cannot be used in underwater wet welding due to the penetration of water into the tape and the dissolution of the flux components.
Известна порошковая проволока для мокрой подводной резки (см. Левченко A.M., Паршин С.Г., Антипов И.С. Порошковая проволока для мокрой подводной резки. Патент на изобретение №2722397 от 09.07.2019 г.), которая принята за прототип. Проволока по прототипу состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей, масс. %: карбонат железа 50-70; карбонат щелочного металла 20-30; комплексный фторид щелочного металла 10-20. Указанное изобретение позволяет выполнять подводную мокрую резку углеродистых и низколегированных сталей за счет окисления железа в реакциях с углекислым газом при разложении карбонатов. Однако применение указанной порошковой проволоки эффективно при толщине металла до 10 мм и требует больших значений рабочего напряжения до 45 В. Поскольку порошковая проволока для резки также ограничена диаметром 1,6-2 мм, объем образующегося шлака является недостаточным для эффективной защиты зоны реза от проникновения воды. Это снижает глубину реза, стабильность сварочной дуги, что ограничивает толщину разрезаемого металла до 10-12 мм.Known flux-cored wire for wet underwater cutting (see Levchenko A.M., Parshin S.G., Antipov I.S. Cored wire for wet underwater cutting. Patent for invention No. 2722397 dated 09.07.2019), which is taken as a prototype. The prototype wire consists of a steel shell and a powdered mixture containing, wt. %: iron carbonate 50-70; alkali metal carbonate 20-30; complex alkali metal fluoride 10-20. This invention allows underwater wet cutting of carbon and low alloy steels due to the oxidation of iron in reactions with carbon dioxide during the decomposition of carbonates. However, the use of this flux-cored wire is effective at a metal thickness of up to 10 mm and requires high operating voltages up to 45 V. Since the flux-cored wire for cutting is also limited to a diameter of 1.6–2 mm, the volume of slag formed is insufficient to effectively protect the cut zone from water penetration. . This reduces the depth of cut, the stability of the welding arc, which limits the thickness of the cut metal to 10-12 mm.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что на поверхности свариваемых (разрезаемых деталей) размещают активирующий флюс и производят подводную мокрую сварку (резку) по активирующему флюсу с применением порошковой проволоки.The essence of the proposed method lies in the fact that an activating flux is placed on the surface of the welded (cut parts) and underwater wet welding (cutting) is carried out using the activating flux using a flux-cored wire.
Техническим результатом предлагаемого способа является увеличение глубины проплавления при подводной мокрой сварке и глубины реза, а также улучшение качества сварки (реза) путем размещения на поверхности металла водонепроницаемой ленты с активирующим флюсом.The technical result of the proposed method is to increase the depth of penetration in underwater wet welding and the depth of cut, as well as improve the quality of welding (cut) by placing a waterproof tape with an activating flux on the metal surface.
В отличие от прототипа, процесс дуговой сварки и резки осуществляется непосредственно в воде с применением порошковых проволок, а активирующий флюс находится внутри ленты, состоящей из полимерной или металлической оболочки. В качестве полимера для оболочки применяют наиболее термостойкие полимеры:Unlike the prototype, the process of arc welding and cutting is carried out directly in water using flux-cored wires, and the activating flux is inside the tape, consisting of a polymer or metal shell. The most heat-resistant polymers are used as a polymer for the shell:
политетрафторэтилен, полиамид, полиимид. Металлическую оболочку можно изготавливать из алюминиевой, оловянной или медной фольги.polytetrafluoroethylene, polyamide, polyimide. The metal sheath can be made from aluminum, tin or copper foil.
Возможно также изготовление многослойной оболочки из слоя металлической фольги и слоя полимерной ленты.It is also possible to manufacture a multilayer shell from a layer of metal foil and a layer of polymer tape.
При этом состав активирующего флюса состоит из следующих компонентов, масс. %:The composition of the activating flux consists of the following components, wt. %:
Комплексный фторид щелочного металла - 15-45Complex alkali metal fluoride - 15-45
Фторид щелочноземельного металла - 40-80Alkaline earth metal fluoride - 40-80
Политетрафторэтилен - 5-15.Polytetrafluoroethylene - 5-15.
В качестве комплексного фторида щелочного металла состав флюса содержит соединение или смесь соединений, выбранных из группы: гексафторалюминаты, гексафтортитанаты, гексафторсиликаты, гексафторцирконаты щелочных металлов. В качестве комплексного фторида щелочноземельного металла состав флюса содержит соединение или смесь соединений, выбранных из группы: фторид кальция, фторид магния, фторид бария, фторид стронция.As a complex alkali metal fluoride, the flux composition contains a compound or a mixture of compounds selected from the group: hexafluoroaluminates, hexafluorotitanates, hexafluorosilicates, alkali metal hexafluorozirconates. As a complex alkaline earth metal fluoride, the flux composition contains a compound or a mixture of compounds selected from the group: calcium fluoride, magnesium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride.
Предлагаемый способ иллюстрируется фигурой 1, где показано поперечное и продольное сечение деталей с флюсовой лентой при сварке и резке. По предлагаемому способу активирующий флюс 1 размещают в полости ленты 2, которая имеет полимерную оболочку 3. При подготовке деталей ленту с флюсом закрепляют на поверхности деталей 4 и 5. Изменяя ширину ленты В и толщину S можно регулировать количество активирующего флюса 1 внутри ленты 2, в зависимости от силы сварочного тока и толщины деталей. После укладки и закрепления ленты 2 с активирующим флюсом 1 вдоль продольной оси на поверхности деталей производят сварку или резку. Сварочная дуга 6 образуется между деталью и порошковой проволокой 7, которая имеет скользящий электрический контакт с токоподводящим наконечником горелки 8, погруженной в воду. Вначале сварочную дугу 6 возбуждают на начальном участке металла, свободном от ленты 2. Затем сварочную дугу перемещают вдоль продольной оси сварки или реза. Оболочка ленты из политетрафторэтилена испаряется, активирующий флюс 1 при плавлении образует шлак 9, который изолирует поверхность сварочной ванны 10 от окружающей воды, водорода и водяного пара, находящегося в парогазовом пузыре 11. Испаряемые компоненты, включая фторуглероды оболочки и фториды флюса воздействуют на сварочную дугу, увеличивают ее проплавляющую способность за счет сжатия и эффекта контрагирования.The proposed method is illustrated in figure 1, which shows the cross-sectional and longitudinal sections of parts with flux tape during welding and cutting. According to the proposed method, the activating
Такое сочетание известных и новых признаков позволяет улучшить качество сварки и реза порошковыми проволоками под водой и увеличить глубину проплавления металла. Это становится возможным, поскольку флюсовая лента имеет высокое содержание комплексного фторида щелочного металла, например гексафторалюмината натрия Na3AlF6 и политетрафторэтилена с химической формулой (C2F4)n. Гексафториды и политетрафторэтилен при нагреве сварочной дугой разлагаются с выделением значительного количества фтора. В результате разложения и испарения компонентов флюсовой ленты вокруг сварочной дуги образуются газообразные фториды NaF, AlF3, AlF2, AlF, CaF2, CaF, CF, CF2, CF4, которые воздействуют на дуговой разряд, увеличивая его проплавляющую способность за счет сжатия дуги и образования отрицательных ионов фтора (см. Островский О.Е., Крюковский В.Н., Бук Б.Б. и др. Влияние активирующих флюсов на проплавляющую способность сварочной дуги и концентрацию энергии в анодном пятне. Сварочное производство, 1977 г., №3, с. 3-4).This combination of known and new features makes it possible to improve the quality of welding and cutting with flux-cored wires under water and to increase the depth of metal penetration. This becomes possible because the flux tape has a high content of complex alkali metal fluoride, such as sodium hexafluoroaluminate Na3AlF6 and polytetrafluoroethylene with the chemical formula (C2F4)n. Hexafluorides and polytetrafluoroethylene, when heated by a welding arc, decompose with the release of a significant amount of fluorine. As a result of decomposition and evaporation of the components of the flux tape, gaseous fluorides NaF, AlF3, AlF2, AlF, CaF2, CaF, CF, CF2, CF4 are formed around the welding arc, which act on the arc discharge, increasing its penetration ability due to arc compression and the formation of negative ions fluorine (see Ostrovsky O.E., Kryukovskiy V.N., Buk B.B. et al. Influence of activating fluxes on the penetration ability of the welding arc and energy concentration in the anode spot. Welding production, 1977, No. 3, p. .3-4).
Насыщение атмосферы парогазового пузыря фтором и фторидами приводит к связыванию водяного пара и водорода с образованием фтористого водорода HF, что снижает образование газовых пор в наплавленном металле и улучшает качество сварных соединений. Аналогичное влияние на сжатие дуги и связывание водорода оказывают гексафторалюминаты Li3AlF6, K3AlF6, гексафтортитанаты Na2TiF6, Li2TiF6, K2TiF6, гексафторсиликаты Na2SiF6 Li2SiF6, K2SiF6, гексафторцирконаты Na2ZrF6 Li2ZrF6, K2ZrF6.Saturation of the atmosphere of the gas-vapor bubble with fluorine and fluorides leads to the binding of water vapor and hydrogen with the formation of hydrogen fluoride HF, which reduces the formation of gas pores in the deposited metal and improves the quality of welded joints. A similar effect on arc compression and hydrogen binding is exerted by hexafluoroaluminates Li3AlF6, K3AlF6, hexafluorotitanates Na2TiF6, Li2TiF6, K2TiF6, hexafluorosilicates Na2SiF6 Li2SiF6, K2SiF6, hexafluorozirconates Na2ZrF6 Li2ZrF6, K2ZrF6.
Введение в состав флюса комплексного фторида щелочного металла, например гексафторалюмината натрия Na3AlF6 с низким поверхностным натяжением - около 130 мДж/м2 совместно с фторидом щелочноземельного металла, например фторидом кальция CaF2 или фторидом магния MgF2 с низким поверхностным натяжением около 200-220 мДж/м2 (см. Лепинских Б.М., Манаков А.И. Физическая химия оксидных и оксифторидных расплавов. М.: Наука, 1977. - 192 с.) позволяет улучшить смачиваемость сварочной ванны шлаком, увеличить площадь и объем жидкого шлака в зоне дуги. В результате этого шлак оттесняет воду от зоны сварки и изолирует сварочную ванну от поступления воды. Это приводит к улучшению стабильности сварочной дуги и уменьшению рабочего напряжения, поскольку уменьшаются затраты энергии дуги на диссоциацию воды.The introduction of an alkali metal complex fluoride, for example, sodium hexafluoroaluminate Na3AlF6 with a low surface tension of about 130 mJ / m2, together with an alkaline earth metal fluoride, for example calcium fluoride CaF2 or magnesium fluoride MgF2 with a low surface tension of about 200-220 mJ / m 2 ( see Lepinskikh BM, Manakov AI Physical chemistry of oxide and oxyfluoride melts (Moscow: Nauka, 1977. - 192 pp.) makes it possible to improve the wettability of the weld pool with slag, to increase the area and volume of liquid slag in the arc zone. As a result, the slag pushes water away from the weld zone and isolates the weld pool from water ingress. This leads to an improvement in the stability of the welding arc and a decrease in the operating voltage, since the energy consumption of the arc for the dissociation of water is reduced.
Аналогичный механизм существует при подводной мокрой резке порошковой проволокой. Применение флюсовой ленты позволяет изолировать канал реза слоем жидкого шлака и оттеснить воду от зоны реза и от сварочной дуги. В результате этого процесс реза происходит в закрытом от воды парогазовом канале в атмосфере, насыщенной парами фтора и фторидов. Это приводит к сжатию дуги, улучшению стабильности ее горения, к росту глубины реза и к уменьшению рабочего напряжения.A similar mechanism exists in underwater wet cutting with flux-cored wire. The use of a flux tape makes it possible to isolate the cut channel with a layer of liquid slag and push water away from the cut zone and from the welding arc. As a result, the cutting process takes place in a steam-gas channel closed from water in an atmosphere saturated with fluorine and fluoride vapors. This leads to arc compression, improved stability of its burning, to an increase in the depth of cut and to a decrease in the operating voltage.
Оптимальное содержание комплексного фторида щелочного металла во флюсе составляет 15-45%; фторида щелочноземельного металла 40-80; политетрафторэтилена 5-15. При уменьшении содержания комплексного фторида щелочного металла и политетрафторэтилена, ниже оптимального значения ухудшается способность флюса к активному связыванию водяного пара и водорода, что приводит к увеличению количества газовых пор в сварном шве, а также снижается эффект контрагирования сварочной дуги. При увеличении содержания комплексного фторида щелочного металла и политетрафторэтилена выше оптимального значения ухудшается стабильность горения дуги, шлаковая защита зоны сварки (реза), формирование шва. При уменьшении содержания фторида щелочноземельного металла ниже оптимального значения уменьшается объем шлака для изолирования и оттеснения воды от зоны сварки (реза), а при увеличении содержания выше оптимального значения возникает нестабильность сварочной дуги, нарушение формирования шва и искривление траектории реза.The optimum content of complex alkali metal fluoride in the flux is 15-45%; alkaline earth metal fluoride 40-80; polytetrafluoroethylene 5-15. With a decrease in the content of complex alkali metal fluoride and polytetrafluoroethylene, below the optimal value, the ability of the flux to actively bind water vapor and hydrogen deteriorates, which leads to an increase in the number of gas pores in the weld, and the effect of contraction of the welding arc also decreases. With an increase in the content of the complex fluoride of an alkali metal and polytetrafluoroethylene above the optimal value, the stability of the arc burning, the slag protection of the welding (cut) zone, and the formation of the seam deteriorate. With a decrease in the content of alkaline earth metal fluoride below the optimal value, the volume of slag decreases to isolate and push water away from the welding (cut) zone, and with an increase in the content above the optimal value, instability of the welding arc occurs, a violation of the formation of the seam and a curvature of the cut trajectory.
Технология изготовления полимерной ленты выполняется известными в технике способами и заключается в следующем. Порошок активирующего флюса с размером гранул 50-80 мкм насыпают на самоклеящуюся ленту из политетрафторэтилена толщиной 0,2-0,5 мм, затем края ленты приклеивают друг к другу и формуют ленту с флюсом шириной 20-40 мм толщиной 5-15 мм.The manufacturing technology of the polymer tape is performed by methods known in the art and consists in the following. Activating flux powder with a granule size of 50-80 μm is poured onto a self-adhesive polytetrafluoroethylene tape 0.2-0.5 mm thick, then the edges of the tape are glued to each other and a tape with a flux 20-40 mm wide and 5-15 mm thick is formed.
В качестве примера применения предлагаемого способа можно привести подводную автоматическую дуговую сварку образцов из стали Ст3 сп размером 250×100 мм толщиной 6 мм. Для сварки применяли порошковую проволоку марки ППС-АПЛ2 диаметром 1,6 мм по ТУ 1274-001-83763787-2014, производства ООО «УНТЦ «Сварка», г. Санкт-Петербург с источником питания ESAB Origo MIG L405. Для изготовления полимерной ленты использовали самоклеящуюся ленту из политетрафторэтилена марки Chemstik толщиной 0,2 мм и шириной 60 мм. На ленту насыпали активирующий флюс следующего состава, масс. %: Na3AlF6 - 30; CaF2 - 60%; политетрафторэтилен - 10% и формовали ленту с флюсом толщиной 5 мм и шириной 22 мм. Стыковое соединение пластин собирали без разделки кромок, затем закрепляли флюсовую ленту вдоль стыка с помощью планок и магнитов. Собранный образец погружали в ванну на глубину 800 мм, подсоединяли к образцу отрицательный полюс источника питания. Сварочную горелку закрепляли на автоматической каретке, в токопровод подавали порошковую проволоку со скоростью 6 м/мин. Дугу зажигали на начальном участке образца, свободном от флюсовой ленты, затем дугу автоматически перемещали вдоль оси стыка. Флюсовая лента под водой плавилась и образовывала шлак, который оттеснял воду от сварочной ванны, столб дуги при этом сжимался за счет образования паров фторидов. В результате при скорости сварки 200 мм/мин получили полное проплавление стыкуемых деталей. По сравнению со сваркой без флюсовой ленты, средний сварочный ток увеличился с 172 А до 230 А, а среднее напряжение дуги уменьшилось с 38 В до 34,4 В.As an example of the application of the proposed method, one can cite underwater automatic arc welding of samples of steel St3 sp with a size of 250 × 100 mm and a thickness of 6 mm. Flux-cored wire of the PPS-APL2 brand with a diameter of 1.6 mm according to TU 1274-001-83763787-2014, produced by UNTC Svarka LLC, St. Petersburg, with an ESAB Origo MIG L405 power source, was used for welding. For the manufacture of a polymeric tape, a self-adhesive tape made of polytetrafluoroethylene brand Chemstik 0.2 mm thick and 60 mm wide was used. An activating flux of the following composition was poured onto the tape, wt. %: Na3AlF6 - 30; CaF2 - 60%; polytetrafluoroethylene - 10% and formed a tape with
Вторым примером применения предлагаемого способа можно привести подводную дуговую резку пластины из стали 16ГС размером 250×200 мм толщиной 16 мм. Для подводной резки применяли порошковую проволоку марки ППР-АПЛ1 диаметром 2 мм производства ООО «УНТЦ «Сварка», г. Санкт-Петербург с источником питания ESAB Origo MIG L405. На пластине закрепляли флюсовую ленту вдоль стыка с помощью планок и магнитов. Флюс имел следующий состав, масс. %: Na3AlF6 - 30; CaF2 - 60; политетрафторэтилен - 10, ширина ленты составляла 22 мм, толщина 5 мм. Собранный образец погружали в ванну на глубину 800 мм, подсоединяли к образцу отрицательный полюс источника питания. Сварочную горелку закрепляли на автоматической каретке, в токопровод подавали порошковую проволоку со скоростью 7 м/мин. Дугу зажигали на начальном участке образца, свободном от флюсовой ленты, затем дугу автоматически перемещали вдоль оси стыка со скоростью 50 мм/мин. Флюсовая лента под водой плавилась и образовывала шлак, который оттеснял воду от зоны реза, столб дуги при этом сжимался за счет образования паров фторидов. В результате получили сквозной разделительный рез пластины на всю толщину пластины. По сравнению с резкой без флюсовой ленты средний сварочный ток увеличился с 312 А до 394 А, а среднее напряжение дуги уменьшилось с 40 В до 30 В.The second example of the application of the proposed method is the underwater arc cutting of a plate made of steel 16GS 250 × 200 mm in size and 16 mm thick. For underwater cutting, we used flux-cored wire PPR-APL1 with a diameter of 2 mm, produced by UNTC Svarka, St. Petersburg, with an ESAB Origo MIG L405 power source. A flux tape was fixed on the plate along the joint with the help of strips and magnets. The flux had the following composition, wt. %: Na3AlF6 - 30; CaF2 - 60; polytetrafluoroethylene - 10, the width of the tape was 22 mm, the thickness was 5 mm. The collected sample was immersed in the bath to a depth of 800 mm, the negative pole of the power source was connected to the sample. The welding torch was fixed on an automatic carriage, and a flux-cored wire was fed into the conductor at a speed of 7 m/min. The arc was ignited at the initial section of the sample, free from the flux tape, then the arc was automatically moved along the joint axis at a speed of 50 mm/min. The flux tape melted under water and formed slag, which pushed water away from the cut zone, while the arc column was compressed due to the formation of fluoride vapors. As a result, a through dividing cut of the plate was obtained for the entire thickness of the plate. Compared to cutting without flux tape, the average welding current has increased from 312A to 394A, and the average arc voltage has decreased from 40V to 30V.
Третьим примером применения предлагаемого способа можно привести подводную дуговую резку пластин из стали 3сп размером 250×200 мм толщиной 10 мм. Для подводной резки применяли порошковую проволоку марки ППР-АПЛ1 диаметром 2 мм производства ООО «УНТЦ «Сварка», г. Санкт-Петербург с источником питания ESAB Origo MIG L405. Для изготовления водонепроницаемой металлической ленты использовали самоклеящуюся ленту из алюминия марки АДО по ГОСТ 13726-97 толщиной 0,25 мм и шириной 60 мм. На пластине закрепляли флюсовую ленту вдоль стыка с помощью планок и магнитов. Флюс имел следующий состав, масс. %: Na3AlF6 - 20; CaF2 - 70; политетрафторэтилен - 10, ширина ленты составляла 20 мм, толщина 5,2 мм. Собранный образец погружали в водяную ванну на глубину 800 мм, подсоединяли к образцу отрицательный полюс источника питания. Сварочную горелку закрепляли на автоматической каретке, в токопровод подавали порошковую проволоку со скоростью 8 м/мин. Дугу зажигали на начальном участке образца, свободном от флюсовой ленты, затем дугу автоматически перемещали вдоль оси стыка со скоростью 100 мм/мин. Флюсовая лента под водой плавилась и образовывала шлак, который оттеснял воду от зоны реза, столб дуги при этом сжимался за счет образования паров фторидов. В результате получили сквозной разделительный рез пластины на всю толщину пластины. По сравнению с резкой без флюсовой ленты средний сварочный ток увеличился с 298 А до 370 А, а среднее напряжение дуги уменьшилось с 38 В до 32 В.The third example of the application of the proposed method is the underwater arc cutting of plates made of 3sp steel with a size of 250 × 200 mm and a thickness of 10 mm. For underwater cutting, we used flux-cored wire PPR-APL1 with a diameter of 2 mm, produced by UNTC Svarka, St. Petersburg, with an ESAB Origo MIG L405 power source. For the manufacture of a waterproof metal tape, a self-adhesive aluminum tape of the ADO brand according to GOST 13726-97, 0.25 mm thick and 60 mm wide, was used. A flux tape was fixed on the plate along the joint with the help of strips and magnets. The flux had the following composition, wt. %: Na3AlF6 - 20; CaF2 - 70; polytetrafluoroethylene - 10, the width of the tape was 20 mm, the thickness was 5.2 mm. The collected sample was immersed in a water bath to a depth of 800 mm, the negative pole of the power source was connected to the sample. The welding torch was fixed on an automatic carriage, and a flux-cored wire was fed into the conductor at a speed of 8 m/min. The arc was ignited at the initial section of the sample, free from the flux tape, then the arc was automatically moved along the joint axis at a speed of 100 mm/min. The flux tape melted under water and formed slag, which pushed water away from the cut zone, while the arc column was compressed due to the formation of fluoride vapors. As a result, a through dividing cut of the plate was obtained for the entire thickness of the plate. Compared to cutting without flux tape, the average welding current has increased from 298A to 370A, and the average arc voltage has decreased from 38V to 32V.
Таким образом, предлагаемый способ подводной сварки и резки обеспечивает технический эффект, который выражается в увеличении глубины проплавления, улучшении качества сварного шва и качества разделительной подводной резки, может быть осуществлен с использованием известных в технике средств, следовательно, способ обладает промышленной применимостью.Thus, the proposed method of underwater welding and cutting provides a technical effect, which is expressed in increasing the depth of penetration, improving the quality of the weld and the quality of separation underwater cutting, can be carried out using means known in the art, therefore, the method has industrial applicability.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021117163A RU2771341C1 (en) | 2021-06-11 | 2021-06-11 | Method for underwater wet welding and cutting with core wire and flux tape |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021117163A RU2771341C1 (en) | 2021-06-11 | 2021-06-11 | Method for underwater wet welding and cutting with core wire and flux tape |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2771341C1 true RU2771341C1 (en) | 2022-04-29 |
Family
ID=81458805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021117163A RU2771341C1 (en) | 2021-06-11 | 2021-06-11 | Method for underwater wet welding and cutting with core wire and flux tape |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2771341C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1140924A1 (en) * | 1983-07-22 | 1985-02-23 | Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Method of underwater welding with one-sided weld |
| WO1989008531A1 (en) * | 1988-03-09 | 1989-09-21 | Niinivaara Ensi Kyoesti Juhani | Welding rod for underwater welding |
| SU1692796A1 (en) * | 1989-07-11 | 1991-11-23 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Method of producing welding flux |
| RU2585605C1 (en) * | 2014-12-09 | 2016-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Региональный Северо-Западный Межотраслевой Аттестационный Центр" (ООО "РСЗ МАЦ) | Flux cored wire for underwater welding steels |
| RU2722397C1 (en) * | 2019-07-09 | 2020-05-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Региональный Северо-Западный Межотраслевой Аттестационный Центр" (ООО "РСЗ МАЦ) | Flux-cored wire for wet underwater cutting |
-
2021
- 2021-06-11 RU RU2021117163A patent/RU2771341C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1140924A1 (en) * | 1983-07-22 | 1985-02-23 | Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Method of underwater welding with one-sided weld |
| WO1989008531A1 (en) * | 1988-03-09 | 1989-09-21 | Niinivaara Ensi Kyoesti Juhani | Welding rod for underwater welding |
| SU1692796A1 (en) * | 1989-07-11 | 1991-11-23 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Method of producing welding flux |
| RU2585605C1 (en) * | 2014-12-09 | 2016-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Региональный Северо-Западный Межотраслевой Аттестационный Центр" (ООО "РСЗ МАЦ) | Flux cored wire for underwater welding steels |
| RU2722397C1 (en) * | 2019-07-09 | 2020-05-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Региональный Северо-Западный Межотраслевой Аттестационный Центр" (ООО "РСЗ МАЦ) | Flux-cored wire for wet underwater cutting |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9211613B2 (en) | Flux-cored wire for gas shield arc welding use enabling all-position welding | |
| JP7332946B2 (en) | Manufacturing method of flux-cored wire and welded joint | |
| RU2771341C1 (en) | Method for underwater wet welding and cutting with core wire and flux tape | |
| RU2539284C1 (en) | Nanostructured flux cord wire for underwater welding | |
| NO763404L (en) | ||
| JP2005501736A (en) | Method for firing an electric arc in hybrid laser-arc welding | |
| RU2538228C1 (en) | Nanostructured welding wire | |
| RU2538875C1 (en) | Nanostructured powder wire | |
| RU2536313C1 (en) | Flux cord wire for underwater welding by wet method | |
| RU2722397C1 (en) | Flux-cored wire for wet underwater cutting | |
| RU2585605C1 (en) | Flux cored wire for underwater welding steels | |
| RU2702168C1 (en) | Method of multi-electrode arc welding in protective gas medium | |
| JPH11207491A (en) | Flux cored wire for co2 gas shielded arc welding using dc straight polarity and welding method thereof | |
| KR102424484B1 (en) | Tandem gas shield arc welding method and welding device | |
| KR102216814B1 (en) | Multi-electrode submerged arc welding method and welding device | |
| SU935237A1 (en) | Flux for electro-slag welding | |
| RU2243073C2 (en) | Flux for argon arc welding of articles of aluminum bronzes at making and repairing them | |
| RU2264897C1 (en) | Electric arc welding method with use of activating material | |
| JP3210609U (en) | Consumable electrode for special coated metal | |
| JP2007083303A (en) | Shield gas for MIG brazing and welding method using this shield gas | |
| RU2833463C1 (en) | Universal flux cored wire for underwater wet cutting of metal materials | |
| RU2096151C1 (en) | Welding compound for welding aluminum and its alloys | |
| RU2406600C1 (en) | Flux for argon-arc welding of articles from copper alloys | |
| KR102833480B1 (en) | Flux cored wire for galvanized steel sheet welding | |
| SU1299753A1 (en) | Flux for gas-shielded arc welding |