ПЛАВЛЕННЫЙ ФЛЮС ДЛЯ НАПЛАВКИ

ПЛАВЛЕННЫЙ ФЛЮС ДЛЯ НАПЛАВКИ


RU (11) 2115529 (13) C1

(51) 6 B23K35/362 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 96118675/02 
(22) Дата подачи заявки: 1996.09.19 
(45) Опубликовано: 1998.07.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 502733 A, 29.04.76. SU 106161 A, 12.10.56. SU 369998 A, 15.02.73. SU 145828 A, 15.03.62. Справочник Сварочные материалы для дуговой сварки. М., Машиностроение 1969, с.35. ОСТ 5.9206-75 Сварочный флюс ОФ-6, ОФ-10. 
(71) Заявитель(и): Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" 
(72) Автор(ы): Горынин И.В.; Малышевский В.А.; Карзов Г.П.; Михалева Э.И.; Морозовская И.А.; Брусницын М.Ю.; Брусницын Ю.Д.; Сироткин В.Ф.; Воловельский Д.Э.; Грищенко Л.В.; Баскаков Г.В. 
(73) Патентообладатель(и): Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" 

(54) ПЛАВЛЕННЫЙ ФЛЮС ДЛЯ НАПЛАВКИ 

Изобретение может быть использовано при нанесении высоколегированных плакирующих слоев путем автоматической электродуговой наплавки ленточным электродом под слоем флюса. Установлены следующие соотношения компонентов в составе флюса, мас. %: SiO2 10,5-15; СаО 24-32; Al2O3 27-34; CaF2 25-33. При этом должны выполняться соотношения: 0,9 Al2O3/CaO <1,4; 0,9 CaF2/Al2O3 <1,2. Такой состав флюса позволяет повысить качество наплавляемого слоя и эксплуатационную надежность конструкций. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к сварочному производству и предназначено для использования при нанесении высоколегированных плакирующих слоев путем автоматической электродуговой наплавки ленточным электродом под слоем заявляемого флюса.

Для механизированной дуговой наплавки ленточным электродом высоколегированных сталей в атомной энергомашиностроении широко используется флюс ОФ-10 (ОСТ5.9206-75, табл.1). Однако при наплавке лентой с повышенным содержанием Ni, при наличии в ее составе Nb и/или остаточного Ti на поверхности наплавленного металла остается трудноотделяемая корочка шлака (пригар), образование которой связывается с образованием на границе затвердевающих металла и шлака соединений типа шпинели MgOAl2O3. Это способствует повышению трудоемкости наплавки антикоррозионного покрытия и увеличивает возможность появления в нем неметаллических и шлаковых включений.

Известен сварочный флюс марки ОФ-6 (ОСТ5.9206-75, табл.1), применяемый в судостроении и в атомном энергомашиностроении с 1957 года для автоматической сварки и наплавки проволокой из высоколегированных сталей. Однако для наплавки ленточным электродом он оказался непригодным из-за перехода дугового процесса в электрошлаковый с нарушением формирования наплавляемого металла и появления в нем дефектов типа несплавлений и западаний, подлежащих механическому удалению и повторной наплавке удаленной части плакирующего слоя. Кроме этого, повышенная склонность к гидратации флюса ОФ-6, обусловленная возможностью образования в нем легко гидратируемых минералов 3CaOSiO2, CaO, 5CaO3Al2O3, CaOAl2O3 также способствует появлению упомянутых дефектов.

Известны флюсы марок ОФ-17 и АН-70 (табл.1), которые относятся к той же шлаковой системе, что и флюс ОФ-6 (СaO-Al2O3-SiO2-CaF2), перспективной для сварки и наплавки высоколегированных сталей.

Флюс ОФ-17 и АН-70 не приняты Госатомнадзором для наплавки плакирующего слоя на конструкции атомного энергомашиностроения из-за следующих недостатков: флюс ОФ-17 из-за повышенного содержания фтористого кальция и возможности перехода дугового процесса в электрошлаковый, а флюс АН-70 преимущественно из-за неустойчивости сварочно-технологических свойств, обусловленной образованием в его составе легко гидратируемых минералов (подобно флюсу ОФ-6) таких как 3СаOSiO2, CaO, 5CaO3Al2O3, CaOAl2O3, а также возможным переходом дугового процесса в электрошлаковый.

Химический состав флюса АН-70 наиболее близок к заявляемому составу (см. табл.1) и является его прототипом.

Изложенные выше недостатки флюса марки АН-70, отражающиеся прежде всего на технологичности его использования при наплавке плакирующего слоя, преимущественно определяются сравнительно низким содержанием в нем диоксида кремния.

Задачей изобретения являлось повышение технологичности наплавки плакирующего слоя на конструкции атомного энергомашиностроения ленточным электродом.

Поставленная задача достигнута установлением следующих соотношений компонентов в составе флюса, мас.%: SiO2 10,5-15; CaO 24-32; Al2O3 27-34; CaF2 25-33, при этом должны выполняться соотношения: 0,9 Al2O3/CaO < 1,4; 0,9 CaF2/Al2O3 < 1,2, а допускаемые примеси, регулируемые в соответствии с назначением наплавляемых конструкций, должны быть: MgO 2; MnO 0,3; Fe2O3 1; S 0,025; P 0,025.

Пределы содержания кремнезема установлены таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечить наиболее высокую стойкость флюса против гидратации и устойчивость дугового процесса (нижний предел) и, с другой стороны, обеспечить требования по содержанию кремния в наплавленном металле (верхний предел).

Соотношение CaF2/Al2O3 ограничено для обеспечения устойчивости дугового процесса и качества формирования наплавленного металла без подрезов, западаний, наплывов. Увеличение этого соотношения или повышение содержания СаF2 более 33%, особенно при снижении содержания кремнезема менее 10% (как это имеет место во флюсе марки АН-70), способствует переходу дугового процесса в электрошлаковый и ухудшению формирования наплавляемого металла.

Ограничение соотношения Al2O3/CaO исключает образование во флюсе Al2O3 в свободном состоянии и Al(OH)3, способствующих загрязнению металла наплавки неметаллическими включениями.

Флюс изготавливается методом, применяемым повсеместно для изготовления плавленных сварочных флюсов, т.е. сплавлением исходного сырья (мрамор, глинозем, кварцевый песок, плавиковый шпат) во флюсоплавильных печах с последующей грануляцией расплава водой.

Сущность изобретения, выраженная в представленном выше составе, заключается в том, что установление новых пределов по содержанию SiO2 в составе флюса (10,5-15% SiO2, вместо 3-10% SiO2 во флюсе АН-70) и соотношений между другими компонентами обеспечивает в отличие от прототипа:

- полное предотвращение перехода дугового процесса в электрошлаковый и тем самым надлежащее формирование наплавляемого металла без дефектов;

- образование в зернах флюса преимущественно геленита 2СaOAl2O3SiO2 - соединения, практически не склонного к гидратации, что предотвращает самопроизвольное повышение содержания воды в зернах флюса и соответственно высокое выделение паров воды в процессе наплавки, сопровождаемое ухудшением формирования наплавляемого металла, появлением пригара шлака на поверхности наплавляемого металла и ухудшением отделения шлаковой корочки.

Эти отличия заявляемого флюса, реализованные в установленном марочном составе (флюс ОФ-40, табл. 1), позволяет получить и гарантировать высокую технологичность применения флюса при наплавке плакирующего слоя в промышленных масштабах в количествах до 100 т наплавленного металла в год.

Для лабораторных испытаний были изготовлены опытные плавки флюса. Наплавка производилась лентой марок Св-04Х20Н10Г2Б и Св-08Х15Н35Г7М6Б сечением 0,75 х 50 мм на сталь марки 22К в режиме Iн = 700 A, Ug = 32 B, Vн = 10-18 м/ч под флюсом с различным содержанием основных компонентов: SiO2, Al2O3, CaO, CaF2 (табл.2). При испытаниях оценивались следующие параметры: формирование наплавленного валика, отделимость шлаковой корки, наличие пригара и остатков шлака на поверхности наплавленного металла, пористость в шлаковой корочке. Результаты приведены в табл.2.

Результаты подтверждают ухудшение формирования наплавляемого металла при снижении содержания SiO2 в составе флюса и повышении в нем СаО или СаF2 как следствие частичного перехода дугового процесса в электрошлаковый. При этом также ухудшалось отделение шлаковой корочки, и на поверхности наплавленного металла прочно удерживались мелкие остатки шлака ("пригар", "березовая кора"). Отмечалось также повышенное выделение газов, что приводило к появлению множества крупных пор в шлаковой корочке.

С увеличением содержания Al2O3 выше установленного предела также отмечалось появление пригара шлака на поверхности валиков.

По результатам лабораторных испытаний нового флюса было принято решение о сравнении в промышленных условиях применяемого флюса марки ОФ-10 и заявляемого состава флюса при наплавке сварочными лентами марок Св-07Х25Н13, Св-04Х20Н10Г2Б и Св-08Х19Н10Г2Б, широко применяемыми для наплавки конструкций атомного энергомашиностроения.

Результаты сравнительных испытаний, выполненных на ПО "Ижорские заводы", подтвердили высокие технологические свойства нового флюса, при этом химический состав и механические свойства наплавленного металла полностью соответствуют требованиям технологической документации на наплавку специального энергетического оборудования (ОСТ5.9660-76).

Технико-экономический эффект при использовании предлагаемого флюса выразится в повышении качества наплавленного металла и эксплуатационной надежности конструкций за счет уменьшения образования дефектов и неметаллических включений в наплавленном металле, улучшении формирования наплавленного валика и снижении трудоемкости процесса наплавки вследствие сокращения дополнительных затрат времени на зачистку валиков от пригара шлака и ремонтных работ по исправлению дефектов. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Плавленный флюс, преимущественно для антикоррозионной наплавки ленточным электродом, высоколегированных плакирующих слоев, содержащий SiO2, Al2O3, CaO и CaF2, отличающийся тем, что содержание компонентов в составе флюса установлено в следующих пределах, мас.%:

SiO2 - 10,5 - 15

CaO - 24 - 32

Al2O3 - 27 - 34

CaF2 - 25 - 33

при этом должны выполняться соотношения:

0,9 Al2O3 / CaO < 1,4

0,9 CaF2 / Al2O3 < 1,2.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Технология сварки и сварочное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+сварка -металлов".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сварка" будут найдены слова "газасварка", "электросварка" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("сварка!").



Рейтинг@Mail.ru