RU2571294C2 - Способ дуговой сварки под флюсом соединений, стойких к электрохимической коррозии - Google Patents
Способ дуговой сварки под флюсом соединений, стойких к электрохимической коррозии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571294C2 RU2571294C2 RU2014105576/02A RU2014105576A RU2571294C2 RU 2571294 C2 RU2571294 C2 RU 2571294C2 RU 2014105576/02 A RU2014105576/02 A RU 2014105576/02A RU 2014105576 A RU2014105576 A RU 2014105576A RU 2571294 C2 RU2571294 C2 RU 2571294C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- welding
- gap
- weld
- welded
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 64
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 30
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims abstract description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 238000009966 trimming Methods 0.000 claims description 5
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 9
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- -1 alkali metal salt Chemical class 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 3
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N Cu+ Chemical compound [Cu+] VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102220491117 Putative postmeiotic segregation increased 2-like protein 1_C23F_mutation Human genes 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000013861 fat-free Nutrition 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при изготовлении электродуговой сваркой под флюсом металлоконструкций из низкоуглеродистых сталей, стойких к электрохимической коррозии, например корпусов морских судов, нефте- и газопроводов. Зазор стыкового соединения заполняют металлохимической присадкой. Присадка содержит смесь рубленой металлической крупки фракцией 1,0-2,0 мм, изготовленной из обрези кромок обеих свариваемых заготовок в соотношении 1:1 с очисткой ее от окислов, а также соединения отрицательно активных элементов в количестве 0,5-0,8 мас.% и алюминий в количестве 0,2-0,34 мас.%. Ширину зазора устанавливают 0,6-0,8 толщины свариваемых деталей. Осуществляют одностороннюю или двухстороннюю сварку в несколько проходов на постоянном токе прямой полярности из условия обеспечения минимального перемешивания сварочной ванны. Заполнение зазора крупкой осуществляют путем ее предварительной засыпки или подачи в зону дуги с использованием дозатора. Приведенные приемы способа позволяют снизить градиент потенциала поперек сварного шва и обеспечивают повышение стойкости металлоконструкции к электрохимической коррозии. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к электродуговой сварке под флюсом и может быть использовано при изготовлении листовых металлоконструкций, резервуаров и трубопроводов различного назначения, стойких к электрохимической коррозии.
Известен способ защиты от коррозии сварной металлоконструкции, находящейся в электропроводящей жидкой среде, включающий нанесение противокоррозионного покрытия из высокоэлектропроводного материала с обратной стороны сварного шва, в том числе напылением и из меди [1]. Способ позволяет шунтировать, и тем самым - уменьшить электрические токи, протекающие между локальными зонами поверхности металлоконструкции через электропроводящую среду. Причинами возникновения таких токов являются термоэлектродвижущие силы (ТЭДС), возникающие вблизи границ сварных швов металлоконструкции под действием эффекта Зеебека, прежде всего, из-за различия физико-химических свойств сваренных заготовок. В результате шунтирования тока между локальными объемами поверхности металлоконструкции через электропроводящую среду снижается коррозионное разрушение металлоконструкции.
Способ имеет следующие недостатки:
- он борется не с причиной возникновения ТЭДС, а только со следствием, то есть с самими ТЭДС. Поскольку при той же разности температур между рабочим и свободными концами термопар сварного шва заготовок и фиксированном различии их физико-химических свойств ТЭДС в зоне сварки заготовок распределяется достаточно равномерно, то наименее защищенными при использовании данного способа оказываются слои материала, наиболее удаленные от антикоррозийного покрытия. То есть те, которые непосредственно контактируют с морской водой и для защиты которых и направлен способ. При этом чем выше толщина обшивки судна, тем меньше эффект используемой защиты;
- при наличии большой дифференциации физико-химических свойств заготовок фактически создаваемые в их контактах большие ТЭДС при той же антикоррозийной защите могут приводить к значительным разрушениям сварочных швов и околошовных зон;
- по границе сварного шва наблюдается резкий переход потенциала, т.е. высокий уровень градиента потенциала grad
Из-за встречного включения термопар по правой и левой границам сварного шва, казалось бы, не важно, каковы будут свойства материала самого сварного шва: важно рассогласование свойств основных металлов заготовок. Однако при наличии больших ТЭДС термопар в области сварного соединения по двум границам сварного шва в электропроводящей жидкой среде проявляются две локальные зоны повышенной коррозии.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является способ односторонней дуговой сварки №791482, согласно которому сварку ведут на медной подкладке с выемкой, которую покрывают стеклотканью с образованием замкнутого воздушного пространства между выемкой и пространством. Стыковое соединение собирается без разделки кромок с зазором. Оптимальная величина сварочного зазора была установлена опытно-экспериментальным путем из условия получения качественного, прочно-плотного и бездефектного сварного соединения. После сборки стыка сварочный зазор на всю высоту заполняется металлохимической присадкой, представляющей смесь рубленой сварочной проволоки (крупки) диаметром 1,0-2,0 мм и соединений отрицательноактивных элементов в количестве 0,5-0,8 мас.% (бескислородная соль щелочного металла, например, фтористый натрий NaF и другая химическая добавка) [2].
Недостатки способа:
- из-за резкого перехода химического состава и структуры металла по границе сварного шва наблюдается резкий переход потенциала, т.е. высокий уровень градиента потенциала grad
возникающего под действием термоэлектродвижущих сил. При условии контакта с электропроводящей жидкой средой именно в этом месте проявляется максимальная скорость коррозии;
- поскольку ширина сварного шва мала, то градиент потенциала
поперек сварного шва повышен и на всей ширине шва в контакте с электропроводящей жидкой средой в ней создаются электрические линии токов, соединяющие рядом расположенные локальные объемы сварного шва. Это приводит к повышенной коррозии всей поверхности шва, контактирующей с электропроводящей жидкой средой;
- резкому переходу химического состава и структуры металла по границе сварного шва способствует то, что присадочный материал, в основном, состоит из материала электрода.
По существу, при сварке листовых металлоконструкций, резервуаров и трубопроводов различного назначения способ не обеспечивает их стойкость к электрохимической коррозии.
Технический результат изобретения способа дуговой сварки под флюсом соединений, стойких к электрохимической коррозии, обеспечивает стойкость сварных соединений металлоконструкций к электрохимической коррозии путем снижения градиента потенциала поперек сварного шва за счет: расширения ширины разделки кромок заготовок под сварку, а значит, и ширины шва, применения металлохимической присадки с крупкой, изготовленной из обрези кромок свариваемых заготовок в соотношении 1:1, выравнивающих долю участия основных металлов заготовок во всем объеме шва, применения многопроходной сварки, не позволяющую перемешивать металл сварного шва во всем сечении разделки кромок, применения других мер снижения произвольного перемешивания металлической ванны.
Сущность изобретения заключается в том, что способ дуговой сварки под флюсом соединений, стойких к электрохимической коррозии, включающий подачу в зону дуги металлохимической присадки, сборку стыкового соединения с зазором, а после сборки стыка - заполнение сварочного зазора металлохимической присадкой, представляющей собой смесь рубленой крупки фракцией 1,0-2,0 мм, соединений отрицательноактивных элементов в количестве 0,5-0,8 мас.% и алюминия в количестве 0,2-0,34 мас.%, дополнительно включает увеличение ширины зазора до 0,6-0,8 толщины свариваемых деталей, изготовление крупки из обрези кромок свариваемых заготовок в соотношении 1:1, а также сварку в несколько проходов односторонним или двухсторонним способом на постоянном токе прямой полярности и с применением других известных мер снижения перемешивания металлической ванны, а по другому варианту способ дополнительно включает подачу крупки дозатором с дискретным увеличением содержания материала в крупке по мере приближения прохода в сварном шве к границе с данным материалом.
Основная идея изобретения состоит в сглаживании градиента потенциала поперек сварного шва на его границе с электропроводными жидкими средами. Это позволяет уменьшить значения термоэлектродвижущих сил соседних локальных областей сварного шва, контактирующих с электропроводными жидкими средами. В результате - снизить электрические токи, протекающие между этими локальными участками сварного шва через жидкость. В связи с этим - уменьшить электрохимическую коррозию сварных швов металлоконструкций, повысив тем самым стойкость сварных соединений металлоконструкций к электрохимической коррозии.
Изобретение направлено, прежде всего, на элиминирование резкого перехода физико-химических свойств, имеющих место в изобретении-прототипе по границам сварного шва. Именно в этих местах наблюдается всплеск термоэлектродвижущих сил, возникающих под действием эффекта Зеебека.
Использование разделки кромок позволяет дифференцированно разбавлять материал металлической крупки, увеличивая долю основного металла данной заготовки по мере приближения к границе шва с этой заготовкой. Данная мера способствует снижению градиента химического состава по границам сварного шва.
Расширение ширины разделки кромок заготовок под сварку позволяет увеличить ширину шва, что, прежде всего, снижает градиент химического состава поперек шва.
Применение металлохимической присадки с крупкой, изготовленной из обрези кромок свариваемых заготовок в соотношении 1:1, дает возможность сблизить по сварному шву химические составы локальных объемов, снизив градиент химического состава поперек шва. Кроме того, применение присадочной крупки снижает нагрев металлической ванны. Это, в свою очередь, уменьшает перемешивание металлической сварочной ванны и обеспечивает постепенный переход физико-химических свойств металла шва от одной заготовки в другой.
Введенные в присадочный материал соединения отрицательноактивных элементов - это, например, бескислородная соль щелочного металла - NaF. Они защищают металл шва от окисления, снижают разбрызгивание металла и способствуют повышению производительности процесса. Содержание соединений отрицательноактивных элементов ограничено 0,5-0,8 мас.%. Меньшее содержание соединений отрицательноактивных элементов в сварных швах обнаруживаются непровары. Увеличение содержания соединений отрицательноактивных элементов свыше 0,8 мас.% приводит к образованию пор в сварных швах.
Алюминий введен в присадочный материал для дополнительного раскисления металла сварочной ванны. Содержание алюминия ограничено 0,2-0,3 мас.%. Меньшее содержание алюминия не оказывает заметного влияния на свойства сварного соединения. Увеличение содержания алюминия свыше 0,3 мас.% в наплавленном металле приводит к возникновению большого числа неметаллических включений, а это, в свою очередь, приводит к снижению ударной вязкости.
Использование многопроходной сварки, не позволяет перемешивать металл сварного шва во всем сечении разделки кромок. Проходы формируют, прежде всего, наружную сторону шва. Это позволяет дискретно от одного прохода к другому изменять долю участия основных металлов обеих заготовок, увеличивая долю первого основного металла в приграничном проходе с первой заготовкой и, соответственно, увеличивая долю второго основного металла в приграничном проходе со второй заготовкой. В промежуточных слоях, учитывая взаимное проплавление проходов, наблюдается постепенный переход от одного приграничного прохода к другому. Тем самым обеспечивается более плавный переход физико-химических свойств материала сварного шва от одного основного металла к другому, от одной границы шва к другой.
Применение прямой полярности питающего напряжения относится к известным мерам снижения перемешивания металлической ванны. Как и снижение нагрева металлической ванны, прямая полярность способствует уменьшению перемешивания металлической сварочной ванны и обеспечивает постепенный переход физико-химических свойств металла шва от одной заготовки в другой.
К другим известным мерам снижения перемешивания металлической ванны относятся:
- увеличение скорости сварки;
- продольные колебания электрода;
- увеличенный вылет электрода.
Дискретное увеличение содержания материала в крупке, по мере приближения прохода в сварном шве к границе с данным материалом, дает возможность целенаправленно и более эффективно изменять физико-химические свойства материала шва от одного основного металла к другому, от одной границы шва к другой.
Таким образом, сравнение заявленного решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные операции известны. Однако их введение в указанной связи с другими операциями способа, а также их взаимное соответствие приводит к появлению новых вышеуказанных свойств, обеспечивающих стойкость сварных соединений металлоконструкций к электрохимической коррозии.
На чертеже представлено стыковое соединение, (а) - собранное под одностороннюю автоматическую сварку на медной подкладке и (б) - сваренное ей. Заготовка 1 изготовлена из основного металла 1 (ОМ1). Она не имеет разделки и образует свариваемую кромку 3. Заготовка 2 изготовлена из основного металла 2 (ОМ2). Она также не имеет разделки и образует свариваемую кромку 4. Кромки 3 и 4 образуют зазор. Медная подкладка 6 имеет выемку 7. Она вместе с обеими кромками образует полость 5, в которую засыпается металлохимическая присадка. 8, 9 - проходы.
При сварке с металлохимической присадкой при каждом проходе объем жидкой металлической ванны увеличивается, а ширина проплавления кромок падает.
Способ реализуется следующим образом
Сварка выполняется в соответствии с инструкциями по автоматической дуговой под флюсом и электрошлаковой сварке с порошковым присадочным металлом (ППМ)ВСН 375-77 Министерства монтажных и специальных строительных работ СССР [3], а также с учетом рекомендаций [4].
В качестве металлической основы металлохимической присадки используют крупку фракцией 1,0-2,0 мм, приготовленную на станке [3, 4] из обрези кромок свариваемых заготовок в соотношении 1:1.
Перед сборкой свариваемых заготовок подготавливают кромки, например, на кромкострогальном станке. Заготовки, свариваемые без разделок кромок, торцуют.
Типы сварных соединений, конструктивные элементы подготовки свариваемых кромок (углы разделки, притупления и т.п.) должны соответствовать данным табл.1.
Таблица 1 | |||||
Швы стыковых соединений без скоса кромок, двухсторонние на медной подкладке или флюсовой подушке | |||||
Тип шва по ГОСТ 8713-70 | Подготовка кромок | Выполненный шов | |||
С2 | |||||
Параметры, мм: | |||||
S=S1 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
b | 4 | 6 | 7 | 8 | 9 |
l=l1 | 20±4,0 | 22±4,0 | 35±5,0 | 34±5,0 | 35±5,0 |
q=q1 | 2,5±2,0 |
Полученную обрезь заготовок, стружку от каждой заготовки (отдельно) пропускают через станок для изготовления крупки. Крупку двух свариваемых заготовок смешивают в соотношении 1:1, получая готовую для сварки металлическую крупку.
Крупку очищают от технологических и противокоррозионных смазок, масел, грязи и ржавчины, прежде всего, химическим способом. При большой ржавчине применяют травление. Ржавую поверхность крупки травят в слабых растворах кислот или их реагентах. Если крупка загрязнена, ее сначала моют в горячей воде, а покрытую смазочными маслами или жирами - обезжиривают. Потом крупку травят, нейтрализуют и пассивируют. Крупку, загрязненную жирами, обезжиривают растворами щелочи 5-10%-ной концентрации или органическими растворителями.
Крупка не должна иметь окисленную поверхность. Окислы травят в растворах кислот с примесью ингибиторов, травильных присадок или регуляторов травления, благодаря которым чистый металл почти не разрушается, а разъедается только ржавчина. Крупку выдерживают в растворах до исчезновения ржавчины, а потом промывают в воде (температура 60°С), в которой растворяют 1,5-5,5 г кальцинированной соды и 0,5-5 г калиевого или натриего хромпика. Пассивирование крупки из черных металлов обязательно применяют после травления их в кислотных растворах, иначе они снова покрываются ржавчиной. В процессе этой обработки на поверхности крупки образуется защитная пленка, которая частично предотвращает ржавление.
Обезжиренную и очищенную от ржавчины крупку хранят в металлических закрытых сосудах в сухом помещении. На ее основе изготавливают металлохимическую добавку для сварки данных двух заготовок, загружая в требуемом соотношении в мешалку полученную металлическую крупку вместе с остальными компонентами металлохимической добавки (шихты). Шихту перемешивают.
Сварочный флюс АН-348А, АН-60, АН-22, АН-8 перед сваркой прокаливают при температуре 200-250°С в течение 1,0-1,5 ч, если влажность флюса превышает 0,1%, в соответствии с техническими условиями на эти материалы.
При сборке деталей конструкции под сварку и подготовке поверхности рекомендуется руководствоваться указаниями СниП III-18-75 «Металлические конструкции. Правила изготовления, монтажа и приемки».
Оптимальная величина сварочного зазора была установлена опытно-экспериментальным путем из условия получения качественного, прочно-плотного и бездефектного сварного соединения (таблица 2).
Способ сварки с предварительной засыпкой металлохимической присадки предназначен для двухсторонней сварки без разделки кромок, а также для выполнения соединений с разделкой кромок. Для предотвращения просыпания металлического присадочного материала сварку первого прохода стыков производят на металлическом листе. Для этих целей также возможно применять флюсовую подушку или подушку из рубленой крупки.
Металлохимическую присадку в зону сварки вводят двумя возможными способами:
- путем предварительной засыпки металлохимической присадки в зазор или разделку перед сваркой;
- путем подачи металлохимической присадки и на вылет электрода в процессе сварки. Дозировку и подачу крупки на вылет электрода осуществляют дозатором, который устанавливают на сварочный трактор [3].
Поскольку температура в зоне сварки с присадкой оказывается несколько ниже, чем при обычной сварке под флюсом, то возможно проявление порообразования металла шва. Поэтому присадку изготавливают непосредственно перед сваркой путем тщательного перемешивания компонентов и хранят в закрытом сосуде. Приготовленную металлохимическую присадку используют в течение суток. При этом присадочный материал засыпают в зазор непосредственно перед сваркой. Крупка имеет повышенную интегральную площадь поверхности. Поэтому наличие оксидной пленки на поверхности крупки может приводить не только к появлением пор в шве, но и к выгоранию углерода и легирующих компонентов из металла. Для элиминирования этих явлений при сварке сталей в сварочную проволоку традиционно добавляют марганец и кремний, являющиеся хорошими раскислителями. Введение их снижает окисление углерода и выгорание других элементов из металла, что предотвращает образование пор и обеспечивает получение швов с высокими механическими свойствами.
Однако многие добавки в сварочную проволоку, например кремния, увеличивают термоэлектродвижущую силу (ТЭДС) по границе сварного шва. Поэтому для ограничения значений ТЭДС введение в зону сварки большого количества добавок оказывается нежелательным. Качественно проведенная предсварочная подготовка крупки позволяет снизить оперативные раскисляющие добавки в зону сварки.
Таблица 2 | |||||||
Режимы автоматической двухсторонней сварки стыковых соединений без скоса кромок под флюсом с предварительной засыпкой металлохимической присадки | |||||||
Толщина металла, мм | Оптимальный зазор, мм | Диаметр электродной проволоки, мм | Скорость подачи проволоки, м/ч | Сила сварочного тока, А | Напряжение, В | Скорость сварки, м/ч | Расход рубленой крупки, г/см |
20 | 7 | 5 | 103 | 1000-1100 | 40-44 | 35 | 5,0 |
30 | 8 | 5 | 103 | 1000-1100 | 42-45 | 19,5 | 8,0 |
40 | 9 | 5 | 128 | 1200-1300 | 43-48 | 16 | 12,0 |
50 | 10 | 5 | 140 | 1300-1400 | 44-48 | 12 | 16,0 |
60 | 12 | 5 | 163 | 1350-1450 | 45-50 | 12 | 18,0 |
20 | 7 | 4 | 154 | 900-950 | 42-45 | 35 | 5,0 |
30 | 8 | 4 | 163 | 950-1000 | 42-46 | 19 | 8,0 |
40 | 9 | 4 | 163 | 950-1000 | 43-48 | 14 | 12,0 |
50 | 10 | 4 | 210 | 1100-1200 | 44-49 | 14 | 16,0 |
60 | 12 | 4 | 240 | 1300-1400 | 46-50 | 12 | 18,0 |
Таблица 3 | |||||||
Режимы автоматической сварки под флюсом угловых соединений «в лодочку» из низкоуглеродистых сталей с предварительной засыпкой металлохимической присадки | |||||||
Катет шва, мм | Диаметр проволоки, мм | Сварочный ток, А | Напряжение, В | Скорость подачи проволоки, м/ч | Скорость сварки, м/ч | Расход присадки, г/см |
Количество проходов |
8 | 5 | 750-800 | 36-38 | 68,5 | 54,5 | 2 | 2 |
10 | 5 | 800-850 | 38-40 | 74,5 | 47,0 | 3 | 2 |
12 | 5 | 850-900 | 40-42 | 81,0 | 37,5 | 4 | 3 |
14 | 5 | 900-950 | 40-42 | 87,5 | 32,0 | 5 | 3 |
При сварке листов толщиной до 36 мм с одной из сторон зазор в стыке заполняют металлохимической присадкой заподлицо с поверхностью листов; для толщин 36-60 мм зазор заполняют на 2/3 толщины свариваемого металла. Осуществляют сварку в несколько проходов. После сварки нижних слоев при многопроходной сварке верхних слоев производят повторное заполнение оставшейся разделки подготовленной присадкой заподлицо с поверхностью листов (заготовок).
При реализации способа ширину зазора увеличивают до 0,6-0,8 толщины свариваемых деталей. Уменьшение зазора менее 0,6 толщины свариваемых деталей существенно снижает эффект понижения градиента потенциала grad
Увеличение зазора более 0,8 толщины свариваемых деталей приводит к нестабильному проплавлению металлохимической присадки.
Изготовление крупки из обрези кромок свариваемых заготовок в соотношении 1:1 является оптимальным и определяется требованием понижения градиента потенциала grad
на границе шва по всей его ширине. Отклонение от этого соотношения в ту или другую сторону ведет к возрастанию градиента потенциала grad
на одной из границ шва.
Пример.
Две заготовки толщиной 10 мм, шириной 100 мм и длиной 250 мм, вырезанные из двух разных листов стали промышленной поставки одинаковой марки - 09Г2С, сваривались встык продольным швом без разделки кромок и поперечных колебаний электрода односторонней автоматической сваркой на постоянном токе на медной подкладке электродом Св-08ГА диаметром 4 мм под флюсом АН-17М. Сварка велась сварочным трактором АДС-1002 в комплекте со сварочным выпрямителем ВКСМ-1001 традиционным способом. При этом металлохимическая присадка не применялась, сварка велась на постоянном токе обратной полярности в один проход с зазором 1,5 мм. Скорость подачи электродной проволоки 2,5 м/мин. Сварочный ток 850 А. Скорость сварки 32 м/ч.
Далее по аналогии опыты повторялись для сварки предложенным способом двух других заготовок на постоянном токе прямой полярности с использованием предварительно подготовленной и засыпанной в зазор металлохимической присадки с крупкой из материалов обеих заготовок в два прохода с зазором 6 мм. Скорость подачи электродной проволоки 1,3 м/мин. Сварочный ток 750 А. Скорость сварки 42 м/ч.
После сварки для каждого заваренного образца с помощью стороннего источника тепла создавали разность температур между наружной поверхностью шва и его обратной стороной Δt≈20°С. Разность температур регулировали и фиксировали. Измеряли разность потенциалов термопары, образованной между парами точек на наружной стороне шва, расположенными по обе стороны границы сварного шва на расстоянии 3 мм от нее. Напряжения измеряли тремя путями: милливольтметрами М-64 и МЩПР и осциллографом С1-65А. Измерения повторяли по каждой из двух границ шва через 10 мм. По окончании измерений недоброкачественные и сомнительные результаты отбраковывались по критерию Стьюдента. Оставшиеся данные усреднялись по модулю.
Как показали результаты исследования, в среднем величина напряжения, создаваемого на границе сварного шва для традиционного способа сварки, составила 0,012 мВ со среднеквадратическим отклонением 0,004, для предложенного - 0,006 мВ со среднеквадратическим отклонением 0,003. По закону Ома для участка цепи снижение напряжения при прочих равных условиях ведет к пропорциональному уменьшению тока, протекающего через токопроводящую жидкую среду между локальными участками, расположенными с обеих сторон границы шва. Так как термоэлектродвижущие силы, возникающие на границе сварного шва при сварке предложенным способом, снижаются примерно наполовину по сравнению с традиционными способами сварки, то в результате почти на столько же возрастает стойкость сварных соединений к электрохимической коррозии.
Предлагаемый способ позволяет производить сварку листовых металлоконструкций, резервуаров и трубопроводов различного назначения, стойких к электрохимической коррозии.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
[1] - Способ защиты от коррозии сварной металлоконструкции [Текст]: пат. 2476621 Рос. Федерация: МПК C23F 13/00, С23С 4/08 / Веревкин В.И.; Лисевич В.И.; Астраух О.В.; Терюшева С.А.; Зеброва Е.М.; заявитель и патентообладатель Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота. - №2011100923/02; заявл. 12.01.2011; опубл. 20.07.11, Бюл. №6. - 7 с.: ил.
[2] - Способ односторонней дуговой сварки [Текст]: пат. 791482 Рос. Федерация: МПК B23K 9/02, B23K 37/06 / Большаков К.П., Передереев Б.М., Гребенчук В.Г.; заявитель и патентообладатель Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства - №2619814/25-27; заявл. 22.05.1978; опубл. 30.12.80, Бюл. №48. - 7 с.: ил.1.
[3]. - Инструкция по автоматической дуговой под флюсом и электрошлаковой сварке с порошковым присадочным металлом (ППМ)[Текст]: ВСН 375-77 // МСС СССР. Центральное бюро научно-технической информации. - М., 1978.
[4] - Ивочкин И.И. Сварка под флюсом с дополнительной присадкой [Текст]: монография / И.И. Ивочкин, Б.Д. Малышев. - М.: Стройиздат, 1981. - 175 с., ил.
Claims (3)
1. Способ дуговой сварки под флюсом заготовок из низкоуглеродистых сталей при изготовлении металлоконструкций, стойких к электрохимической коррозии, включающий сборку с зазором стыкового соединения, заполнение зазора металлохимической присадкой, содержащей смесь рубленой металлической крупки фракцией 1,0-2,0 мм и соединений отрицательно активных элементов в количестве 0,5-0,8 мас.%, отличающийся тем, что используют присадку, дополнительно содержащую алюминий в количестве 0,2-0,34 мас.%, при этом крупку предварительно изготавливают из обрези кромок обеих свариваемых заготовок в соотношении 1:1 с очисткой ее от окислов, а ширину зазора стыкового соединения устанавливают 0,6-0,8 толщины свариваемых деталей, причем осуществляют одностороннюю или двухстороннюю сварку в несколько проходов на постоянном токе прямой полярности из условия обеспечения минимального перемешивания сварочной ванны.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заполнение зазора крупкой осуществляют путем ее предварительной засыпки.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заполнение зазора крупкой осуществляют путем ее подачи в зону дуги с использованием дозатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014105576/02A RU2571294C2 (ru) | 2014-02-14 | 2014-02-14 | Способ дуговой сварки под флюсом соединений, стойких к электрохимической коррозии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014105576/02A RU2571294C2 (ru) | 2014-02-14 | 2014-02-14 | Способ дуговой сварки под флюсом соединений, стойких к электрохимической коррозии |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014105576A RU2014105576A (ru) | 2015-08-20 |
RU2571294C2 true RU2571294C2 (ru) | 2015-12-20 |
Family
ID=53880090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014105576/02A RU2571294C2 (ru) | 2014-02-14 | 2014-02-14 | Способ дуговой сварки под флюсом соединений, стойких к электрохимической коррозии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2571294C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2635680C1 (ru) * | 2017-02-07 | 2017-11-15 | Публичное акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (ПАО "ЧТПЗ") | Способ сварки стыковых соединений |
RU2688023C2 (ru) * | 2017-10-31 | 2019-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Способ получения сварного соединения стальных деталей, стойкого к электрохимической коррозии |
RU2834666C1 (ru) * | 2024-04-25 | 2025-02-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Способ сварки тонкостенных листовых деталей под флюсом |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2226148A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-08 | Oerlikon Schweisstechnik GmbH | Process of submerged arc welding in vertical and overhead position with flux retaining means; Flux packing mit polyethylene foil; Flux composition with adhesive compound |
-
2014
- 2014-02-14 RU RU2014105576/02A patent/RU2571294C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2226148A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-08 | Oerlikon Schweisstechnik GmbH | Process of submerged arc welding in vertical and overhead position with flux retaining means; Flux packing mit polyethylene foil; Flux composition with adhesive compound |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2635680C1 (ru) * | 2017-02-07 | 2017-11-15 | Публичное акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (ПАО "ЧТПЗ") | Способ сварки стыковых соединений |
RU2688023C2 (ru) * | 2017-10-31 | 2019-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" | Способ получения сварного соединения стальных деталей, стойкого к электрохимической коррозии |
RU2834666C1 (ru) * | 2024-04-25 | 2025-02-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Способ сварки тонкостенных листовых деталей под флюсом |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014105576A (ru) | 2015-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5861785B2 (ja) | 狭開先ガスシールドアーク溶接方法 | |
CN102114574B (zh) | 钢材和铝合金的接合体、点焊方法及用于该方法的电极头 | |
JP2015223605A (ja) | 狭開先ガスシールドアーク溶接方法 | |
WO2022149505A1 (ja) | 溶接継手及び自動車部品 | |
CN111069745B (zh) | 一种适用于厚板铝合金的焊接方法 | |
EP1350592A1 (en) | Steel wire for mag welding and mag welding method using the same | |
RU2571294C2 (ru) | Способ дуговой сварки под флюсом соединений, стойких к электрохимической коррозии | |
CN105382383B (zh) | 多电极气体保护电弧焊方法 | |
JP5954433B2 (ja) | 狭開先ガスシールドアーク溶接継手 | |
US4292496A (en) | Vertical plate welding using double bevel joint | |
US6664508B1 (en) | Penetration flux | |
CN105163892B (zh) | 焊接物的制造方法、焊接方法、焊接装置 | |
CN114340828B (zh) | 气体保护电弧焊用钢丝、气体保护电弧焊方法及气体保护电弧焊接头的制造方法 | |
JP2017164798A (ja) | ガスシールドアーク溶接方法及び溶接構造部品 | |
RU2476621C2 (ru) | Способ защиты от коррозии сварной металлоконструкции | |
RU2688023C2 (ru) | Способ получения сварного соединения стальных деталей, стойкого к электрохимической коррозии | |
Saha et al. | Application of activated tungsten inert gas (A-TIG) welding towards improved weld bead morphology in stainless steel specimens | |
JP6463234B2 (ja) | 原油油槽鋼の2電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
TWI360453B (en) | Welding flux for carbon steels | |
EP4541497A1 (en) | Method for manufacturing arc welded joint, arc welded joint, and automotive component | |
JP2006088174A (ja) | 異材接合方法 | |
JPH09206945A (ja) | 多電極ガスシールド片面溶接方法 | |
TW201641200A (zh) | 具有優異的焊接部外觀與焊接強度之熔融Zn系電鍍鋼板的弧焊接方法、焊接組件的製造方法及焊接組件 | |
JP3881588B2 (ja) | Mig溶接用チタン合金の溶接方法 | |
JP7323781B2 (ja) | 多電極サブマージアーク溶接方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20160526 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190215 |