SU1092027A1

SU1092027A1 - Fused flux for electric arc welding of steels

Info

Publication number: SU1092027A1
Application number: SU823548722A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Васильевич Залевский; Владимир Илларионович Галинич; Владимир Владимирович Подгаецкий; Виктор Николаевич Мижутин; Вадим Давидович Тарлинский; Александр Григорьевич Мазель
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов; Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1982-12-02
Filing date: 1982-12-02
Publication date: 1984-05-15

Abstract

1. ПЛАВЛЕНЫЙ ФЛЮС ДЛЯ . ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ СТАЛЕЙ, состо щий из двух автономных шлакообразующих частей, кажда из которых содержит окись кремни , окислы марганца , окись кальци , окись магни , глинозем, фтористый кальций, а одна из частей содержит окислы титана, отличающийс тем, что, с целью повышени стойкости металла шва против порообразовани и улучшени сварочно-технологических свойств флюса, часть флюса, содержаща окислы титана, дополнительно содержит окислы железа при следующем соотношении компонентов этой части фпюса , мас.%: Окись кремни 1-20 Окислы марганца 6-10 Окись кальци 5-20 Окись магни 5-15 Глинозем15-30 Окислы титана 4-8 Окислы железа 3-15 Фтористый кальций Остальное а друга часть флюса содержит компоненты в следующем соотношении, мае.%: Окись кремни 45-65 Окислы марганца 5-10 Окись кальци 1-5 Окись магни 1-5 Глинозем1-5 Фтористый кальций Остальное при этом отношение массы высококремнистой части флюса к ннзкокремнистой составл ет 2-14. 2. Ф.ПЮС по п. 1,отлича ющ и и с тем, что, с целью повьш1ени механических свойств металла шва, высококремниста часть флюса дополнительно содержит, мас.%: Окись бора1-3 Двуокись циркони 1-5 введенные за счет окиси кремни .1. MELTED FLUX FOR. ELECTRIC WELDING OF STEELS, consisting of two autonomous slag-forming parts, each of which contains silicon oxide, manganese oxides, calcium oxide, magnesium oxide, alumina, calcium fluoride, and one of the parts contains titanium oxides, different in that in order to increase the durability the weld metal against pore formation and improvement of the welding and technological properties of the flux, a part of the flux containing titanium oxides, additionally contains iron oxides in the following ratio of components of this part of pulp, wt%: Silicon oxide 1-20 O manganese acid 6-10 Calcium oxide 5-20 Magnesium oxide 5-15 Alumina15-30 Titanium oxides 4-8 Iron oxides 3-15 Calcium fluoride The rest and another part of the flux contains components in the following ratio, May.%: Silicon 45-65 Manganese oxides 5-10 Calcium oxide 1-5 Magnesium oxide 1-5 Alumina1-5 Calcium fluoride The balance of the weight of the high-silicon part of the flux to the lower part is 2-14. 2. F.PUS according to claim 1, which is also distinguished by the fact that, in order to improve the mechanical properties of the weld metal, the high silicon component of the flux additionally contains, in wt%, boron oxide1-3 Zirconium dioxide 1-5 introduced due to oxide flint

Description

Изобретение относитс к сварочн материалам. Флюс предназначен дл сварки конструкций из низколегированных мелкозернистых сталей, в частности, стыков трубопроводов из сталей повышенной прочности. Известен сварочный флюс содержащий следующие компоненты, мас.%: Окись кремни Окись марганца Окись кальци Окись магни Окись алюмини 2,5-5,5 Окислы железа Фтористый кальций Известный флюс вл етс низкокр нистым окислителем и благодар вве нию окислов железа обеспечивает ни кое содержание неметаллических вкл чений в металле шва за счет торможени кремне- и марганцевосстанови тельных процессов. Однако низкое содержание окиси кремни во флюсе приводит к неудовлетворительной формирующей способности, плохой отделимости шлаковой корки при мно гопроходной сварке и не позвол ет выполн ть сварку на скорост х боле 50-60 м/ч, что ограничивает област применени данного флюса. Повьшение содержани окиси крем ни в окислительных плавленых флю свыше 20% не позвол ет в полной ме использовать вление торможени кремневосстановительного процесса окислами железа по реакции ( SiO) .si + FeO 7 5102 + FeЧТО обусловлено химическим взаимо действием окислов железа и кремни в расплаве при изготовлении флюса Образующеес в этом случае компле ное соединение Fe2SiO снижает ак ность окислов железа и ухудшает формирующие свойства флюса. Известен также сварочный флюс состо щий из 40% флюса, содержаще следующие компоненты, мас.%: Окись кремни 38 Окись марганца 7 Сумма окислов кальци и магни 33 Окись алюмини 15 и 60% флюса, содержащее следующие компоненты, мае.%: 7 Сумма окислов кремни и титана23 Окись марганца 23 Сумма окислов кальци и магни 17 Окись алюмини 22 Более высокое содержание окиси кремни в этом флюсе-смеси позвол ет улучшить отдельные сварочно-техннологические свойства. Флюс-смесь обладает удовлетворительной формирующей способностью. Механические характеристики металла шва и, в частности, ударна в зкость обеспечиваютс торможением кремневосстановительного процесса за счет подбора соотношени окислов кремни и марганца, которое в известном флюсе-смеси вл етс оптимальным. Однако даже указанного повышенного содержани окиси кремни недостаточно дл обеспечени необходимой стойкости швов против порообразовани и удовлетворительной отделимости шлаковой корки. Скорость сварки с использованием данного флюса ограничиваетс 50-60 м/ч. Таким образом, известный флюс недостаточно технологичен. Цель изобретени - повьш1ение стойкости металла шва против порообразовани и улучшени сварочнотехнологических свойств флюса. Дл достижени указанной цели в плавленом флюсе дл электродуговой сварки сталей, состо щем из двух автономных шлакообразующих частей, кажда из которых содержит окись кремни , окислы марганца, окись кальци , окись магни , глинозем, фтористый кальций, а одна из частей содержит окислы титана, часть, содержаща окислы титана, дополнительно содержит окислы железа при следующем соотношении компонентов этой части флюса, мас.%: Окись кремни 1-20 Окислы марганца 6-10 Окислы кальци 5-20 5-15 Окись магни Глинозем 15-30 Окислы титана 4-8 Окислы железа 3-15 Фтористый кальций Остальное а друга часть флюса содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Окись кремни 45-65 Окислы марганца 5-10 Окись кальци 1-5 Окись магни 1-5 Глинозем1-5 Фтористый кальций Остальное при этом отношение массы высококрем нистой части флюса и низкокремнисто составл ет 2-14. Дл повышени механических свойс металла шва высококремниста часть флюса дополнительно содержит, мас.% Окись бора1-3 Двуокись циркони 1-5 введенные за счет окиси кремни . Введение окислов железа в низкокремнистую часть позвол ет избежать образовани в процессе из.го товлени флюса, создава услови дл более полного использовани эффекта торможени восстановлени кремни в процессе сварки. Отношени масс высококремнистой и окислительной частей флюса 2-14 подтверждены экспериментально и обеспечивают требуемые характеристи флюса: скорость сварки 100 м/ч и выше и ударную в зкость металла шва 40 Дж/см при температуре испытаний 60 °С. Обе части флюса изготавливаютс отдельно по традиционной технологии в электропечах. Гранулируютс мокры способом. Высококремниста часть состоит из пемзовидных однородных по строению зерен белого и светло-с рого цвета, размером 0,35-2,5 мм. Окислительна низкокремниста часть состоит из стекловидных однородных по строению зерен от темно-коричневого до черного цвета размером 0,25-2,5 мм. После прокалки и охлаж дени высококремниста и окислитель на части смешиваютс механическим способом. В табл. 1 приведены примеры конкретного выполнени предлагаемых составов высококремнистой и окислительной частей флюса. В табл. 2 приведены показатели сварочно-технологических свойств и значений ударной в зкости дл предлагаемого флюса-смеси, аналога, прототипа и двух известных промьш ленных флюсов. Испытани предлагаемого и известного флюсов показывают (табл. 2), что предлагаемый флюс, вл сь по составу окислительным, имеет высокую формирующую способность и отделимост шлаковой корки. Одновремегшо новый 0274 флюс обеспечивает значительный рост скорости сварки. Уровень ударной в зкости металла шва при сварке под предлагаемым флюсом практически не снижаетс . Особенно значительно повышение ударной в зкости металла дл составов 4 и 5, содержащих окись бора и двуокись циркони . Предлагаемый флюс обеспечивает хорошее формирование металла шва, высокую стабильность горени дуги, легкую отделимость шлаковой корки, получение швов без пор и трещин, высокие механические свойства металла шва и сварных соединений низколегированных мелкозернистых сталей, низкое содержание водорода в сварочной ванне и металле шва, что позвол ет выполн ть автоматическую сварку на скорости 100 м/ч. Полученные данные свидетельствуют о положительном эффекте разделени флюсов на высококремнистую и окислительную части при соответствующем подборе составов этих частей, по сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран аналог ClJ. Разделение флюса на высококремнистую и окислительную части позвол ет обеспечить торможение кремневосстановительного процесса при любом высоком содержании кремнезема во флюсе. Однако, как показала практика изготовлени обеих частей флюса в производственных услови х, фактором, ограничивающим максимальное содержание кремнезема в высококремнистой части и окислов железа в окислительной части, вл етс улучшение технико-экономических показателей производства плавленых флюсов (снижение производительности печи, повышенный расход электроэнергии) вследствие повышенной в зкости расплава. В то же врем снижение содержани кремнезема и окислов железа во флюсе установленного предела ухудшает его технологические свойства. Предлагаемый флюс за счет его лучшенных сварочно-технологических свойств (улучшение формировани еталла шва и хороша отделимость лаковой корки), а также за счет лучшени качества металла шва (повышение стойкости против порообазовани ) позвол ет повысить прозводительность сварки при монтаже агистральньк газо- и нефтепроводов.The invention relates to welding materials. The flux is intended for welding structures from low-alloyed fine-grained steels, in particular, pipe joints from high-strength steels. A welding flux containing the following components is known, wt%: Silicon oxide Manganese oxide Calcium oxide Magnesium oxide Aluminum oxide 2.5-5.5 Iron oxides Calcium fluoride The known flux is a low oxidant and, due to the introduction of iron oxides, provides a low content of non-metallic inclusions in the weld metal due to inhibition of silicon and manganese reduction processes. However, the low content of silicon oxide in the flux leads to unsatisfactory forming ability, poor separation of the slag crust during multi-pass welding and does not allow welding at speeds of more than 50-60 m / h, which limits the scope of this flux. Increasing the oxide content of the cream in oxidizing fused flux by more than 20% does not allow to fully use the phenomenon of braking the silicon-reducing process with iron oxides by the reaction (SiO) .si + FeO 7 5102 + FeCHTO due to the chemical interaction of iron oxides and silicon in the melt during production The flux Formed in this case, the compound Fe2SiO reduces the activity of iron oxides and impairs the forming properties of the flux. Also known welding flux consisting of 40% flux, containing the following components, wt.%: Silicon oxide 38 Manganese oxide 7 Total calcium and magnesium oxides 33 Aluminum oxide 15 and 60% flux containing the following components, May.%: 7 Total oxides silicon and titanium23 Manganese oxide 23 The amount of calcium and magnesium oxides 17 Alumina 22 Higher silicon oxide content in this flux mixture improves individual welding-technological properties. Flux mixture has a satisfactory formative ability. The mechanical characteristics of the weld metal and, in particular, toughness are provided by braking the silicon-reducing process by selecting the ratio of silicon oxide and manganese, which is optimal in the known flux mixture. However, even this increased content of silicon oxide is not enough to provide the necessary resistance of the seams against pore formation and satisfactory separability of the slag crust. The welding speed using this flux is limited to 50-60 m / h. Thus, the known flux is not technological enough. The purpose of the invention is to increase the resistance of the weld metal against pore formation and to improve the welding and technological properties of the flux. To achieve this goal, in fused flux for electric arc welding of steels consisting of two autonomous slag-forming parts, each of which contains silicon oxide, manganese oxides, calcium oxide, magnesium oxide, alumina, calcium fluoride, and one of the parts contains titanium oxides, part containing oxides of titanium, additionally contains iron oxides in the following ratio of components of this part of the flux, wt.%: silica 1-20 manganese oxides 6-10 calcium oxides 5-20 5-15 magnesium oxide alumina 15-30 titanium oxides 4-8 Iron oxides 3-15 Fto Calcium Calcium Else and the other part of the flux contains components in the following ratio, wt%: Silica 45-65 Manganese oxides 5-10 Calcium oxide 1-5 Magnesium oxide 1-5 Alumina1-5 Calcium fluoride The rest is the ratio of the mass of the high-silica part flux and low silicon is 2-14. To increase the mechanical properties of the high-silicon seam metal, a part of the flux additionally contains, in wt.% Boron oxide 1–3 Zirconium dioxide 1–5, introduced due to silicon oxide. The introduction of iron oxides in the low silicon part makes it possible to avoid the formation of a flux in the process of preparing the material, creating conditions for a more complete use of the effect of retarding the reduction of silicon in the welding process. The mass ratios of the high silicon and oxidative parts of the flux 2-14 were confirmed experimentally and provide the required characteristics of the flux: a welding speed of 100 m / h and higher and the impact strength of the weld metal 40 J / cm at a test temperature of 60 ° C. Both parts of the flux are manufactured separately according to traditional technology in electric furnaces. Granulated wet. The high silicon part consists of pumice-shaped homogeneous grains of white and light with a bright color, 0.35-2.5 mm in size. The oxidizable low silicon part consists of glassy homogeneous grains from dark brown to black with a size of 0.25-2.5 mm. After calcination and cooling, the high-silicon oxide and the oxidizing agent are mechanically mixed in parts. In tab. 1 shows examples of the specific implementation of the proposed compositions of high-silicon and oxidizing flux parts. In tab. Table 2 shows the indicators of welding and technological properties and toughness values for the proposed flux mixture, the analogue, the prototype, and two known industrial fluxes. Tests of the proposed and known fluxes show (Table 2) that the proposed flux, being oxidative in composition, has a high forming capacity and separability of the slag crust. At the same time, the new 0274 flux provides a significant increase in welding speed. The level of impact strength of the weld metal during welding under the proposed flux practically does not decrease. Especially significantly increased the toughness of the metal for compounds 4 and 5 containing boron oxide and zirconia. The proposed flux provides good formation of the weld metal, high arc stability, easy separation of the slag crust, obtaining welds without pores and cracks, high mechanical properties of the weld metal and welded joints of low-alloyed fine-grained steels, low hydrogen content in the weld pool and the weld metal, which allows perform automatic welding at a speed of 100 m / h. The data obtained indicate a positive effect of the separation of fluxes on the high-silicon and oxidizing parts with an appropriate selection of the compositions of these parts, as compared with the basic object, which is an analogue of ClJ. Separation of the flux into the high-silicon and oxidizing portions makes it possible to ensure braking of the silicon-reducing process at any high silica content in the flux. However, as shown by the practice of manufacturing both parts of the flux under production conditions, the factor limiting the maximum silica content in the high silicon part and iron oxides in the oxidation part is the improvement of the technical and economic indicators of the production of fused fluxes (reduced furnace productivity, increased power consumption) due to increased melt viscosity. At the same time, a decrease in the silica content and iron oxides in the flux of the established limit worsens its technological properties. The proposed flux due to its better welding and technological properties (improved formation of weld metal and good separation of varnish peel), as well as due to better quality of weld metal (increased resistance to porobase formation), improves welding productivity during installation of gas and oil pipelines.

2 I И 1 2 I and 1

0000

inin

0000

oo

1Л I1L I

erieri

Гч| Ю . . Gch | YU . .

00 «- I I 00 "- I I

c-i sc-i s

inin

юYu

inin

0000

о соabout with

rr

I II I

CMCM

ONON

es 1Лes 1L

- I- I

I СЛI SL

vO CMvO CM

in I Iin I I

oo ел inoo ate in

inin

о t inabout t in

оabout

in I Iin I I

COCO

- in m- in m

со CMwith CM

-сч -ch

л тlt

,-- «, - "

0000CM 0000CM

I 00CO nI 00CO n

VO°VO °

o ,«so, "s

VJVj

yy

N|N |

II

rr

CMCM

IT)IT)

C-1 CMC-1 CM

к n) to n)

CM оCM o

A«A "

ЯI

1one

ii

уat

Ю SYu S

оabout

1Л S1L S

оabout

Claims

1. FLOATED FLUX FOR. STEEL ELECTRIC WELDING, consisting of two autonomous slag-forming parts, each of which contains silicon oxide, manganese oxides, calcium oxide, magnesium oxide, alumina, calcium fluoride, and one of the parts contains titanium oxides, characterized in that, in order to increase the resistance of the metal weld against pore formation and improvement of welding and technological properties of the flux, the part of the flux containing titanium oxides additionally contains iron oxides in the following ratio of the components of this part of the flux, wt.%:

Silicon oxide 1-20 Manganese Oxides 6-10 Calcium oxide 5-20 Magnesium oxide 5-15 Alumina 15-30 Oxides of titanium 4-8 Iron oxides 3-15 Calcium fluoride Rest

and the other part of the flux contains components in the following ratio, May.%:

Silicon Oxide Manganese Oxides Calcium Oxide Magnesium Oxide Alumina Calcium Fluoride

45-65

5-10

1-5

The rest while the ratio of the mass of the high-silicon part of the flux to the low-silicon is 2-14.

2. The flux according to claim 1, with the fact that, in order to increase the mechanical properties of the weld metal, the high-silicon part of the flux additionally contains, wt.%:

Boron oxide 1-3

Zirconia 1-5 introduced by silica.

(1092027