Склад електродного покриття

Состав электродного покгытия для сварки хромоникелевых сталей, содержа щий мрамор, плавиковый шпат, ферросилиций, ферротитан. слюду, соду и двуокись церий, иттрийсодержащий компонент, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что состав дополнительно содержит в качестве иттрийсодержащего компонента сплав иттрия с кремнием, при следующем соотношении компонентов, мэс. %; Плавиковый шпат 20-30 Ферросилиций 3,0-8.0 Ферротитан 6,0-9,0 Слюду 3.0-6,0 Сода 0,7-1,5 Сплав иттрия с кремнием 5,0-10,0 Двуокись церия 0,5-2,0 Мрамор Остальное, причем отношение иттрия, содержащегося в сплаве иттрия с кремнием и двуокиси церия составляет 1:(1-2). С > ел ON Настоящее изобретение относится к сварочным материалам, в частности к составам электродного покрытия основного типа, используемых в электродах для сварки преимущество аустенитных хромоникелевых коррозионно-стойких сталей, работающих преимущественно в условиях кислых и кислосолевых сред, содержащих активаторы коррозионного промесса - сероводород, цианистый водород и соли роданистоводородной кислоты, и может найти применение в машиностроительной, химической и коксохимической отрасли. Известно электродное покрытие, содержащее компоненты в следующем соотношении, мае, %: Мрамор 45-50 Плавиковый шпат Полевой шпат Марганец Ферросилиций Ферротитан Рутиловый концентрат Бентонит 32-35 2-5 2-4 1-2 6-8 4-5 1-2. Использование этого покрытия позволяет получить наплавленный металл по составу близкому к основному металлу, обладающему высокими пластическими свойствами и стойкостью против трещинообразования. Однако, данное покрытие не обеспечивает требуемой коррозионной стойкости металла шва в агрессивных средах. О 15674 Известно также электродное покрытие, Недостаток электродного покрытия этосодержащее мрамор, плавиковый шпат, го состава состоит в слабом усвоении наслюду, двуокись титана, феррониобий, ферплавленным металлом РЗМ из покрытия с ротитэн, алюминий магнезит, глинозем, а участием одного из указанных соединений также иттрий (1-2 мас.%) и ферроцерий (1- 5 иттрия или церия в виде их окислов. В ре4 %), где иттрий и ферроцерий способствуют зультате данное покрытие обладает низкой уменьшению степени окисленное™ стали и коррозионной стойкостью в кислых средах количества неметаллических включений, особенно в присутствии такик активаторов снижая загрязненность наплаятенного шва. коррозии, какими являются HCN, HCNS и Ферроцерий и иттрий являются также гло- 10 H2S. буляриээторами неметаллических включеКроме того, при участии, например, двуний и придают им наиболее благоприятную окиси церия наблюдается значительное форму. Иттрий уменьшает вредное влияние ухудшение коррозионной стойкости в сравсеры, вносимой в металл шва компонентами нении с эффектом действия окиси иттрия в ПОКРЫТИЯ, И СПОСОбСТВуеТ т а к ж е ОЧИЩЄНИЮ 15 условиях работы в присутствии активаторов коррозии. границ зерен. Ферроцерий повышает стойкость на' Целью настоящего изобретения являетплавленного металла против межкристаллися повышение коррозионной стойкости наческой коррозии [1]. плавленного металла а результате Введение иттрия и ферроцерий в покры- 20 обеспечения устойчивого пассивного состояния в кислых и кислосолевых средах, сотие в указанных пределах позволяет полдержащих в качестве активаторов коррозии учить в наплавленном металле 0,04-0.08% цианистый водород, роданистоводородную иттрии и 0,1-0,2% церия. кислоту и сероводород. Недостаток этого покрытия состоит в том, что наряду с высокими механическими 25 Поставленная цель достигается тем, что свойствами наплавленного металла, не досостав электродного покрытия, включаюстигается получение устойчивого пассивнощий мрамор, плавиковый шпат, ферросилиго состояния его в кислых и кислосолеэых ций и ферротитан, слюду, соду и двуокись средах в присутствии активаторов коррозицерия, дополнительно содержит иттрий, в онного процесса таких, как HCN, HCNS, 30 виде сплава с кремнием при следующем Нг5, а следовательно и высокой стойкости соотношении компонентой, мас.%: против общей и локальной питтинговой корПлавиковый шпат 20-30 розии. Ферросилиций 3-8 Слюда 3-6 Наиболее близким к предложенному явСода 0.7-1,5 ляется электродное покрытие, описанное в 35 Сплав иттрия с кремнием 5-10 [2] и предназначенное для окислительных Двуокись церия 0,5-2,0 сред(НЫОз). Мрамор Остальное до 100 Данное покрытие содержит следующие причем, отношение иттрия, содержащего в компоненты, мас.%: 40 сплаве иттрия с кремнием и двуокиси церия Плавиковый шпат 20-30 составляет 1:(1-2), Двуокись титана 6-12 Сплав иттрия с кремнием содержит итФерротитан 6-9 трий в количестве 7-20%. Сода 0,5-1.5 При этом мрамор и плавиковый шпат в Содержит 3-8 45 составе выполняют известную функцию Компонент, выбранный из группы: как газошлакообразующие компоненты, Полуторная окись редкоферросилиций и ферротитан - в качестве земельного металла, раскислителей и легирующих компонентов. двуокись редкоземельного Кроме того, ферротитаи используется как металла 1-8 50 модификатор. Пластификатором служит Ферросилиций 3-6 слюда и сода. Слюда 3-6 Мрамор Остальное до 100. Совместное участие в составе двуокиси церия и иттрия в определенном отношении Назначение введенных в состав покрытия двуокиси и полуторных окислов церия и 55 позволяет использовать иттрий не только в качестве рафинирующего и модифицируюиттрия - окисление и удаление углерода, щего компонента, но в его присутствии, приудаление или сферодиззция и связывание в дать двуокиси церия новую функцию в тугоплавкие соединения серы, фосфора, металле, подвергшемуся высокотемпераазота, водорода и пр., что в общем улучшает турному (цуговому) переплаву и последуюмеханические свойства металла. 15674 щей кристаллизации - ускорителя катодного процесса выделения водорода. Механизм совместного действия иттрия и двуокиси церия (IV) заключается в том, что введение двуокиси церия сдвигает потенци- 5 ал наплавленного металла в кислых средах в положительную область, при этом, однако, не обеспечивается образование плотных защитных пленок. Введение иттрия приводит к образованию к области пассивации плот- 10 ной защитной пленки. Таким образом, совместное действие иттрия и двуокиси церия (IV) при их определенном отношении всоставе, равном 1:(1,02,0} позволяет получить микролегиро- Ї5 ванный наплавленный металл с высокими антикоррозионными свойствами, проявляющимися в кислых и кисло-солевых средах, содержащих активаторы коррозии. Поиск на соответствие данного техниче- 20 ского решения критерию существенного отличия показал, что имеется электродное покрытие, в состав которого входит соединение церия и иттрия (А.с. СССР № 524647). Однако, церий в состав этого покрытия вхо- 25 дит в виде ферроцерия, что не позволяет выполнить функцию ускорителя катодного процесса выделения водорода, как это имеет место в предложенном составе электродного покрытия. 30 Других источников информации, где было бы описано совместное действие соединений иттрия и церия не обнаружено. Это дает основание считать предложенный состав соответствующим требованиям к суще- 35 ственности отличий. Предложенный состав готовится путем смешения указанных компонентов в определенном отношении при температуре окружающей среды. 40 П р и м е р . Было приготовлено покрытие, содержащее плавикового шпата - 24, ферросилиция - 8, ферротитана - 8, слюды 4, соды - 1,0, сплава иттрия с кремнием (содержащего иттрия 10%) - 7,5 и двуокиси 45 церия ((V) - 1,5 % по массе. Остальное до 100% - мрамор. В качестве электрода использовался пруток из стали 0,4х19Н//МЗ 04 мм. Наплавленный металл отвечал следую- 50 щему химическому составу мас.% (табл.1). см. Л.Я.Коляндр "Улаолипамие и переработка химических продуктов коксования", с. 118). Скорость коррозии, определенной по ГОСТ 9.905-82 составила при этом 0,0830 г/мм ч. Для подтверждения правомерности выбранного состава электродного покрытия были приготовлены опытные электроды, стержень которых был изготовлен из проволоки 04х19И1 Ш З . С целью исследования коррозионных свойств металла была произведена сварка пластины из стали 10х17Н13М2Т постоянным током обратной полярности. Испытание образцов проводили в соответствии с ГОСТ 9905-82 в 8%-ной серной кислоте при 60°С. Ниже, в табл.2-6 представлены реэультаты проведенных испытаний. Анализ приведенных в табл.2-6 данных свидетельствует о достижении улучшенных антикоррозионных свойств наплавленного металла только при определенном соотношении Yt:CeO2 - 1.(1-2). Подтверждением функции двуокиси церия при введении его через покрытие электрода а наплавленный металл могут служить данные изучения поляризационных кривых наплавленных металлов и вели* чины перенапряжения выделения водорода на стали, микролегированной РЗМ. В табл.7 приведены токи, соответствующие протеканию водородной реакции на наплавленном металле типа 0,4х19Н1ШЗ при изменении стационарного потенциала на 15 мВ в катодной области. Из приведенных данных видно наличие условия катодной реакции за счет содержащихся в металле микровключений с двуокисью церия. Исследование по измерению перенапряжения выделения водорода для образцов микролегированных СеОг указывают на уменьшение перенапряжения (Константа Таффеля "а" уменьшается на 0.1-0,2 В). Ниже в табл.8 приведены сопоставительные данные по скорости коррозии в известных и предложенном технических решениях. Кроме этого, электроды с предложенным покрытием имеют хорошие сварочноКоррозионные свойства наплавленного технологические свойства: дуга на металла исследованы в 8%-ном растворе серной кислоты, содержащей 250 г/л 55 постоянном токе обратной полярности го(NH4>2SO2,1,2 г/л NbUCNS, а также примеси рит устойчиво, шлак хорошо отделяется от H2S и HCN (технологическая србдэ сульфатнаплавленного металла, трещины и поры в ных отделений коксохимических заводов. металле шва отсутствуют. 15674 Таблица 1 Элемент С Сг N1 Мо Се U Si Мп S Р 0.03 18,5 10.1 2.1 0,0024 0,012 0,6 0,9 0.014 0,016 Таблица 2 Наименование Содержание компонентов, % п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Плавиковый шпат Ферросилиций Ферротитан Слюда Сода Сплав иттрия с кремнием Двуокись церия Мрамор - остальное Соотношение иттрия к двуокиси церия по массе Скорость коррозии, г/м2ч 20,0 25.0 5,0 8,0 4.0 1.0 1.0 5.0 8,0 4.0 1,0 7,5 1.0 до 100 до 100 1,0 7.5 1.0 до 100 1:1,3 0,082 1:1.3 0,081 1:1.3 0.082 7,5 30.0 5,0 8,0 4.0 Таблица 3 Содержание компонентов, % Наименование п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 Плавиковый шпат Ферросилиций Ферротитан Слюда Сода Сплав иттрия с кремнием Двуокись церия Мрамор - остальное Соотношение иттрия к двуокиси церия по массе Скорость коррозии. Г / M S 25,0 3.0 25.0 5.0 8,0 4,0 1,0 7.5 1.0 8,0 4,0 1.0 25,0 8.0 8,0 4,0 1.0 7,5 7,5 1.0 1.0 до 100 до 100 до 100 1:1.3 0,082 1:1,3 0,082 1:1.3 0,082 15674 10 Таблица 4 Наименование Содержание компонентов , мас.% п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Плавиковый шпат Ферросилиций Ферротитан Слюда Сода Сплав иттрия с кремнием Двуокись церия Мрамор - остальное Соотношение иттрия к двуокиси церия по массе Скорость коррозии, г/мгч 25,0 5,0 6.0 25,0 5,0 4,0 1,0 4.0 1.0 7.5 до 100 7,5 1.0 до 100 до 100 1:1,3 0.082 1:1.3 0,082 1:1,3 0,082 1.0 25,0 5.0 9,0 4,0 1.0 в.о 7.5 1.0 Таблица 5 Наименование Содержание компонентов . мас.% п/п 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 Плавиковый шпат Ферросилиций Ферротитан Слюда Сода Сплав иттрия с кремнием Двуокись церия Мрамор - остальное Соотношение иттрия к двуокиси церия по массе Скорость коррозии, г/м2ч 25.0 5.0 8,0 3,0 25.0 25,0 5.0 8,0 6,0 1.0 7,5 1.0 5,0 8,0 4,0 1.0 7.5 1,0 до 100 7.5 1,0 до 100 до 100 1:1,3 0,082 1:1.3 0,082 1:1,3 0.082 1,0 Таблица 6 rsfc Наименование Содержание компонентоїі, мас.% п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Плавиковый шпат Ферросилиций Ферротитан Слюда Сода Сплав г.ттрия с кремнием Двуокись церия Мрамор - остальное Соотношение иттрия к двуокиси церия по массе Скорость коррозии, г/м ч 25,0 5,0 25,0 5.0 8,0 25.0 5.0 8,0 4,0 0,7 7.5 1.0 4.0 1.0 7,5 1.0 8.0 4,0 1,5 7,5 1,0 до 100 до 100 до 100 1:1.3 0.082 1:1,3 0.082 1:1.3 0.082 11 15674 12 Таблица? Количество двуокиси це- Ток. соответствующий рий, введенное в покры- протеканию водородной тие электрода, % реакции при А