Самозахисний гранульований флюс для електродугового зварювання високоміцної сталі та спосіб його одержання

Номер патенту: 29386

Опубліковано: 15.11.2000

Автори: Янг Рональд Ф., Гонсалес Джон, Кудитипуди Рао Н.

Завантажити PDF файл.

Текст

1. Самозащитный гранулированный флюс для щие компоненты, отличающийся тем, что для электродуговой сварки высокопрочной стали, уменьшения содержания диффун дирующего водофлюсующие ингредиенты которого включают окрода в сварном шве до менее 30 мм/100 г, флюсуюсиды магния и алюминия, фторид кальция, а такщие ингредиенты смешивают с 0,1 - 5,0 мас.% галоже легирующие и/или шла кообразующие, и/или генированного полимера с размером частиц 0,1 раскисляющие, и/или связующие компоненты, от30,0 мкм при следующем соотношении компонентов, личающийся тем, что для уменьше ния содержамас.%: ния диффун дирующе го водорода в сварном шве МgО 25 - 37 до менее 3,0 мл/100 г флюс со держит дополниАl2О 3 10-20 тельно галогенированный полимер с размером CaF2 20 - 32 частиц 0,1 - 30 мкм при следующем соотношении Легирующие и/или шла кообракомпонентов, мас.%: зующие, и/или раскисляющие, МgО 25-37 и/или связующие компоненты Остальное Аl2О 3 10-20 9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что полуСаF2 20-32 чают флюс сле дующего соста ва, мас.%: Галогенированный полимер 0,1 - 5,0 Na2O 0,5-2,0 Легирующие и/или шла коМgО 25 - 37 образующие, и/или раскисАl2О 3 10-20 ляющие, и/или связующие K2O 0,5-2,0 компоненты Остальное CaO 3-10 2. Флюс по п.1, отличающийся тем, что он содержит MnO До 5 компоненты в следующем соотношении, мас.%: CaF2 20 - 32 Na2O 0,5-2,0 SiO2 5 - 20 МgО 25-37 Галогенированный полимер 0,1 -5,0 Аl2О 3 10-20 10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что К2O 0,5 - 2,0 флюсующие ингредиенты и части цы полимера CaO 3-10 нагревают до температуры выше температуры MnO До 5 плавления полимера и ниже температуры испареCaF2 20 - 32 ния полимера. SiO2 5 - 20 11. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что Галогенированный полимер 0,1-5,0 флюсующие ингредиенты и частицы полимера из3. Флюс по п.1 или 2, отличающийся тем, что помельчают до порошкообразного состояния, смешилимер составляет 0,5 - 3,5 мас.%. вают с порошкообразным связующим, нагревают до 4. Флюс по любому из пп.1 - 3, отличающийся получения агломерированного материала, а затем тем, что полимер составляет 0,5 - 2,0 мас.%. распыляют материал для получения гранул флюса. 5. Флюс по любому из пп.1 - 4, отличающийся 12. Способ по любому из пп. 8-11, отличающийся тем, что в качестве полимера использован политем, что флюсующие ингредиенты смешивают с тетрафторэти лен. 0,5 - 2,0 мас.% полимера. ______________________________ C2 (54) САМОЗАХИСНИЙ ГРАНУЛЬОВАНИЙ ФЛЮС ДЛЯ ЕЛЕКТРОДУГОВОГО ЗВАРЮВАННЯ ВИСОКОМIЦНОЇ СТАЛI ТА СПОСIБ ЙОГО ОДЕРЖАННЯ 29386 Изобретение относится к получению флюсов для дуговой сварки и, в частности, к получению гранулированного флюса, подхо дяще го для электродуговой сварки под флюсом того типа, который включает в себя агломерированные или сплавленные частицы, содержащие флюсующие ингредиенты с добавками или без добавок стандартных легирующи х компонентов. Изобретение, в частности, применимо для использования с агломерированными флюсами, используемыми в электродуговой сварке под флюсом, и будет описано с конкретной ссылкой на этот способ. Однако оно имеет более широкие возможности применения и может быть использовано со сплавленными частицами флюсующих компонентов с до бавками или без добавок входящих в его состав ле гирующи х и других материалов. Кроме того, изобретение может быть с преимуществом использовано при его применении к наполняющим компонентам электродов с сердечником или к обмазочным компонентам ручных электродов для дуговой сварки под флюсом. Изобретение можно применить непосредственно к оболочке и/или к месту соединения электродов с сердечником или к прутку-сердечнику ручных электродов для дуговой сварки под флюсом. Оно применимо, в частности, к сварке высокопрочных низколеги рованных сталей, таких марок стали, как НУ-80, НУ-100 и даже НУ-130, и будет описано с конкретной ссылкой на флюсы такого типа, которые используются для сварки этих высокопрочных, низколегированных сталей, хо тя не ограничивается каким-либо конкретным типом флюса. Однако изобрете ние относится к уменьше нию содержания диффун дирующе го водорода до уровней, приближающи хся к значению менее чем 3,0 мл/100 г наплавленного металла (далее "мл/100 г"). Ме таллы с минимальным значением предела текучести более 102.000 фунтов/дюйм должны иметь по техническим условиям менее чем 3.0 мл/100 г и предпочти тельно менее чем 2.0 мл/100 г. Такой пониженный уровень диффундирующего водорода является самым важным фактором при сварке высокопрочных, низколегированных сталей, имеющи х предел текучести больше 80.000 фунтов/дюйм . Высокопрочные, низколегированные стали известны своей высокой ударной вязкостью, особенно при низких температурах, и и х ши роко применяли при изготовлении криогенных сосудов и крупного транспортного оборудования, прежде всего железнодорожных вагонов, надводных кораблей и подводных лодок. Эти сосуды сделаны из листов высокопрочных, низколегированных сталей, сваренных вместе для образования сборных конструкций. Стало уже аксиомой, что та кие сварные соединения должны характеризоваться низким содержанием диффун дирующе го водорода, чтобы предотвратить вызванное водородом растрескивание. Изобрете ние относится к усовершенствова нию стандартного агломерированного или сплавленного флюса, используемого для электродуговой сварки под флюсом мягкой стали и высокопрочных, низколегированных ста лей. Изобретение можно применить к любому процессу дуговой сварки под флюсом, где требуется уменьшение содержания диффун дирующего водорода, такому как сварка мягких сталей, особенно толстых листов мягкой стали, как это делается в импортных конструкциях для буровых платформ в открытом море. При использовании дуговой сварки под флюсом для высокопрочной стали высокие скорости наплавления и высококачественное сваривание влечет за собой использование специфических флюсов, которые имеют тенденцию к достижению низкого уровня содержания диффун дирующего во дорода, измеренного с помощью стандартного, принятого "Америкен Велдинг Сосайети" (Американское общество сварки) метода определения водорода, обозначаемого как AWS A4.3 (1986). В прошлом эти флюсы при нормальных условиях приводили к уровню содержания диффундирующе го водорода в сварном шве между 5.0 и 10.0 мл/100 г; однако такие флюсы при дуговой сварке приводили к содержанию диффун дирующе го водорода более 3.0 мл/100 г. Та кой уровень содержания диффун дирующе го водорода может быть приемлем при пределе те кучести ста ли равном 80.000 фун тов/дюйм при использовании соответствующе го контроля технологического процесса. Однако сейчас действуют те хнические условия, требующие существенно менее низкого содержания диффун дирующе го водорода, чтобы предотвратить вызванное водородом растрескивание сварного шва или зоны термического влияния (ЗТВ). Кроме того, в ста диях с более высокой прочностью изготовители требуют, чтобы содержание диффундирующего водорода в получаемом сварном шве было меньше чем 2.0 мл/100 г. Таких уровней содержания при дуговой сварке под флюсом достичь крайне трудно, если даже совсем невозможно, учитывая окружающие условия, при которых осуществляется такая сварка, и эффект содержания влаги в воздухе, где осуществляется сварочная операция. Следовательно, существует потребность во флюсе для дуговой сварки, который снизил бы содержание диффун дирующе го водорода в получаемом в результате свар ном шве до уровня менее чем 3.0 мл/100 г и предпочтительно менее чем 2.0 мл/100 г, особенно при сварке более высокопрочных металлов, таких как стали НУ-100 и НУ-130. До сих пор применявшиеся флюсы не могли выполнить эту задачу с экономической точки зрения и многократно испытывались в различных средах при использова нии технологий дуговой сварки под флюсом. Известен самозащитный гранулированный флюс для электродуговой сварки высокопрочной ста ли, флюсующие ингредиенты которого включают оксиды магния и алюминия, фто рид кальция, а также леги рующие, и/или шла кообразующие, и /или раскисляющие, и /или свя зующие компоненты. Указанный флюс является наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков и дости гаемому те хническому результату, в свя зи с чем он выбран в качестве прототипа. Однако известный флюс в соответствии с указанным решением не позволяет при электродуговой сварке уменьшить количество диффундированного водорода в получаемом сварном шве или сварном изделии, что приводит к растрескиванию сварного шва или зоны термического влияния. 2 29386 В основу изобретения поставлена задача создать такой самозащитный гранулированный флюс для электродуговой сварки, в кото ром за счет снижения содержания диффун дирующего водорода в сварном шве, предпочти тельно изделий из высокопрочных сталей, предотвратить вызванное водородом растрескивание сварного шва или зоны термического влияния. Поставленная задача достигается благодаря тому, что самозащи тный гранулированный флюс для электродуговой сварки высокопрочной стали, флюсующие ингредиенты которого включают оксиды магния и алюминия, фторид кальция, а также легирующие, и/или шлакообразующие, и/или раскисляющие, и/или связующие компоненты, согласно изобретению для уменьше ния содержания диффун дирующе го водорода в сварном шве до менее 3,0 мл/100 г флюс со держит дополнительно галогенированный полимер с размером частиц 0,1 - 30 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: МgО 25 - 37 Аl2О 3 10-20 CaF2 20 - 32 Галогенированный полимер 0,1 -5,0 Легирующие, и/или шлакообразующие, и/или раскисляющие, и/или связующие компоненты Остальное Кроме того, согласно изобретению флюс содержит компоненты в сле дующем соотношении, мас.%: Na2O 0,5 - 2,0 МgО 25 - 37 Аl2O 3 10-20 К2O 0,5 - 2,0 CaO 3-10 MnO До 5 CaF2 20-32 SiO2 5 - 20 Галогенированный полимер 0,1-5,0 Кроме того, согласно изобретению полимер составляет 0,5 - 3,5 мас.%. Кроме того, согласно изобретению полимер составляет 0,5 - 2,0 мас.%. Кроме того, согласно изобретению в качестве полимера использован политетрафторэтилен. Кроме того, согласно изобретению частицы флюса агломерированы. Кроме того, согласно изобретению частицы флюса представляют собой сплавленную массу. В соответствии с изобретением разработан гранулированный флюс, подхо дящий для электродуговой сварки, содержащей частицы составных флюсующих ингредиентов, с добавкой или без добавки легирующи х компонентов, и галогенированный полимер в качестве восстановителя для диффун дирующего во дорода в наплавленном металле и, в частности, фторированный полимер. На практике полимер включает в себя политетрафторэтилен, который смешивают с флюсующими частицами. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения полимер покрывает поверхность флюсующи х частиц и частиц политетрафторэтилена до температуры выше температуры плавления политетрафторэтилена, но ниже его температуры испарения. В этом пред почти тельном способе для соединения фторированного полимера с флюсующи ми части цами, называемом агломерация, фто рированный полимер расплавляется и покрывает поверхность флюсующи х частиц. Следовательно, когда флюс используют повторно, фто рированный полимер остается вместе с флюсующи ми части цами. Если полимер не агломерируется на флюсующих частицах, то полимерный порошок может отделяться от флюсующи х частиц, особенно в процессе использования; однако преимущества полимера, заключающиеся в восстановлении водорода, все-таки сохраняются. Известен также способ получения самозащитного гранулированного флюса для электродуговой сварки высокопрочных сталей, при котором выбирают флюсующие ингредиенты, включающие оксиды магния и алюминия, фторид кальция, а также легирующие, и/или шлакообразующие, и/или раскисляющие, и/или связующие компоненты. Указанный способ как наиболее близкий к заявляемому по сово купности существенных признаков и достигаемому техническому результату выбрано в качестве прототи па. Однако на основании этого способа при получении самозащитного гранулированного флюса не удается получить его способным уменьшать диффун дирующий водород в получаемом сварном шве или сварном изделии, что приво дит к возможности воз никновения растрескивания сварного шва. В основу изобретения поставлена также задача создать такой способ получения самозащитного гранулированного флюса для электродуговой сварки, при кото ром за счет снижения содержания диффун дирующе го водорода в свар ном шве, предпочтительно изделий из высокопрочных сталей, предотвратить вызванное водородом растрескивание сварного шва или зоны термического влияния. Поставленная задача решается благо даря тому, что в способе получения самозащитного гранулированного флюса для электродуговой сварки высокопрочных сталей, при котором выбирают флюсующие ингредиенты, включающие оксиды магния и алюминия, фторид кальция, а также легирующие, и/или шлакообразующие, и/или раскисляющие, и/или связующие компоненты, согласно изобретению для уменьшения содержания диффун дирующего водорода в сварном шве до менее 30 мм/100 г, флюсующие ингредиенты смешивают с 0,1 - 5,0 мас.% галогенированного полимера с размером частиц 0,1 - 30,0 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: МgО 25 - 37 Аl2О 3 10-20 CaF2 20 - 32 Легирующие, и/или шлакообразующие, и/или раскисляющие, и/или связующие компоненты Остальное Кроме того, в соответствии с заявляемым способом получают флюс сле дующего состава, мас.%: Na2O 0,5 - 2,0 МgО 25 - 37 3 29386 Аl2О 3 10-20 K2O 0,5 - 2,0 CaO 3-10 МnО До 5 CaF2 20 - 32 SiO2 5 - 20 Галогенированный полимер 0,1 - 5,0 Кроме того, в соответствии с заявляемым способом флюсующие ингредиенты и части цы полимера нагревают до температуры выше температуры плавления полимера и ниже температуры испарения полимера. Кроме того, в соответствии с заявляемым способом флюсующие ингредиенты и части цы полимера измельчают до порошкообразного состояния, смешивают с по рошкообразным связующим, нагревают до получения агломерированного материала, а затем распыляют материал для получения гранул флюса. Кроме того, в соответствии с заявляемым способом флюсующие ингредиенты смеши вают с 0,5 - 2,0 мас.% полимера. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения флюсующие ингредиенты смешивают со стан дартным связующим веществом, таким как силикат натрия и/или силикат калия. Затем эту смесь нагревают до те х пор, пока силикат или силикаты не отвердеют и не свяжут различные флюсующие ингредиенты в относительно крупные куски материала. Затем куски измельчают до требуемых размеров, чтобы получить агломерированные флюсующие части цы, связанные вместе с нерастворимыми силикатами. Эти частицы соединяют со фторированным полимером в соответствии с изобретением, либо смешивая частицы, либо смешивая частицы и нагревая их для покрытия поверхности флюсующих частиц слоем полимера. Для то го что бы получить флюс сп лавленного ти па, флюсующие ингредиенты можно тонко помолоть, смешать вместе и нагреть до температуры выше температуры плавления компонентов, после чего мате риал оставляют охлаждаться и затвердевать. Затем затвердевшую массу измельчают до требуе мого размера гранул. Эти гранулированные частицы смешивают с полимером, чтобы получить гранулированный флюс для дуговой сварки в соответствии с изобрете нием. Целесообразно, чтобы полимер покрывал поверхность флюсующи х частиц для предотвраще ния их разделения. В соответствии с другой отличительной особенностью изобретения фторированный полимер соединяют с флюсующи ми части цами в количестве, обеспечивающем наличие 0.10-5.0 вес.% полимера от общего веса флюса. Предпочти тельно этот интервал составляет 0.5-3.5 вес.% полимера от веса флюса. Если процентное содержание полимера во флюсе уве личивается, то количество диффун дирующе го водорода уменьшается. Фактически после достижения уровня приблизительно 1.0 мл/100 г не наблюдается дальнейшего уменьшения количества водорода, регистрируемого измерительными приборами. В соответствии с предпочти тельным вариантом осуществления изобретения флюсующие частицы, с кото рыми соединяют полимер, включают в себя стандартные флюсующие ингредиенты, использующиеся для сварки мягких сталей, когда требуется низкое содержание диффун дирующе го водорода, и для сварки высокопрочных, низколегированных сталей, таких как НУ-80 -НУ-130; причем эти флюсующие компоненты в предпочтительном варианте осуществления изобретения включают в се бя оксид магния в пределах 25.0-37.0 вес.%, оксид алюминия - 10.0-20.0 вес.% и фторид кальция - 20.032.0 вес.%. Наряду с этими основными ингредиентами обычно предусматривается включение оксида натрия, оксида калия, оксида кальция, диоксида кремния и оксида магния для получения требуе мой флюсующей системы для дуговой сварочной операции под флюсом. Конечно, соответствующие раскислители и леги рующие компоненты могли бы быть включены во флюсующие ингредиенты частиц. Частицы ингредиентов могут быть образованы различными материалами, которые применяются как в агломерированном флюсе, так и в сплавленном флюсе для дуговой сварки под флюсом. Изобретение относится не к формованию флюсующи х частиц, а к использованию таких частиц в комбинации с галогенированным полимером, таким как фто рированный полимер, применяющемся с целью уменьше ния количества диффун дирующего водорода до низкого уровня менее 3 мл/100 г при сварке высокопрочных, низколегированных сталей. Кроме того, эти низкие уровни содержания водорода можно получить при наличии значительного количества влаги в воз духе окружающе го пространства, где осуществляется сварочная операция. Таким образом, заявляемое изобретение позволяет разработать флюс, описанный выше, причем этот флюс можно использовать применительно к сварке высокопрочных сталей, та ких, как стали марок НУ-80, НУ-100 и НУ-130, в которых растрескивание под влиянием водорода более широко распространено и его необходимо устранить за счет уменьшения содержания диффун дирующего во дорода до очень низкого уровня. На чертеже представлен график, иллюстрирующий влияние повышенного процентного содержания фторированного полимера во флюсе для дуговой сварки на количество диффундирующего водорода в наплавленном металле. Предпочти тельные варианты осуществления изобретения. Современная тенденция в области промышленного производства стали состоит в использовании высокопрочных сталей для уменьше ния толщи ны листа. Поскольку более высокопрочные стали более склонны к водородному охрупчиванию, то требуется очень низкое содержание диффун дирующего во дорода в наплавленном металле. Низкое содержание водорода становится решающим факто ром в промышленности независимо от того, какой сварочный процесс используется и какая сталь сваривается. При любой заданной прочности листа тенденции к появлению вызванного наличием водорода растрескивания возрастает при уве личении уровня содержания диффундирующе го водорода. Следовательно, уменьшение диффун дирующе го водорода необходимо для дуговой сварки и становится более настоятельным требованием при возрастании прочности стали. Это справедливо даже тогда, когда для сниже 4 29386 ния тенденции к растрескиванию используют изменение следующи х факторов: толщина листа, конструкция, окружающие условия, параметры сварки, такие как температура предварительного нагрева и послесварочная обработка. Было обнаружено, что использование галогенированного, т.е. фто рированного полимера, такого как политетрафторэти лена или для агломерированного, или для сплавленного флюса для дуговой сварки, уменьшает содержание диффун дирующе го водорода в получаемом наплавленном металле. Полимер может быть либо смешан с гра нулированным флюсом или более целесообразно сплавлен или агломерирован с индивидуальными частицами или гранулами во флюсе для более удобного хранения, поставки, использования и повторного использования флюса. Фторированный полимер добавляют к базовому нейтральному флюсу, кото рый имеет следующий состав: Компонент Вес.% Na2O 0,5-2,0 МgО 25,0-37,0 Аl2О 3 10,0-20,0 K2O 0,5-2,0 CaO 3,0-10,0 MnO x 5,0 макс. CaF2 20,0-32,0 SiO2 5,0-20,0 Базовый флюс - стандартный агломерированный флюс для дуговой сварки, который формуется с подхо дящим связующим веществом в соответствии со стандартными технологиями получения агломерированного флюса. Изобретение может быть использовано с различными флюсами, т.е. основными, кислыми и нейтральными. Базовый флюс обычно применяют для дуговой сварки листов из высокопрочной, низколегированной стали. При использовании этого флюса содержание диффундирующего во дорода обычно лежит между 3-5 мл/100 г и зависит главным образом от количества влаги во флюсе и от количества влаги в сухом воздухе окружающе го пространства, где осуществляется сварочная операция. Среди компонентов, указанных в базовом флюсе, основными элементами являются: оксид магния, оксид алюминия и фто рид кальция. Другие материалы используют в предпочтительном варианте осуществления изобрете ния. Мо гут быть существенны различные изменения основных компонентов и остальных компонентов, так как изобретение относится к концепции добавления фто рированного полимера к флюсующим частицам для уменьшения количества диффундирующего водорода в получаемом сварном шве. Пример изобретенного флюса. Компонент Вес.% MgO 25,0-37,0 Al2O 3 10,0-20,0 CaF2 20,0-32,0 (CF2)n 0,10-3,0 Компоненты шла ка, сплавы и связующее вещество Остальное Пример был подготовлен с различным процентным содержанием фторированных полимеров, что бы получить результаты, приведенные в табл.1. Содержание диффун дирующе го водорода было резко уменьшено ниже уровня, по крайней мере приблизительно 5.0 мл/100 г, ха рактерного при использовании базово го флюса. 0.5-2.0% полимерных частиц смеши вали с частицами флюса после того, как части цы флюса формовали в соответствии со стандартной практикой. Содержание диффун дирующе го водорода лежало в пределах ограниченного техническими условиями уровня не более 2.0 мл/100 г. Данные табл.1 указывают на то, что полимерные части цы уменьшают содержание диффун дирующе го водорода. Для то го что бы проверить это наблюдение, были проведены дополнительные испытания, результаты которых приведены в табл.2. При включении 1.5% частиц политетрафторэтилена, имеющих размеры в общих пределах 0.10-30 мкм, в базовый флюс даже безо всяких изменений его состава содержание диффун дирующе го водорода было уменьше но до 1.26 мл/100 г. Это испытание подтвердило результа ты, показанные в табл.1, т.е. добавление фто рированного полимера приводит к более низкому содержанию диффун дирующе го во дорода в наплавленном металле. В табл. 2 проиллюстрировано испытание, выполненное на стандартном агломерированном флюсе того типа, который используется для высокопрочных, низколегированных ста лей и продается в конструкции с испытанным базовым флюсом. Этот коммерческий флюс привел к содержанию диффун дирующе го во дорода в направленном металле 5.10 мл/100 г. Этот уро вень содержания водорода отчасти подобен содержанию водорода, полученному в испытаниях с базовым флюсом без полимера. Несколько испытаний подтверждают преимущества и усовершенствования, являющиеся следствием изобретения. На основе приведенных выше примеров было обнаружено, что частицы политетрафторэтилена, смешанные с частицами стандартного флюса, имеют тенденцию к разделению в процессе поставки, манипуляций, сварки и повторного использования. Поэтому теперь полимерный порошок вводят во флюс посредством нагревания смеси, состоящей из частиц флюса и частиц полимера, до температуры выше температуры плавления полимера, но ниже его температуры испарения. Таким образом, смесь перемешивают и нагревают либо отдельными порциями, либо в непрерывном режиме при температуре выше температуры плавления фторированного полимера, но ниже температуры испарения полимера. Этот процесс нагрева приводит к тому, что полимер покрывает поверхность флюсующи х частиц так, что последующие поставка, всевозможные манипуляции с флюсом, сварка и повторное использование флюса не вызывают отделения полимера от поверхности гранулированных частиц флюса. Испытание, демонстрирующее упомянутый процесс нагрева, использующийся для покрытия полимером поверхности флюсующи х частиц, приведено в табл.3 и обозначается как "агломерированная смесь". Полученный этим способом флюс ха рактеризовался уровнем содержания диффундирующе го водорода 2.13 мл/100 г, в то время как 5 29386 флюсы с части цами политетрафторэти лена, которые просто смешивали с флюсующи ми частицами, привели к уровню содержания водорода 1.90 мл/100 г. В табл.3 показано влияние агломерирования полимера на частицах флюса. Сухое смешение 2% полимера с части цами флюса приводит к содержанию диффун дирующего во дорода 1.90 мл/100 г. Агломерирование той же самой смеси приводит к содержанию диффун дирующе го водорода 2.13 мл/100 г. Эти резуль та ты в общем те же самые и показывают, что частицы флюса можно покрыть полимером для улучше ния физических ха рактеристик по лучае мого в ре зуль та те гра н улированного флюса для дуговой свар ки под флюсом без изменения в за метной сте пени эффекти вности частиц полимера. Изобретение может быть использова но с други ми шлаковы ми системами различных флюсов для дуговой свар ки под флюсом, та ких как флюсы обще го назначения, для свар ки с уп рочнением повер хности и для свар ки тр уб. Дуговая сварка под флюсом в большинстве случаев приводит к уровню содержания диффундирующе го водорода 5-10 мл/100 г наплавленного металла даже при использовании флюсов, предназначенных для уменьшения содержания диффун дирующего водорода. Количество водорода изменяется при изменении содержания влаги в ок ружающем воздухе. При использовании высокоосновного флюса достижимое содержание диффундирующе го водорода для дуговой сварки имеет типичное значение около 5 мл/100 г. Этот основной флюс имеет показатель основности примерно 3. Таким образом, наплавленный металл ха рактеризуется низким содержанием кислорода, что способствуе т получению более высокого значения ударной вязкости это го металла. Итак, изобретение относится к использованию высокоосновного флюса, который уменьшает содержание кислорода, вместе с части цами политетрафторэтилена для еще больше го уменьше ния содержания диффун дирующего во дорода в наплавленном металле. При использовании способа агломерации или нагревания получаемый в результа те флюс более стабилен в физическом смысле и полимер остается на частицах флюса в соответствии с требуе мой схе мой распределения. Полимер не отделяется от частиц флюса. В соответствии с изобретением полимер добавляют в количестве приблизительно 0.10-5.0 вес.% от веса флюса. Флюс может быть либо агломерирован в соответствии со стандартной практикой, либо сплавлен в соответствии со стандартной практикой. Новый гранулированный флюс, который предпочтительно является высокоосновным флюсом, получается с помощью формования частиц флюса из составных ингредиентов флюса. Эти флюсующие частицы могут вк лючать в себя сплавы или другие элементы. Тонко помолотые частицы фто рированных полимеров смешивают с флю сующи ми частицами. На практи ке размеры этих частиц составляют 0.10-30 мкм, однако можно использовать частицы любого размера лишь бы осуществить отвечающее тре бованиям перемешивание. Эта смесь представляет собой флюс, который уменьшает количество диффун дирующе го водорода. В соответствии с другой отличительной особенностью изобретения смесь нагревают до температуры выше температуры плавления полимера, но ниже температуры его испарения, чтобы позволить полимеру прилипнуть к поверхности частиц, образующи х базовый флюс. В предпочтительном варианте осуществления изобрете ния частицы базового флюса получают в соответствии со стандартными технологиями производства агломерированного флюса, включающи ми смешивание флюсующих ингредиентов в порошкообразной форме со связующим веществом, та ким как силикат натрия и/или силикат калия, сплавление порошкообразных ингредиентов в агломерированный материал и затем измельчение агломерированного материала во флюсующие частицы, к которым примеши вают частицы политетрафторэтилена. В предпочтительном варианте осуществления изобретения базовый флюс нагревают до такой температуры, чтобы обеспечить требуе мые свойства низкого содержания влаги в по лучаемом в результате флюсе. Окружающие условия могут оказать влияние на уровень содержания диффундирующего во дорода в сварных соединениях, полученных с помощью процесса дуговой сварки под флюсом, так же как с помощью других сварочных процессов. Для того чтобы прове рить действие окружающих условий на полимерсодержащий флюс, бы ли накоплены данные за несколько дней, кото рые значительно отличались по окружающим условиям. Использованный флюс содержал 3% полимера в агломерированном виде. Относительная влажность изменялась в интервале 35-62%. Содержание диффун дирующе го водорода изменялось между 1.53 мл/100 г и 2.40 мл/100 г в прямой зависимости от влажности. Ре зультаты сви детельствуют о том, что уровень содержания влаги в воздухе в процессе сварки оказывал минимальное воздействие на получаемый в результате уровень диффундирующе го водорода. Испытания с флюсами, которые не содержали полимер, дали значения, колеблющиеся в пределах от 5 до 10 мл водорода на 100 г наплавленного металла для тех же самых относительных изменений в окружающи х условиях. Та ким образом, усовершенство вание, являющееся результатом использования изобретения - существенное. По экономическим соображениям применяется максимум около 5% полимера. Выше этого количества, как показано на чертеже, достигнуто небольшое уменьшение детектируемого водорода. Однако изобрете ние нельзя аннулировать простым добавлением больше го объема относительно дорого го порошка полимера. Такие добавки дают аналогичные результаты тем же самым путем, что и изобретение. 6 29386 Таблица 1 Диффундирующий водород Флюс AWS A4.3 (66)* Базовый + 0,5% (CF2)n 2,0-1,7мл/100г Базовый + 1,0%(CF2)n 1,7-1,4 Базовый + 2,0% (CF2)n 1,1-0,9мл/100г *При 20 крупинках влаги на фунт сухого воздуха. Таблица 2 Диффундирующий водород Флюс AWS A4.3 (86)* Базовый 1,26мл/100г Флюс коммерческого базового типа 5,10мл/100г * При 22 крупинках влаги на фунт сухого воздуха. Таблица З Диффундирующий водород Флюс AWS A4.3 (86)* Базовый флюс 4,98мл/100г Базовый флюс + 2% (CF 2)n перемешанная смесь 1,90мл/100г Базовый флюс + 2% (CF 2)n агломерированная смесь 2,13мл/100г Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 7

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Self-protected granulated flux foe electric arc welding of high-strength steel and method of its producing

Автори англійською

Gonzales John, Kuditipudi Rao N., Young Ronald F.

Назва патенту російською

Самозащитный гранулированный флюс для электродуговой сварки высокопрочной стали и способ его получения

Автори російською

Гонсалес Джон, Кудитипуди Рао Н., Янг Рональд Ф.

МПК / Мітки

МПК: B23K 35/362, B23K 35/40

Мітки: сталі, самозахисний, зварювання, одержання, спосіб, високоміцної, електродугового, флюс, гранульований

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-29386-samozakhisnijj-granulovanijj-flyus-dlya-elektrodugovogo-zvaryuvannya-visokomicno-stali-ta-sposib-jjogo-oderzhannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Самозахисний гранульований флюс для електродугового зварювання високоміцної сталі та спосіб його одержання</a>

Подібні патенти