Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕКТРОД ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к области ручной электродуговой сварки и наплавки и может найти применение в машиностроении для сварки или наплавки изделий из 13%-хромистых сталей, работающих в условиях высоких нагрузок, повышенного износа и коррозионного воздействия.

Известен электрод для сварки хладостойких низколегированных трубных сталей, включающий стержень из стали, содержащей углерод, марганец, кремний, хром, никель и железо, и электродное покрытие, содержащее мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, двуокись титана в виде рутила, глинозем, ферросилиций, металлический марганец, соду жидкое стекло и редкоземельные металлы в виде оксидов церия и лантана) (RU 2008130718, B23K 35/365, опубликовано 27.01.2010).

Недостатком этого электрода является невозможность его использования для сварки и наплавки 13% хромистых сталей ввиду недостаточной пластичности и ударной вязкости наплавленного металла.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является электрод, преимущественно для сварки хромистых нержавеющих сталей, включающий стержень из низкоуглеродистой нержавеющей стали марки 000X12H2, содержащей углерод, хром, кремний, марганец, никель и железо, и покрытие, содержащее кремнефторид натрия, плавиковый шпат, двуокись титана, хром, окись алюминия и мрамор. (SU 456699, B23K 35/36, опубликовано 15.01.1975).

Недостатком известного электрода является то, что при сварке известным электродом изделий из высокопрочных сталей аустенитно-мартенситного класса не удается обеспечить равнопрочность сварных соединений и основного металла, в том числе при использовании электрода для наплавки металла.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение стойкости наплавленного металла или металла сварного соединения к образованию холодных трещин и обеспечение прочностных характеристик наплавленного металла или металла сварного шва на уровне свариваемых 13%-хромистых сталей аустенитно-мартенситного класса, при сохранении высоких показателей пластичности и ударной вязкости.

Технический результат достигается тем, что электрод для ручной дуговой сварки, включающий стержень из стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, никель и железо, и покрытие, содержащее, плавиковый шпат, двуокись титана, хром и кремнефтористый натрий и мрамор, при этом сталь стержня содержит в следующем соотношении компонентов, мас.%:

а покрытие дополнительно содержит никель, молибден и оксид, по меньшей мере, одного редкоземельного металла, выбранного из группы: церий, лантан, неодим, празеодим, а также жидкое стекло калиево-натриевое при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Такое сочетание компонентов стального стержня с компонентами покрытия обеспечивает хорошую газовую защиту от окружающей атмосферы, позволяет производить сварку наиболее сложных конструкций с минимальным подогревом (не более 150°C). Низкое содержание мрамора в покрытии и углерода в проволоке позволяет получить в наплавленном металле содержание углерода до 0, 02 мас.%. Двуокись титана, которая может быть введена в виде рутила, способствует предупреждению поглощения жидким металлом водорода за счет развития металлургических реакций в сварочной ванне. Дополнительное введение в покрытие электрода никеля, приводит к получению более высокой прочности сварного соединения, а дополнительное введение в покрытие молибдена и оксидов редкоземельных металлов (церия, лантана, неодима и прозеодима) в сочетании с кремнефтористым натрием приводит к улучшению структуры и получению более высокой пластичности и ударной вязкости наплавленного металла на уровне свариваемых сталей аустенитно-мартенситного класса.

Изобретение можно проиллюстрировать следующим примером.

Были изготовлены две опытные партии электродов с использованием стержней диаметром 4 мм из сварочной проволоки марки Св01Х12Н2-ВИ, химический состав которой представлен в таблице 1. Опытные электроды были изготовлены на электродообмазочном прессе по обычной технологии, применяющейся для изготовления электродов ЦЛ51.

Сухую смесь готовили простым смешением компонентов, к которой добавляли жидкое стекло калиево-натриевое до получение нужной консистенции смеси. Содержание компонентов в покрытиях опытных электродов и стандартных электродов марки ЦЛ51 приведено в таблице 2.

С использованием опытных электродов и электродов марки ЦЛ51 были выполнены стыковые сварные соединения из пластин стали марки 06Х14Н5ДМ, содержащая, мас.%: углерод 0,03, хром 14,6, кремний 0,14, марганец 0,3, никель 5,3, медь 0,8, молибден 1,25 и железо остальное. Сварка выполнялась без предварительного и сопутствующего подогрева. Какие-либо дефекты в сварных соединениях обнаружены не были.

После проведения термообработки сварных соединений был определен химический состав наплавленного металла (см. табл.1) и вырезаны образцы для определения его механических характеристик. Результаты испытания механических свойств наплавленного опытными электродами металла по сравнению со свойствами основного металла и металла, наплавленного электродами марки ЦЛ51, приведены в таблице 3. Из представленных материалов видно, что легирование полученного покрытия при наплавке происходит как из электрода (стержень, покрытие) так и из металла, на поверхность которого наносят покрытие.

Результаты проведенных исследований подтвердили, что сварные соединения, выполненные электродами по изобретению, обеспечивают высокую стойкость против образования холодных трещин и получение прочностных характеристик металла шва, не уступающих основному металлу аустенито-мартенситного класса при сохранении высоких показателей пластичности и ударной вязкости.