Розробка низьководневих зварювальних флюсів марганцевосилікатного типу

 

Таблиця 1

Вміст дифузійного водню в наплавленому металі при зварюванні під марганцевосилікатними флюсами різної технології виготовлення

 

Ця залежність представлена на мал. 4.

 

Визначення вмісту водню в металі шва, що викликає утворення пор, при зварюванні під марганцевосилікатними плавленими флюсами.

Вміст водню у швах при зварюванні під флюсами АН-348А, АН-60 і дослідним флюсом № 1 збільшували за рахунок введення різної кількості іржі в канавки на зразках і вивідних планках до появи пор у швах. Вміст дифузійного водню в металі шва визначали хроматографічним методом за ГОСТ 23338-91. Методика підготовки і проведення дослідів збігається з описаною вище. Вміст залишкового водню в зварних швах визначали методом газової хроматографії при температурі десорбції 800оС. Результати аналізу приведено в табл. 2.

З таблиці 2 видно, що вміст водню в зварному шві, при якому починають утворюватися пори, для всіх трьох флюсів однаковий і складає 12 – 14 см3/100 г металу шва, що співпадає із розчинністю водню в дельта-залізі при температурі плавлення і тиску 1 атм. Для оцінки стійкості зварних швів проти утворення пор при зварюванні низьковуглецевих і низьколегованих сталей відповідними дротами під плавленими марганцевосилікатними флюсами можна використовувати різницю між вмістом водню у шві, що викликає утворення пор (12 см3/100 г), і фактичним вмістом водню в металі шва.

 

Таблиця 2

Вміст водню в металі шва при зварюванні під флюсом

 

Розробка низьководневих зварювальних флюсів на основі шлакових корок.

Для оцінки придатності шлакових корок трубозварювального виробництва до використання при виготовленні низьководневих зварювальних флюсів було проведено дослідження змін хімічного і фазового складу флюсу, що відбуваються в процесі зварювання. В результаті протікання реакцій взаємодії між металевою, газовою і шлаковою фазами при зварюванні в шлаковій корці незначно знижується вміст фторида кальцію, фосфору, сірки, оксиду кремнію й оксиду марганцю, а також збільшується концентрація оксиду заліза й оксиду кальцію в порівнянні з вихідним флюсом. За більшістю компонентів шлакові корки відповідають вимогам до хімічного складу вихідних флюсів. Однак вміст оксиду заліза в шлаковій корці перевищує припустимий для марганцевосилікатних флюсів (не більше 2%). Додаткове дослідження показало, що шлакові корки містять металеві краплі, які враховуються при аналізі у вигляді оксиду заліза. Фактичний вміст оксиду заліза в шлаковій корці складає 2 – 3%.

Дослідження будови і фазового складу шлакової корки флюсу АН-60, виконане методами ДТА- і рентгенструктурного фазового аналізу, показало, що шлакова кірка містить склоподібну і кристалічну складові. Остання складається з альфа – SiО2, тефроіту 2MnO-SiО2 і складних силікатів (Fe, Ca, Mn) SiО3 – типу бустаміту.

На підставі проведених досліджень було зроблено висновок про те, що в процесі зварювання не відбувається істотних змін у будові і складі флюсу, які б виключали можливість застосування

шлакових корок при виготовленні низьководневих флюсів без повторного переплавлення в печі.

Дослідні флюси № 1 і № 2, виготовлені із шлакових корок флюсу АН-60 і суміші флюсів АН-60 + АН-67А відповідно, що утворюються при зварюванні труб на Харцизькому трубному заводі, були випробувані при зварюванні в порівнянні з флюсом АН-60 і марганцевосилікатним плавленим флюсом G-60 виробництва фірми KOBE Steel, Японія. Для випробувань брали сталь 09Г2 товщиною 14 мм і дріт KD-50 (типу Св-10Г2)  (виробництва KAWASAKI Steel, Японія) діаметром 4 мм. Виконували двосторонній симетричний шов на постійному струмі зворотної полярності. Режим зварювання: Ізв = 650-700 А, Uд = 36-38 В, Vзв = 24 м/год.

Дослідні флюси №1 і №2 забезпечують добре формування зварних швів. Ударна в'язкість металу шва при зварюванні під ними вища за рахунок меншого забруднення зварних швів неметалевими включеннями і нижчого вмісту газів (табл. 3). Розробленим низьководневим дослідним флюсам № 1 і № 2 присвоєно марки АН-60СМ і АН-68СМ відповідно.

Розроблено промислову технологію виготовлення низьководневих зварювальних флюсів на основі переробки шлакових корок трубозварювального виробництва, яка включає очищення шлакової корки від часток флюсу, великих металевих предметів, двостадійне дробіння на щоковой і валковій дробарці, магнітну сепарацію металевих крапель і окалини, розсів на ситі бурат чи грохоті і сушіння в печі барабанного типу. На підставі виданих рекомендацій з вибору технологічного устаткування створені ділянки по виробництву флюсів АН-60СМ і АН-68СМ на Харцизькому і Новомосковському трубних заводах. Флюс

 

Таблиця 3

Показники якості зварних швів при зварюванні під флюсом

 

АН-60СМ (ТУУ 05416923. 013-96) випробуваний при зварюванні різних виробів і впроваджений при зварюванні побутових газових балонів на Харцизькому трубному заводі і Дружковському заводі газової апаратури, колес на Кременчуцькому колесному заводі замість суміші флюсів АН-348А і АНК-3, що використовувалася там. Флюс АН-60СМ допущений Річковим Регістром до застосування при зварюванні сталей категорії B по категорії II зварювальних матеріалів на Київському суднобудівельно-судноремонтному заводі. Сполучення флюсу АН-60СМ і дроту Св-10ГН відповідає категорії 3Y і допущено Морським Регістром Судноплавства до застосування при зварюванні сталей категорії Д-40.

На основі шлакових корок суміші