Электроды с кислым покрытием

Электроды с кислым покрытием (вид А по ГОСТ 9466—75, марки СМ-5, ЦМ-7, МЭЗ-04). Основу шлака кислого покрытия составляют руды железа и марганца (гематит, марганцевая руда), и также алюмосиликаты (гранит, полевой шпат). Газовая защита обеспечивается за счет использования органических составляющих. Для раскисления шлака и металла сварочной ванны в покрытия вводят ферромарганец.

Наиболее полно вопросы металлургии сварки изучены для электродов ЦМ-7. Состав покрытия электродов ЦМ-7: 33 % гематита; 32 % гранита; 30 % ферромарганца среднеуглеродитого; 5 % крахмала; жидкого стекла 25—30 % массы сухой шихты. Электродный стержень — низкоуглеродистая проволока Св-08 А и Св-08 (ГОСТ 2246—70).

Образующийся при сварке углеродистых сталей электродами ЦМ-7 шлак содержит большое количество оксидов марганца и железа (табл. 6.1), а газовая фаза характеризуется относительно высоким содержанием водорода и оксида углерода (табл. 6.2).

Таблица 6.1. Химический состав шлаков, образующихся при сварке низкоуглеродистой стали электродами различных марок, %

Вид покрытия,
марка электрода

SiO2

TiO2

Al2O3

СаО

МnО

FeO

MgO

Na2O
+K2O

Другие

Основность
BL

Кислое, ЦМ-7

37,2

3,1

1,6

29,8

15,9

4,0

3
Fe2О3

1,37

Основное, ЦУ-1

26,4

3,1

10,1

43,5

4,3

2

2,6

9,5 CaF2

1,78

Рутиловое, ЦМ-9

27,2

43,2

5,2

0,3

14,7

3,7

2,2

3

2,2 MgO

0,34

*Содержание серы и фосфора каждого не более 0,016%.
** BL = ∑RO/(SiО2 + .ТiO2), ∑RO — сумма основных оксидов.

Таблица 6.2. Состав газов, выделяющихся при сварке электродами, % об.

Вид покрытия, марка электрода

СО

СО2

Н2

Н2О

О2

СnHm

Кислое, ЦМ-7

47,6

4,7

39

6 2

0 6

1,9

Основное, ЦУ-1

62,9

20,4

5,2

10,5

0,2

0,8

Шлаки и газы, формирующиеся при сварке электродами с кислым покрытием, обеспечивают достаточную защиту металла сварочной ванны от атмосферы воздуха; содержание азота в металле шва не превышает 0,02 % (табл. 6.3). По своему составу (табл. 6.4) металл шва представляет собой полуспокойную сталь с повышенным, по сравнению с исходной концентрацией, содержанием кислорода и азота. Содержание водорода в металле шва 20—25 см3/100 г металла.

Таблица 6.3. Содержание кислорода и азота в металле шва при сварке низкоуглеродистых сталей электродами различных марок

Анализируемый
материал

Марка
электрода

Кислород, %

Азот, %

общий

в виде FeO

Проволока Св-08
Металл шва
   То же
   » »

-
ЦМ-7
ЦУ-1
ЦМ-9

0,020
0,101
0,020
0,109

-
0,0271
0,0165
0,034

0,004
0,020
0,018
0,020

Таблица 6.4. Химический состав и механические свойства металла шва

Марка
электрода

Химический состав, % (основа - железо)

Механические свойства

С

Si

Mn

σт,МПа

Σв,МПа

Σ, %

KCU,МДж/м2

+ 20ºС

- 40ºС

ЦМ-7

0,10

0,03

0,50

360

480

22

1,0

0,4

СМ-5

0,12

0,05

0,75

320

460

25

1,2

0,8

УОНИ-13/45

0,10

0,25

0,65

360

480

28

2,2.

1,6

СМ-11

0,10

0,20

0,65

360

480

28

2,2

1,6

ЦУ-1

0,10

0,42

1,21

360

520

28

2,3

АНО-5

0,08

0,12

0,70

350

470

25

1,4

0,8

АНО-З

0,08

0,10

0,70

380

480

25

1,5

1,0

ОЗС-4

0,10

0,25

0,55

390

480

23

1,2

0,8

ЦМ-9

0,12

0,25

0,60

420

520

23

1,1

ОМА-2

0,12

0,12

0,30

460

19

ВСЦ-2

0,10

0,20

0,45

370

470

28

0,9

Примечание. Содержание серы и фосфора в зависимости от марки электрода каждого не более 0,03—0,05 %.

Повышенная окисленность металла шва при сварке электродами с кислым покрытием обусловлена наличием в покрытии руд. Например, в покрытии электродов ЦМ-7 — гематита, который в процессе нагрева диссоциирует по реакции

6Fe2О3 →4Fe3О4 + О2

(упругость диссоциации Fe2О3 при температуре 1383 °С составляет 21 кПа, а при 1452 °С — 100 кПа.

Образующийся киелород окисляет ферромарганец покрытия:

 2Mn + О2 = 2MnO; 3Fe + 2О2 = Fe3О4.

При расплавлении покрытия в процессе формирования шлака развиваются также реакции непосредетвенного взаимодействия Fe3О4 в Мn:

[Мп] + (Fe3О4) = (МnО) + 3 (FeO);
[Мn] + (FeO) = (MnO) + [Fe ].

В результате развития этих реакций значительная часть марганца  окисляется и  переходит в шлак, чатсь его теряется вследствие испарения.

Образующийся монооксид железа перераспределяется между шлаком и металлом сварочной ванны, вследствие чего концентрация кислорода в металле возрастает.

Содержание оксидов железа в шлаке электродов ЦМ-7 ниже стехиометрического состава соединения FeO·SiO2. Это значительно снижает активность оксидов железа в шлаке и, как следствие, понижает чувствительность покрытий к различного рода кислородосодержащим загрязнениям на свариваемых кромках (ржавчине, окалине). Возможность получения качественного соединения при небольшом содержании ржавчины в стыке — преимущество электродов с  кислым покрытием. Благодаря наличию оксидов железа шлак хорошо покрывает капли электродного металла и сварочную ванну (оксиды железа снижают межфазные натяжение на границе шлак-металл).

Поэтому при удалении дуги, когда ухудшается газовая защита, шлаки обеспечивают хорошую защиту расплавленного металла от воздуха и, в частности, от азота. Что снижает вероятность образования пор из-за азота. При сварке электродами этого типа в металле шва наблюдается некоторое повышение концентрации кремния. Последнее обусловлено развитием кремневосстановительного процесса . Повышение концентрации марганца, по-видимому, частично связано с непосредственным его переходом в сварочну ванну, частично в развитием марганцевосстановительного процесса . Повышение концентрации кремния позв ляет предотвратить развитие реакции окисления углерода и тем самым образование пор из-за выделения оксида углерода .

Металл шва, полученный электродами с кислым покрытием, склонен к образованию горячих трещин, что в известной не связано о повышенным содержанием кислорода, благодаря че увеличивается температурный  интервал хрупкости.  Несмотря на отрицательное влияние кислорода, более полное раскисление металла шва за счет введения в покрытие более энергичных раскислителей (кремния, алюминия) может способствовать бол интенсивному переходу в сварочную ванну водорода. А это при наличии в газовой фазе значительной концентрации водорода может привести к образованию пор из-за водорода. Подобное действие кремния обусловлено тем, что на стадии нагрева кремний обеспечивая хорошее раскисление металла, создает предпосылки для растворения водорода. Кроме того, кремний, являясь поверхностно-активным элементом, замедляет десорбцию водорода, затягивая  этот процесс до момента кристаллизации, что повышает вероятность образования пор. По этой причине при сварке элек родами с кислым покрытием образуются поры при сварке стале спокойных плавок с высоким содержанием кремния.

Электроды с кислым покрытием используют для сварки только низкоуглеродистых сталей кипящих и полуспокойных плавок. Они обеспечивают высокие прочностные и достаточно высокие пластические свойства металла шва (см. табл. 6.4). После сварки ударная вязкость металла шва достигает 1,2—1,4 МДж/м2. Однако из-за повышенного содержания кислорода металл шва склоне к деформационному (механическому) старению — ударная вязкость при этом снижается на 60—70 %.

За последние годы объем выпуска электродов с кислым покрытием значительно сократился. Эго обусловлено тем, что из-за высокого содержания в кислых покрытиях ферромаганца в процессе сварки образуется большое количество относительно ток; сичных паров соединений марганца.



 
 
Добавить предприятие
 


 
 
 
 
 
 
 
Тел.: (8552) 39-71-29
промышленные предприятия Условия использования материалов сайта Политика конфиденциальности
 
Создание сайта Вебцентр