Влияние флюсовых добавок на рафинирование металла сварного шва при изготовлении горно-шахтного оборудования Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

© H.A. Козырев, С.Б. Сапожков, 2012

Н.А. Козырев, С.Б. Сапожков

ВЛИЯНИЕ ФЛЮСОВЫХ ДОБАВОК HA РАФИНИРОВАНИЕ МЕТАЛЛА СВАРНОГО ШВА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ГОРНО-ШАХТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Проведено исследование введения фторсодержаших добавок во флюс АН-348А и изучение качественных характеристик металла шва, полученного при сварке горно-шахтного оборудования. Установлено, что угле-родфторсодержашие добавки в окислительный флюс АН-348А способствуют уменьшению неметаллических включений в шве, получению сварных швов с пониженным содержанием неметаллических включение и повышенными значениями механических свойств, в частности ударной вязкости при отрицательных температурах.

Ключевые слова: горно-шахтное оборудование, углеродфторосодержа-шие добавки, флюс, металл сварного шва, неметаллические включения, механические свойства.

В работе исследовали введение фторсодержаших добавок во флюс АН-348А и изучение качественных характеристик металла шва, полученного при сварке горношахтного оборудования. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках реализации госзаказа 7.5021.2011.

Химический состав используемого флюса и углеродфтор-содержашей добавки приведен в табл. 1. Путем смешивание добавки с флюсом АН-348А в определенных пропорциях, получили различные композиции флюсов (табл. 2).

В качестве связуюшего вешества использовали жидкое стекло с плотностью 1,30 г/см3 и силикатным модулем равным

3. После смешивания, флюсы просушивали 30—40 минут при Т=250—300°С до полного удаления влаги. После охлаждения смеси дробили до получения гранул размером до 3 мм. Для сварки образцов, изготовленных из стали 09Г2С толши-ной 16мм размером 200 х 500мм, применяли двустороннюю автоматическую дуговую сварку под флюсом встык, без разделки кромок. Сварку осушествляли с помошью сварочного трактора ДБДШ 1250, проволокой Св-08ГА, диаметром 5 мм., под различными композициями флюсов. Сварка проводилась во всех случаях на одинаковых режимах: 1=650 А; и=36 В; Усв=34 м/ч.

Таблица 1

Химический состав компонентов

Компоненты Массовая доля элементов %

РегОз МпО СаО 8Ю2 Д1гОз МдО ^гО К2О Р С Б Р

АН- 1,90 31,58 11,28 43,99 4,15 2,70 0,57 1,28 2,11 0,21 0,032 0,18

348А

Углерод 2,27 0,07 2,12 2,48 36,42 0,270 10,27 0,63 17,06 27,76 0,17 0,12

фтор-

содерж

ащая

добавка

Таблица 2

Композиции флюсов

№ композиции Флюс АН-348А, % Углеродфторсодержашая добавка, %

Композиция №1 99 1

Композиция №2 97 3

Композиция №3 95 5

Композиция №4 93 7

Композиция №5 90 10

После сварки отбивали шлаковую корку, изучали поверхность металла шва и шлаковую корку со стороны, прилегающей к шву. Во всех случаях шлак хорошо отделялся. Шлаковые корки имели пористый вид, причем с повышением концентрации добавки во флюсе, увеличивались размеры пор в шлаке (рис. 1).

Внешний вид швов показан на рисунке 2. При сварке под композицией №5 (10 % добавки) наблюдались следы побежалости.

Поры на шлаковых корках, по-видимому, связаны с интенсивным выделением газов из металла и углеродфторсодержа-щей добавки. Кроме того, углерод, содержащийся в добавке, взаимодействует с растворенным в металле кислородом, образуя газообразные соединения СО и С02, что также предопределяет, кроме удаления кислорода из металла сварного шва, образование пор на шлаковой корке. Следует также отметить, что взаимодействие фтора с водородом приводит к образованию газообразного соединения ИР способствующему удалению

г д е

Рис. 1. Вид шлаковой корки со стороны сварного шва: а — флюс АН-348А; б — композиция №1; в — композициия №2; г — композиция №3; д — композиция №4; е — композиция № 5

Рис. 2. Внешний вид сварного шва: а — флюс АН-348А; б — композиция № 1; в — композиция № 3; г — композиция № 5

водорода из металла сварного шва. Оба этих процесса приводит к рафинированию металла сварного шва. Поверхности металла швов были во всех опытах гладкие, без визуальных дефектов. Проведенный металлографический анализ выявил, что уровень загрязненности металла неметаллическими включениями снизился, содержание водорода в металле шва уменьшилось с 1 см3/ 100г металла (сварка под флюсом АНФ-348А) до 0,4—0,8 см3/ 100г металла.

Проведенные исследования показали, что углеродфторсо-держашие добавки в окислительный флюс АН-348А способствуют уменьшению неметаллических включений в шве, получению сварных швов с пониженным содержанием неметаллических включение и повышенными значениями механических свойств, в частности ударной вязкости при отрицательных температурах. Результаты исследований будут использованы для разработки технологий сварки при изготовлении горношахтного оборудования, гатш

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Козырев Николай Анатольевич — доктор технических наук, профессор, за-ведуюший кафедрой, Сибирский государственный индустриальный университет,

Сапожков Сергей Борисович — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой, Юргинский технологический институт (филиал) Томского политехнического университета, е-шаП: wh13@bk.ru.