Самозащитные порошковые проволоки

Самозащитная порошковая проволока является одним из наиболее универсальных присадочных материалов для механизированной и автоматизированной электродуговой сварки. Простота выполнения процесса сварки, маневренность, обусловленные отсутствием необходимости организации дополнительной защиты расплавленного металла, высокие технико-экономические показатели и технологичность определили целесообразные области применения этого процесса для сварки в полевых и монтажных условиях. Разработаны самозашитные проволоки нескольких типов: рутил-органического, карбонатно-флюоритного и флюоритного.

Порошковые проволоки с сердечником рутил-органического типа образуют при плавлении кислые шлаки систем ТiO₂—Si0₂—Аl₂O₃—R₂O или TiO₂—SiO₂— MgO—R₂O. Защитная газовая атмосфера при сварке проволоками этого типа создается за счет разложения органических веществ (крахмала, целлюлозы) сердечника.

Раскисление сварочной ванны осуществляется преимущественно марганцем. Наплавленный металл близок по химическому составу к полуспокойной низкоуглеродистой стали. Механические свойства металла шва и сварного соединения, выполненного проволокой с рутил-органическим сердечником, соответствуют по уровню показателей электродам общего назначения с рутиловым типом покрытия.

Металл, наплавленный порошковыми проволоками рутил-органического вида, содержит большое количество водорода. Эти проволоки рекомендуются в основном для сварки низкоуглеродистых конструкционных сталей. При сварке на повышенных режимах наблюдаются газовые поры в корне шва и кратере. Хорошие сварочно-технологические свойства, возможность сварки металла, покрытого окалиной или небольшим слоем ржавчины, позволяют рекомендовать эти проволоки для сварки неответственных конструкций из низколегированных сталей на открытых площадках и на монтаже.

При плавлении порошковых проволок с сердечником карбонатно-флюоритного типа образуются основные шлаки, содержащие фториды. Чаще других используются шлаки таких систем: CaO-CaF₂-TiO₂-R₂O, MgO-CaF₂-TiO₂, CaO-CaF₂-Al₂O₃-TiO₂.

Газообразующую основу сердечника составляют карбонаты щелочноземельных и щелочных металлов. Оксиды, образующиеся при диссоциации карбонатов, сплавляются с другими компонентами сердечника и создают дополнительную шлаковую защиту расплавленного металла. Эффективная защита расплавленного металла от воздуха достигается при использовании газошлакообразующих систем, обеспечивающих равномерное и полное разложение карбонатов и раннее образование шлакового расплава.

В проволоках с сердечником флюоритиого (реже карбонатно-флюоритного) типа легирование металла алюминием, титаном или цирконием позволяет предупредить появление в металле шва пор, вызванных азотом.

Металл, наплавленный проволокой карбонатно-флюоритного типа, представляет собой хорошо успокоенную сталь с низким содержанием кислорода и неметаллических включений. Механические характеристики металла шва и сварного соединения, выполненного проволокой карбонатно-флюоритного типа, соответствуют показателям, которые достигаются при сварке электродами с фтористо-кальциевым покрытием. Такими проволоками успешно свариваются стали широкой номенклатуры: углеродистые конструкционные и низколегированные. Вместе с тем проволоки, легированные нитридообразователями, при достаточном уровне механических свойств пригодны для сварки более ограниченной номенклатуры сталей и требуют более строгого соблюдения параметров режима и техники сварки.

Проволоки с сердечником карбонатно-флюоритного и флюоритного типов позволяют использовать высокие сварочные токи и вследствие этого имеют высокие показатели производительности наплавки. При этом необходимо поддерживать напряжение дуги в заданном диапазоне и обеспечить равномерную подачу проволоки.

В ИЭС им. Е.О. Патона разработан ряд марок самозащитных порошковых проволок широкой номенклатуры для сварки изделий самого различного назначения в монтажных и заводских условиях. Среди последних разработок ИЭС им. Е.О. Патона следует отметить самозащитную порошковую проволоку марки ПП-АН60, которая соответствует типу ПС49-А2В по стандарту ГОСТ-26271 или Е70Т1М по - AWS А5.20. Проволока имеет трубчатую конструкцию оболочки и карбонатно-соле-оксидный тип сердечника. Проволока диаметрами 1,2 и 1,6 мм предназначена для автоматической и полуавтоматической сварки со свободным формированием металла шва на углеродистых и низколегированных сталях во всех пространственных положениях; рекомендуется для сварки в монтажных условиях. По сварочно-технологическим свойствам проволока обеспечивает устойчивое горение дуги, образующийся шлак покрывает поверхность шва равномерно, а его отделимость отличная. Стойкость против образования трещин и пор высокая. Процесс сварки характеризуется относительно низким разбрызгиванием электродного металла, что обеспечивает выполнение качественных швов способами «сверху вниз» и «снизу вверх», а также сварку кольцевых швов. Сварка выполняется на постоянном токе прямой полярности.

Типичная массовая доля металла шва,%: С ~ 0,08...0,12; Мn - 1,1...1,25; Si - 0,12...0,15; Ni ~ 1,0...1,2; Аl ~ 1,0...1,2; S < 0,005; Р < 0,01. Механические свойства металла шва и сварного соединения таковы: временное сопротивление разрыву составляет 550...650 МПа; предел текучести — не менее 490 МПа; относительное удлинение — не менее 20%; ударная вязкость, KCV, при температуре -20 °С — не менее 35 Дж/см². Типичные значения ударной вязкости сварного соединения при этой температуре равны 70 Дж/см².

Источник: Походня И.К. "Металлургия дуговой сварки.  Взаимодействие металла с газами".