8(495)139-71-63     8(495)139-71-64
8(495)139-71-65     8(495)139-71-66
8(495)139-71-67     8(495)139-71-68
8(495)139-71-69     8(495)139-71-70

 

                 Обратная связь
Заказать звонок
Сделать заказ
E-mail: postmaster@spetselectrode.ru 
Рекламные материалы скачать

Поиск по сайту:
 
Например электроды СЭОК-46
Главная Компания СпецЭлектрод Каталог электродов Алфавитный каталог электродов Прайс (Цена) Контакты Купить в регионах Видео СпецЭлектрод Новости
"СпецЭлектрод"

Покрытые электроды на основе никеля и область их применения (Обзор)

         Вследствие высокой коррозионной стойкости, низкотемпературной вязкости и прекрасной работоспособности в широком диапазоне рабочих температур, сплавы на никелевой основе находят широкое применение в промышленности. Необходимость создания новых композиций сварочных материалов на основе никеля вызвана появлением нового поколения свариваемых никелевых сплавов. Следует отметить, что в ряде случаев для обеспечения коррозионной стойкости металла шва на уровне основного металла, требуются сварочные материалы повышенного, по сравнению с основным металлом, уровня легирования. В работе представлены некоторые типы электродов для сварки сплавов на основе никеля: типы EN…  в соответствии с проектом Европейского стандарта ISO/TC 44/SC 3 №392, 1997 (9-я редакция) и типы AWS…  в соответствии со стандартом США AWS А5.11-90; в табл.1 приведены примерные соответствия отечественных электродов на основе никеля, выпускаемых по ГОСТ 10052-75 или ТУ, вышеуказанным стандартам.

Таблица 1

Примерное соответствие отечественных электродов на основе никеля стандартам AWS  и  CEN

Тип по Гост 10052-75 Марка Тип по AWS A5.11-90 Тип по CEN/TS 121/SC-3
Э-10Х20Н70Г2М2Б2В ОЗЛ-25Б EniCrFe-2 EN 6092
Э-02Х20Н60М15В3 ОЗЛ-21 EniCrMo-4 EN 0276
Э-08Х14Н65М15В4Г2 ЦТ-28 EniCrMo-5 -
- ОЗЛ-32 Eni-1 EN 2061
- В-56У EniCu-7 EN 4060

         Применяемые в последнее время в мировой практике никелевые сплавы можно условно разделить на 4 основных группы:

         1 – сплавы, упрочненные за счет твердых растворов;

         2 – сплавы, упрочненные за счет химических соединений;

         3 – сплавы дисперсионно твердеющие;

         4 – сплавы литейные.

         Группу упрочненных твердых растворов на основе никеля можно разбить на следующие подгруппы:

         Чистый никель

         В России для сварки изделий из чистого никеля марок НП-2 и НА-1, наплавки коррозионностойких слоев на углеродистые и высоколегированные коррозионностойкие стали, а также наплавки коррозионностойкого  слоя на низкоуглеродистые стали, применяются электроды ОЗЛ-32 (табл.1).

         Следует отметить, что чистый никель как правило, применяется при температурах более 3150С вследствие высокой сопротивляемости графитизации. Наиболее широко сплавы «чистый никель» применяются при производстве оборудования для выпуска каустической соды, реакционных барабанов, а также при производстве продуктов питания .

         Электроды  EN 2061 (ISO) или  Eni-1 (AWS) применяются для сварки изделий из чистого никеля, сварки плакированного никелем слоя стали, наплавки на сталь, а также для сварки разнородных материалов.

         Медно-никелевые сплавы типа монель

         Сплав типа монель прекрасно сопротивляется коррозии в морской или соленой воде, хлористых растворах и щелочах. Следует отметить, что электроды для сварки монель-металла AWS ENiCu-7  также применяются для сварки медных сплавов.

         Электроды  EN 4060 (ENiCu-7) и EN 4061 применяются для сварки Ni-Cu         сплавов, для наплавки на сталь, а также для сварки плакированной Ni-Cu      слоем стали.

         Хромо-никелевые сплавы

         К этой группе можно отнести сплавы ХН78Т, ХН70Ю, ХН45Ю, имеющие прекрасную коррозионную стойкость при расчетных температурах, сочетающуюся с высокой жаростойкостью. В отечественных сплавах высокая окалиностойкость достигается преимущественно путем введения не менее 20% Cr.

         Электроды по классификации  ISO EN 6077 (ENiCr19Nb) применяются для сварки  Cr-Ni сплавов и Ni-Cr-Fe сплавов, металлов, отличающихся от других сплавов подобного применения сравнительно высоким содержанием  Cr. Электроды также применяются для выполнения плакировки, для сварки разнородных соединений, для сварки никелевых сталей криогенного назначения.

         Сплавы хром-никель-железо

         Сплавы Cr-Ni-Fe обладают жаропрочностью, жаростойкостью и сопротивляемостью науглероживанию при расчетных температурах. Сплавы часто находят применение для изготовления оборудования, работающего в коррозионной среде (ионы Сl) при 5500С благодаря высокой сопротивляемости растрескиванию в условиях коррозии под напряжением.

         Отечественные электроды типа Э-10Х20Н70Г2М2Б2В марки ОЗЛ-25Б  применяют для сварки сплава ХН78Т, разнородных соединений и чугуна. Электроды можно использовать для сварки  конструкций, работающих при температурах вплоть до 9800С, однако, при этом не выполняются требования по жаростойкости и жаропрочности при температурах более 8200С.

         Электроды EN 8025 (ENiCr28Mo) и  EN 8125 (ENiCr26Mo) предназначены для сварки легированных медью Cr-Ni-Mo сплавов.

         Электроды также применяются для наплавки, при  этом первый слой следует наплавлять Fe-Cr-Ni сплавом.

         Электроды EN 6062 (ENiCrFe-1) применяют для сварки  Ni-Cr-Fe сплавов, для сварки плакированного слоя из Ni-Cr-Fe  сплава и для наплавки на сталь.

         Электроды также можно применять для сварки разнородных сталей и для сварки сплавов, работающих при температурах до 9800С.

         Электроды EN  6092 (ENiCrFe-2), Э-10Х20Н70Г2М2Б2В по ГОСТ 10052-75 применяют для сварки Ni-Fe-Cr  сплавов и  Ni-Cr-Fe  сплавов.

         Электроды EN 6082 (ENiCrFe-3) применяют для сварки  Ni-Cr-Fe сплавов, например, для сварки плакированных сталей  со стороны плакированного слоя  (Ni-Cr-Fe), а также  для наплавки. Электроды также можно применять для сварки сталей со сплавами на основе никеля. В соответствии с [1] принято, что температура эксплуатации конструкций, сваренных электродами EN 6082, не должна превышать 4800С. Электроды обеспечивают наиболее высокую для данного класса сопротивляемость сварных швов горячим трещинам.

         Электроды  EN 6093 (ENiCrFe-4), EN 6095 применяются для сварки 9% никелевой стали, причем обеспечивают металл шва большей прочности, чем электроды  EN 6092. Электроды позволяют выполнять сварку на переменном токе, что исключает эффект магнитного дутья дуги.

         Электроды  EN 6152 по сравнению с  Ni-Cr-Fe  электродами, обеспечивают наплавленный металл с повышенным содержанием хрома. Допускается применение электродов для сварки высокохромистых сплавов на основе никеля, их можно также применять для наплавки облицовочных коррозионностойких слоев на низколегированные и нержавеющие стали, а также для сварки разнородных соединений.

         Электроды  EN 6333 применяют для сварки сплавов на основе никеля, швы хорошо сопротивляются окислению, науглероживанию и насыщению сульфидами; обеспечивают работоспособность при температуре вплоть до 10000С.

         Никель-молибденовые сплавы

         Это сплавы, содержащие 16 и 28% Мо и несколько уменьшенное количество  Cr. Сплавы хорошо свариваются и, главным образом, предназначены для работы в условиях коррозионной среды.

         Электроды EN 0665 (ENiMo-7) применяют для сварки  Ni-Mo сплавов, для сварки плакированного Ni-Mo слоя стали, а также  для сварки Ni-Mo               сплавов со сталями и сплавами на основе никеля.

         Никель-хромо-молибденовые сплавы

         Сплавы этой подгруппы предназначены, главным образом, для работы в коррозионной среде при комнатной температуре, а также для работы в окислительной среде при расчетных температурах и незначительных давлениях. В России выпускаются электроды ОЗЛ-21, примерно равноценные по назначению электродам EN 0276, предназначенные для сварки оборудования из коррозионностойких сплавов ХН65МВ, ХН60МБ и им подобных, работающих в высокоагрессивных средах.

         Электроды  EN 6625 (ENiCrMo-3) применяются для сварки  Ni-Cr-Mo          сплавов, для наплавки на сталь Ni-Cr-Mo  сплава.

         Марки  EN 0276 (ENiCrMo-4), примерно соответствующие типу Э-02Х20Н60М15В3 по ГОСТ 10052-75, применяются для сварки низкоуглеродистых  Ni-Mo  сплавов, для сварки плакированного низкоуглеродистого Ni-Cr-Mo       слоя плакированной стали, а также для сварки низкоуглеродистых  Ni-Cr-Mo cплавов со сталями и другими сплавами на основе никеля.

         Марки  EN  6620 (ENiCrMo-6) применяют для сварки 9% никелевой стали, причем сварные швы имеют коэффициент линейного расширения аналогичный основному металлу.

         Марки  EN 6452 (ENiCr19Mo15) и EN 6455 (ENiCrMo-7) предназначены для сварки низкоуглеродистых  Ni-Cr-Mo сплавов, для сварки плакированного низкоуглеродистого Ni-Cr-Mo слоя плакированной стали, а также для сварки низкоуглеродистых Ni-Cr-Mo  сплавов со сталями и сплавами на основе никеля.

         Марки   EN 6022 (ENiCrMo-10) и  EN 6024 (ENiCr22Mo16) применяются для сварки низкоуглеродистых Ni-Cr-Mo сплавов, для сварки плакированного низкоуглеродистого  Ni-Cr-Mo  слоя, для сварки низкоуглеродистых Ni-Cr-Mo      сплавов со сталью и другими сплавами на основе никеля.

         Марки  EN 6985 (ENiCrMo-9) применяются для сварки низкоуглеродистых  Ni-Cr-Mo сплавов, для сварки плакированного низкоуглеродистого Ni-Cr-Mo  слоя плакированной стали, для сварки низкоуглеродистых  Ni-Cr-Mo  сплавов со сталью и другими сплавами на основе никеля.

         Марки   EN 6030 (ENiCrMo-11) применяются для сварки низкоуглеродистых Ni-Cr-Mo cплавов, для сварки плакированного низкоуглеродистого Ni-Cr-Mo слоя плакированной стали, а также для сварки низкоуглеродистых  Ni-Cr-Mo  сплавов со сталями и другими сплавами на основе никеля.

         Марки  EN  6627  (ENiCrMo-12) применяются для сварки Cr-Ni-Mo аустенитных нержавеющих сталей между собой, для их сварки с нержавеющими дуплекс сталями, Ni-Cr-Mo сплавами и сталями. Композиция металла шва скорректирована для уменьшения проплавления основного металла, способного снижать сопротивляемость коррозии.

         Электроды  EN 6059 ( ENiCrMo-13) применяются для сварки низкоуглеродистых Ni-Cr-Mo сплавов, для сварки плакированного низкоуглеродистого Ni-Cr-Mo слоя плакированной стали и для сварки низкоуглеродистых Ni-Cr-Mo сплавов со сталью и другими сплавами на основе никеля.

         Марки  EN 6686 ( ENiCrMo-14) применяются для сварки низкоуглеродистых Ni-Cr-Mo сплавов, для сварки плакированного низкоуглеродистого Ni-Cr-Mo  слоя плакированной стали, а также для сварки низкоуглеродистых  Ni-Cr-Mo  сплавов со сталями и другими сплавами на основе никеля.

         Марки  EN 6617  (ENiCrCoMo-1) применяются для сварки Ni-Cr-Co-Mo сплавов между собой, для их сварки со сталями, а также для наплавки.

         Марки также можно применять для сварки разнородных жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов, работающих вплоть до температуры 11500С.

         Вследствие того, что никель имеет высокую растворимость в подавляющем количестве металлов, создана большая номенклатура сплавов на никелевой основе. Никель и медь практически полностью растворяются друг в друге. В никеле также прекрасно растворяются железо и кобальт. Предел растворимости хрома в никеле составляет 35-40%, молибдена – 20% . Следует отметить, что перечисленные выше элементы способствуют улучшению свариваемости сплавов на никелевой основе.

         Легирующие элементы

         Ниже показано влияние легирующих элементов на свойства сплавов на основе никеля:

         Fe   - снижение себестоимости сплава, повышение жаростойкости;

         Cr - упрочнение за счет твердого раствора, повышение жаростойкости, коррозионной стойкости;

         Mo, W - упрочнение за счет твердого растворa, повышение сопротивления питинг-коррозии;

         Со – повышение жаропрочности и коррозионной стойкости;

          Cu - повышение сопротивляемости коррозии в морской воде, среде Н2SО4;

         Al, Ti  - повышение прочности вследствие выпадения Т-фазы;

         С – минимальное количество для сохранения высокой сопротивляемости коррозии, контролируемое количество для обеспечения жаропрочности. Следует отметить, что марки на основе никеля часто применяют для решения проблем плакировки.

         Основные направления применения электродов на основе никеля

1.     Соединения сочетающихся (однотипных) материалов.

Никелевые сплавы хорошо свариваются, однако в некоторых случаях термин

«однотипный» не всегда справедлив, так как для улучшения свариваемости требуется дополнительно подлегировать сварной шов. Необходимо также учитывать, что металл шва может стать анодом по отношению к основному металлу, вследствие различия микроструктур и возможной сегрегации легирующих элементов. В этом случае дополнительное подлегирование шва обеспечивает образование катодной области в шве по отношению к основному металлу и металлургическую совместимость шва и зоны термического влияния. При сварке никелевых сплавов для исключения возможности образования горячих трещин, к которым склонны однофазные структуры, необходимо правильно выдерживать погонную энергию и межваликовую температуру при сварке.

2.     Соединения разнородных материалов.

Выбор электродов для соединения разнородных материалов должен базиро-

ваться на понимании влияния ряда металлургических факторов:

         а) различие коэффициентов линейного расширения шва и основного металла;

         в) степень проплавления основного металла;

         с) возможные изменения в твердой фазе после длительной эксплуатации при высоких температурах;

         д) данные о растворимости металла шва в основном металле, металлургической совместимости шва и зоны термического влияния, необходимые для выбора параметров сварочных материалов, обеспечивающих минимальное проплавление кромок и, следовательно, удовлетворительные свойства сварных соединений.

         При правильно выбранных электродах сварку сплавов на основе никеля можно проводить со значительной степенью проплавления основного металла, при этом исключено образование неблагоприятных фаз и интерметаллидов в зоне шва, что делает электроды идеальными для сварки разнородных соединений. Cr-Ni швы не склонны к образованию σ-фазы, не требуют содержания определенного количества феррита, так как не склонны к растрескиванию и снижению хладостойкости, вследствие значительного проплавления кромок. Коэффициент линейного расширения никель-хромовых сплавов лежит между соответствующими коэффициентами углеродистых и аустенитных сталей.

Основные варианты выполнения разнородных соединений:

         - переходные соединения между  Cr-Mo сплавами и высокоуглеродистыми «Н» нержавеющими сталями в энергетике;

         - обеспечение прочности и низкотемпературной вязкости 9% никелевых криогенных сталей, например, AWS ENiCrMo-6;

         - обеспечение равнопрочности и коррозионной стойкости труб АРl     Х65, плакированных изнутри сплавов 825, например, AWS ENiCrMo-12 и AWS ENiCrMo-7;

         - обеспечение коррозионной стойкости, высокой прочности и вязкости 6% Мо и дуплекс нержавеющие стали, например, AWS ENiCrMo-12 и  AWS ENiCrMo-13;

         - создание (плакировка) поверхностей с высокими эксплуатационными свойствами. С целью обеспечения коррозионной стойкости поверхностных слоев целесообразно наплавлять никелевые сплавы на углеродистые и низколегированные стали. Материалы, содержащие значительное количество вредных примесей: P, S, Sn, B,                    способствующих возникновению горячих трещин, не целесообразно применять для создания плакировок.

         Применение материалов на основе никеля имеет ряд ограничений:

         - необходима потребность соответствующей отрасли в достаточно дорогостоящих сварочных материалах на основе никеля;

         - некоторые сварочные проволоки сложны (нетехнологичны) в изготовлении;

         - дуговой процесс способствует выгоранию и переходу в шлак дорогих легирующих элементов;

         - сплавы на основе никеля являются полностью аустенитными, причем часто крайне чувствительными к образованию горячих трещин, вследствие не оптимальных тепловложения, межваликовой температуры, формы шва, а также чрезмерного содержания вредных примесей.

         Композиция наплавленного металла, как правило, соответствует химическому составу основного металла, однако некоторые отличия могут иметь место, вследствие необходимости введения в шов добавок, позволяющих реализовать следующие требования:

         - электроды должны удовлетворять требованиям национальных или международных стандартов (ГОСТ, AWS, DIN, ISO  и др.);

         - электроды должны обеспечивать специальные требования, например, жаростойкость, жаропрочность, коррозионную стойкость;

         - должна изготавливаться соответствующая сварочная проволока, обеспечивающая оптимальный состав металла шва;

         - электроды должны гарантировать высокие сварочно-технологические свойства: мягкое горение дуги, возможность управления ванной, легкое удаление шлаковой корки, формирование шва благоприятной формы и внешнего вида.

         В последнее время были проведены работы по созданию нового поколения электродов на основе никеля с повышенными сварочно-технологическими свойствами и служебными характеристиками сварных соединений. Рассмотрим виды покрытий, нашедших применение при изготовлении электродов на основе никеля:

         Покрытие основного вида

         Покрытие классической шлаковой системы, применяемой при выплавке стали, когда используются карбонаты и флюориты, особенно СаСО3 и СаF2  (рис.1). Обычно сумма СаСО3 и СaF2  составляет более 50% примерно в равной пропорции. Однако, в последнее время система улучшена путем введения в состав покрытия небольшого количества рутила.

К – карбонаты, Ф – флюорит, Р – рутил, А – алюмосиликаты, С – сухой остаток жидкого стекла

Рис.1. Примерный состав покрытия электродов основного типа

 

         Повышение механических свойств электродов основного вида достигается за счет:

         - пониженного содержания кислорода в шве;

         - выведения из шва таких вредных примесей, как сера.

         Покрытие основного вида обеспечивает получение хорошо раскисленных швов более благоприятной формы (отсутствие концентраторов напряжений в виде подрезов и натеков), что способствует повышению стойкости швов к образованию горячих трещин.

         Покрытия рутилового вида

         Обычно шлаковая система рутиловых электродов содержит более 50% рутила (TiO2), сбалансированного в равных пропорциях небольшим количеством основных компонентов, например, СаСО3 и СаF2, и алюмосиликатов (рис.2).Следует заметить, что рутиловые электроды обеспечивают плоские профили швов, что в сочетании с большой остаточной влажностью покрытия увеличивают риск образования горячих трещин и трещин в кратере.

Р – рутил, А – алюминий, К+Ф – карбонаты+флюориты, С – сухой остаток жидкого стекла

Рис.2. Примерный состав покрытия электродов рутилового вида

 

         Особенности электродов с рутиловым покрытием:

         а) стабильный струйный перенос благодаря высоким «ионизационным» свойствам рутила;

         б) легкость зажигания и повторного возбуждения дуги;

         в) возможность сварки также на переменном токе.

         Рутиловые электроды хорошо зарекомендовали себя для наплавки в нижнем положении, плакировки и в случаях, когда плоский валик необходим.

         Покрытие кисло-рутилового вида

         Электроды имеют свойства, аналогичные свойствам типичных рутиловых электродов, однако количество кислого компонента – алюмосиликата – увеличено почти вдвое, что способствует улучшению формы (профиля) шва и влагостойкости покрытия, однако при сварке кисло-рутиловыми электродами затруднено наблюдение за поведением сварочной ванны.

 



Главная Компания СпецЭлектрод Каталог электродов Алфавитный каталог электродов Прайс (Цена) Контакты Купить в регионах Видео СпецЭлектрод Новости

Представленные на сайте сведения носят информационный характер и не являются публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437(2) ГК РФ.
"© СпецЭлектрод."
Использование материалов только с разрешения «СпецЭлектрод» и только с ссылкой на WWW.SPETSELECTRODE.RU



Яндекс.Метрика