Технические новинки Vol.13

Сварочные материалы для дуговой сварки под флюсом, предназначенные для использования только с прямым током

1. Предисловие

Дуговая сварка под флюсом (SAW) - это один из основных видов дуговой сварки. Она применяется в 10% всех работ дуговой сварки. В расчете по странам, Китай потребляет более 50% всех материалов для SAW, за ним следуют Европа, Северная Америка, Россия и Япония. По отраслям промышленности, сварка SAW используется в основном в производстве стальных трубопроводов, стальных конструкций, мостов, судов и оборудования для химических предприятий, то есть таких сооружений, где часто присутствуют длинные и прямые сварочные линии.

В Японии потребление сварочных материалов для SAW по отраслям почти такое же, что и в остальных странах мира, за исключением стальных трубопроводов, на которые приходится значительно более низкая доля потребления таких материалов.

Таблица 1: Типы и характеристики флюсов для сварки SAW

Тип флюса	Ударная вязкость при низкой температуре	Сопротивление абсорбции влаги	Содержание диффузного водорода	Коэффициент потребления флюса	Эффективность	Вид электрического питания
Плавленый	Среднее	Лучшее	Низкое	Среднее	Среднее	AC
Керамический	Хорошее	Среднее	Самое низкое	Низкое	Лучшее	AC / DC
Агломерированный	Хорошее	Хорошее	Низкое	Низкое	Хорошее	DC

В Таблице 1 представлены характеристики трех типов флюса для сварки SAW: плавленого, керамического и агломерированного. На японском рынке предпочтение отдается флюсам, предназначенным для использования с переменным током (АС) в связи с относительно низкой стоимостью источников сварочного питания переменного тока по сравнению с источниками постоянного тока (DC). Плавленые флюсы, предназначенные как для переменного, так и для постоянного тока, также были разработаны в Японии. Однако хотя эти флюсы применялись в основном для сварки с высокой погонной энергией, агломерированные флюсы, которые используются для обычной высокоскоростной сварки с постоянным током, пользовались спросом на зарубежных рынках.

Для того, чтобы удовлетворить потребности мирового рынка, компания Kobe Steel занимается разработкой сварочных материалов для SAW, предназначенных для использования исключительно с постоянным током. Компания рада представить свой новый агломерированный флюс. Компания Kobe Steel дала своему первому флюсу такого типа для сварки SAW наименование AF и официально представила на рынке флюсы FAMILIARC™ AF-490E и FAMILIARC™ AF-490AS.

В данной статье представлены преимущества и характеристики флюса AF-490E в сочетании с проволокой US-29 для SAW и флюса AF-490AS в сочетании с US-36 для SAW.

FAMILIARC™ US-29 FAMILIARC™ AF-490E

Таблица 2: Сочетание US-29/AF-490E

Классификация	AWS A5.17 F7A2-EM12K; F6P4-EM12K
Свойства	Сварка стыковых швов и горизонтальная угловая сварка на средних и толстых пластинах
	Отличная ударная вязкость при низкой температуре до -20°C
Полярность	Электрод для сварки на постоянном токе обратной полярности
Основность по Бонишевскому	1.4
Судовой регистр	ABS, DNV, LR, BV

US-29/AF-490E - это сочетание сплошной проволоки и флюса для сварки малоуглеродистой стали, а также высокопрочных сталей класса 490 MPa (HT490). AF-490E - агломерированный флюс на основе алюмината, обладающий отличной ударной вязкостью при температуре до -20°C, а также свариваемостью в сочетании с проволокой US-29 для SAW. В Таблице 2 представлены данные для сочетания US-29 x AF-490E.

2-1. Свойства всех сварочных металлов

Химические и механическое свойства всех сварочных металлов представлены в Таблицах 3 и 4 соответственно, а внешний вид валиков сварных швов - на Иллюстрации 1. Даже без добавления каких-либо специальных элементов можно достичь стабильной ударной вязкости при такой низкой температуре, как -20°C.

Таблица 3: Химический состав всех сварочных металлов (% массы)

	C	Si	Mn	P	S
US-29 / AF-490E	0.05	0.41	1.60	0.016	0.005
Примечание: условия сварки: 550A-30V-42 cpm; Вылет = 30 mm

Таблица 4: Механические свойства всех сварочных металлов

		0.2%OS (MPa)	TS (MPa)	El (%)	IV at -40℃ (J)	IV at -20℃ (J)
US-29/ AF-490E	AW*1	464	562	30	-	Avg 119 (125, 113, 118)
	PWHT (620℃ x 1hr)	380	494	35	Avg 129 (142, 124, 122)	Avg 150 (154, 153, 143)
AWS спец.(только AW*1)		350 min	490 min	22 min	-	35 min
Примечание: условия сварки: 550A-30V-42cpm; Ext=30mm *1: Сразу после сварки

2-2. Двухпроходная сварка стыкового шва

Сварка стыковых швов выполнена с использованием пластин JIS G3106 SM400B максимальной толщиной 16 mm. Сочетание электродов представлено на Иллюстрации 2. Условия сварки указаны в Таблице 5.

На Иллюстрациях 3 и 4 показана макроструктура и внешний вид валиков сварных швов соответственно, а в Таблице 6 - механические свойства сварочного металла стыковых сварных швов.

Таблица 5: Условия двухпроходной сварки

Последова- тельность сварки	Диаметр проволоки (mm)	Условия сварки	Температура предварительного подогрева и межпроходная температура
1-й	4.0	750A-32V-60cpm Вылет 30mm	Комнатная температура
2-й		700A-32V-55cpm Вылет 30mm

Таблица 6: Механические свойства сварочного металла при двухпроходной сварке

0.2%OS (MPa)	TS (MPa)	El (%)	IV at -20℃ (J)	IV at 0℃ (J)
419	532	34	Avg 116 (131, 121, 96)	Avg 147 (148, 146, 146)

2-3. Горизонтальная угловая сварка

Расположение электродов, используемое при горизонтальной угловой сварке, показано на Иллюстрации 5, а макроструктура и внешний вид валиков сварных швов - на Иллюстрациях 6 и 7.

Соотношение между погонной энергией сварки и величиной катета углового шва представлено на Иллюстрации 8 для сварочной проволоки всех имеющихся диаметров. В ходе лабораторных испытаний была получена длина катета от 4 до 9 mm, однако пользователям на сварочных участках рекомендуется длина катета в 6-8 mm из соображений точности угла, а также стабильности сварочного процесса.

Таблица 7: Содержание диффузного водорода

	Содержание диффузного водорода (ml/100g)					Классификация по судовому регистру
	N=1	N=2	N=3	N=4	Сред.
US-29/ AF-490E	2.5	2.6	2.7	2.7	2.6	H5
Примечание: (1) Условия сварки: 550A-30V-42cpm; Вылет=30mm (2) Метод тестирования: Газовая хроматография (согласно AWS A4.3)

2-4. Содержание диффузного водорода в сварочном металле

Содержание диффузного водорода, измеренное с помощью газовой хроматографии согласно AWS A4.3, показано в Таблице 7. Заметны крайне низкий уровень содержания диффузного водорода в 2,5 ml/100g и почти полное отсутствие флуктуаций.

3. FAMILIARC™ US-36 3 FAMILIARC™ AF-490AS

Таблица 8: Описание сочетания US-36/AF-490AS

Классификация	AWS A5.17 F7A6-EH14; F7P6-EH14
Свойства	Сварка стыковых швов на средних и толстых пластинах
	Только многопроходная сварка
	Отличная ударная вязкость при низкой температуре до -40°C
Полярность	Электрод для сварки на постоянном токе обратной полярности
Основность по Бонишевскому	2.6
Судовой регистр	ABS, DNV, LR, BV

US-36/AF-490AS - это сочетание сплошной проволоки/флюса для сварки малоуглеродистых сталей, а также сталей класса HT490. AF-490AS, агломерированный флюс на основе фторида, демонстрирует высочайшую и стабильную ударную вязкость при температурах до -40°C, а также хорошую применимость в сочетании с проволокой US-36 SAW. Детальные сведения о сочетании US-36 x AF-490E представлены в Таблице 8.

3-1. Свойства сварочного металла

Химические и механическое свойства всех сварочных металлов представлены в Таблицах 9 и 10 соответственно. Результаты ударных испытаний в условиях сразу после сварки, а также после термообработки после сварки (PWHT) показаны переходными кривыми на Иллюстрациях 9 и 10 соответственно.

Обладающий оптимальной основностью флюс AF-490AS дает стабильную высочайшую ударную вязкость при низких температурах до -40°C даже без добавления специальных элементов. Внешний вид валиков сварных швов представлен на Иллюстрации 11.

Таблица 9: Химический состав всех сварочных металлов (% массы)

	C	Si	Mn	P	S
US-36 / AF-490AS	0.07	0.39	1.62	0.014	0.004
Примечание: Условия сварки: 550A-30V-42 cpm; Вылет=30 mm

Таблица 10: Механические свойства всех сварочных металлов

		0.2%OS (MPa)	TS (MPa)	El (%)
US-36/ AF-490AS	Сразу после сварки	516	598	32
	PWHT (620℃ x 1hr)	547	565	32
Спецификация AWS (сразу после сварки и после PWHT)		375 min	490-660	22 min
Примечание: Условия сварки: 550A-30V-42cpm; Ext=30mm

3-2. Многопроходная двусторонняя сварка стыкового соединения

Сварка стыкового соединения была выполнена с применением пластин марки EH36 толщиной 20 mm. На Иллюстрации 12 показана конфигурация кромок и последовательность проходов. В Таблице 11 показаны условия сварки, в Таблице 12 - химический состав, а в Таблице 13 - механические свойства стыкового сварного шва, полученного при двусторонней сварке.

Table 11: Welding conditions

Сторона	Диаметр проволоки (mm)	Проход	Параметры сварки	Вылет проволоки (mm)
Лицевая сторона	4.0	1	450A-30V-42cpm	30
		2-6	550A-30V-42cpm
Обратная сторона		1	450A-30V-42cpm
		2-4	550A-30V-42cpm
Примечание: Температура предварительного подогрева и межпроходная: 100-150°C

Таблица 13: Механические свойства металла стыкового шва при двусторонней сварке

TS(MPa)	IV при -40C(J)	Испытание на изгиб *2
559 *1	Сред. 84 (81, 87, 83)	Лицевая сторона: хорошее Обратная сторона: хорошее
Примечание: *1: Позиция излома = Основной металл *2: Испытание на изгиб: Согласно правилам судового регистра

Таблица 12: Химический состав сварочного металла стыкового шва при двусторонней сварке (% массы)

C	Si	Mn	P	S
0.09	0.39	1.55	0.014	0.004

Таблица 14: Содержание диффузного водорода

	Содержание диффузного водорода (ml/100g)					Классификация по судовому регистру
	N=1	N=2	N=3	N=4	Avg
US-36/AF-490AS	2.2	2.3	2.1	2.3	2.2	H5
Примечание: Условия сварки: 550A-30V-42cpm; Ext=30mm (2) Метод тестирования: газовая хроматография (согласно AWS A4.3)

3-3. Содержание диффузного водорода в сварочном металле

Содержание диффузного водорода, измеренное методом газовой хроматографии согласно AWS A4.3, показано в Таблице 14. Можно заметить крайне низкий уровень содержания диффузного водорода в 2,0 ml/100g и малую флуктуацию.

4. Спецификация упаковки

Таблица 15: Спецификация упаковки для новых сварочных проволок SAW

Диаметр (mm)	Тип	Вес (kg)
1.6	Катушка	10, 20
2.0
2.4
2.4	Бухта	25
3.2
4.0		25, 75
4.8

Спецификации упаковки проволок US-29 и US-36, а также флюсов AF-490E и AF-490AS для сварки SAW представлены в Таблицах 15 и 16 соответственно.

Таблица16: Спецификация упаковки нового флюса для SAW

Размер сетки	Тип	Вес (kg)
12 x 65	Мешок (с алюминиевым покрытием)	20

5. Условия повторной просушки

Таблица 17: Условия повторной просушки для новых флюсов для сварки SAW

	Температура повторной просушки	Время повторной просушки
AF-490E	300-350℃	1-2 часа
AF-490AS

Условия повторной просушки для флюсов AF-490E и AF-490AS представлены в Таблице 17.

6. Послесловие

В этой статье представлены новые агломерированные флюсы недавно разработанные компанией Kobe Steel: AF-490E и AF-490AS. При использовании в сочетании с проволоками US-29 или US-36 они демонстрируют стабильные свойства сварочного металла, а также отличаются исключительно низким содержанием диффузного водорода. Как ожидается, эти флюсы найдут применение в строительстве морских сооружений и судостроении, то есть в отраслях, где требуются прочные и надежные сварные соединения.

Верх страницы