CS269037B1 - Drot na oblúkové zváranie v ochraně plynov - Google Patents

Abstract

Drot na zvéranie konátrukčných ocelí triedy pre prácu pri zničených teplotách je určený na zváranie v elektrickom oblúku, v ochraně plynov, taviacou sa elektrodou s cieíom výrazného posuvu mechanických vlastností svarového kovu, namja vrubová húževnatosí zvarových spojov pracujúcich v oblasti teplSt do -50 °C, resp. až - 60 °C. Podstata tohoto nového drÚtu na zváranie spočívá v tom, že obsahuje 0,02 až 0,05 % hmot. uhlíka, 2,0 až 2,6 % hmot. mangánu, 0,4 až 0,7 % hmot. kremíka, 0,04 až 0,10 % hmot. titanu a zvyáolc do 100 % hmot. železa, spolu s obvyklým množstvom a štruktúrou nečistit.

Description

CS 269 037 B1

Vynález sa týká drStu na oblúkové zváranie v ochraně plynov konštrukčných ocelíurčených pre précu pri znížených teplotách.

Doposiař sú známe viaceré přídavné materiály vo formě drStu na zvárenie v ochra-ně plynu a to pre zváranie ručné, mechanizované, aleho automatizované. Všetky majúzákladnú štruktúru s obsahom C-Mn-Si-Fe. Směrné chemické zloženie má obsah C 0,06 až0,15 % hmotn., Mn 0,9 až 1,9 % hmot., Si v max. rozpatí 0,2 až 1,20 % hmot., zvyšokdo 100 % je Fe, a nečistoty P a S sú v obvyklých množstvách.

Medzi doposial' známe a zaužívané dr6ty na zváranie tejto kategorie patria napr. drQtypre zváranie a naváranie uhlíkových a nízkolegovaných ocelí v ochrannej atmosféře C02so směrným chemickým zložením C 0,1 % hmot., Mn 1,1 % hmot., Si 0,8 % hmot., zvyšokdo 100 Ž je Fe a nečistoty P a S v obvyklých množstvách, v inom případe C 0,1 % hmot.Mn 1,9 % hmot., Si 0,7 % hmot., zvyšok do 100 % je Fe a nečistoty P a S v obvyklýchmnožstvách.

Je známe, že mechanické vlastnosti svarového kovu závisia od obsahu C, Mn a Si v zvá-racom drSte. Mechanické vlastnosti je možné v značnéj miere ešte ovplyvniť technolo-gickými, parametrami zváracieho procesu (a následnými podmienkami chladnutia). Značnývplyv na pevnostné vlastnosti a na vrubová húževnatosť má obsah Mn vo zvarovom kove.Zvarový kov s obsahom cca 1,5 % hmot. Mn představuje optimálnu hodnotu tejto legúryvzhTadom na pevnost a húževnatosť zvarového kovu, pričom při teplote -40 °C dosahujevrubovú húževnatosť 35 až 60 J.cm . Pre zvárací drQt tohoto typu je určená medzapevnosti R^ = 500 MPa, medza klzu Rg = 420 MPa, a minimálna priemerná hodnota vrubo-vé j húževnatosti 27 J.cm“2 (pri teplote -27 °C). Pre iný zvárací drQt tohoto typu súurčené takmer podobné výsledné hodnoty (pri obsahu Mn 1,6 až 1,9 % hmot.): medza pev-nosti R = 570 MPa, medza klzu R„ = 470 MPa, predlžnenie má hodnotu 25 %. Minimálna m ’ s_? o hodnota vrubovej húževnatosti zvarového kovu je 47 J.cm pri teplote -40 C. Rovna-kými testovacími metodami boli preukázané výsledné hodnoty zvarového kovu, získané zčs. drQtov, uvedených na začiatku: při obsahu Mn 1,9 % hmot. výkazujú pri teplote-40 °C minimálnu stredcvú hodnotu vrubovej húževnatosti zvarového kovu 40,8 J.cm-2.Calej je známe, že dalšie zvyšovanie hodnQt vrubovej húževnatosti zvarového kovu, preskúšobné teploty do -50, resp. do -60 °C, je možné dosiahnul len legováním Mn, Ni,resp. Mn, Ni, Mo. Obvyklý obsah Ni sa pohybuje v rozpatí od 1,8 do 3,75 % hmot.

Calší předpis uvádza napr. pre obsah Ni 2,5 % hmot. odpovedajúcu priemernú hodnotu vrubovej húževnatosti 68 J pri teplote -50 °C, (teda hodnotu nárazovej práce, ekvi-—2 valentne 85 J.cm ).

Používanie týchto druhov zváracích drQtov, s obsahom Ni, prinášalo tažkosti s prob-lémom zvýšenej náchylnosti zvarového kovu k tvorbě horúcich trhlin. Obsah Ni zvyšu-je cenu přídavného materiálu. Vzhladom na spQsob použitia zvarových spojov, za podmíe·nok nízkých prevédzkových teplQt, sú v súčasnos.ti požadované vyššie hodnoty vrubovejhúževnatosti zvarového spoja, než aké sa dosahovali s uvedenými známými přídavnýmimateriálmi. V ostatnej době získané výsledky dávajú předpoklady na dalšie zvyšovanie plas-tických vlastností zvarového kovu pri nízkých prevédzkových teplotách aj pri použi-tí metody zvérania v ochrannej atmosféře plynu taviacou sa elektrodou s použitímC02 zváracím drOtom, ktorého chemická skladba je založená na báze C, Mn, Ci s defi-novaným minimálnym obsahom Ti, s vylúčením legúr Ni, alebo Ni, Mo. Návrh uvedeného chemického zloženia drotu je založený na niektorých nových poz-natkoch získaných při štúdiu metalurgických podmienok vytvárania zvarového kovu. K týmto patří napr. že štruktúra zvarového kovu pozostávajúca z acikulárneho feritu C8 269 037 B1 poskytuje optimálně vlastnosti z hlediska pevnosti, aj vrubovej húževnatosti. Výsledky mnohých výskumnýeh práč bližšie objasnujú vplyv rfiznych proměnných na tvorbu výs-ledné j Struktúry svarového kovu. Táto závisí od komplexněj interakcie mnohých fakto-rov, ako celkového obsahu legúr, velkosti, rozloženia a chemického zloženia inklúziírozměru primárných austenitickýcb zrn, rýchlosti chladnutia svarového kovu at3.VSeobecný trend při vývoji přídavných materiálov vedie cez také zlepSenie mikroft-?truktúr svarového kovu, ktoré vyžaduje malý obsah legujúcicb prvkov, aj keá pre zvý-šenie množstva acikulárneho feritu je potřebné udržat istú ich hladinu. Obsah uhlíkav zvarovom kove je možné znížit na 0,09 %, pričom zvýšenie teploty transformécie jemožné kompenzovat změnou rýchlosti chladr.utia, alebo zvýSením obsahu Mn. Optimálnyobsah Un vo vztahu k tvorbě acikulárneho feritu je 1,9 %. Obsah Si do 0,9 % v zva-rovom kove je možné tolerovat', ak sa obsah Un optimalizuje. Do priameho súvisu stvorbou acikulárneho feritu sa dává obsah kyslíka vo zvarovom kove. Pri zváraní vC02 obsah kyslíka bývá relativné vysoký, ale existujú sposoby na jeho zníženie.Zistilo sa, že okrem legovania Un, Ti, AI k nim patří aj použitie zvláštního reži-mu zvárania v oblasti skratového procesu s nízkým aapatím na oblúku. K zvýšeniuvrubovej húževnatosti pri nízkých teplotách vedie aj riadenie výskytu nekovových in-klúzií. Zistilo sa, že podmienkou zvýšenie hodnot KCV je získanie zvarového kovu,v ktorom podiel zemných globulámych inklúzií do velkosti 0,8 mm tvoří minimálně8C % bez přítomnosti vačších inklúzií rozměru nad 1,9 mm. Rovnako sa dokázal priamyvplyv znižovania strednej velkosti globulámych inklúzií na hodnotu vrubovej húžev-natosti pri záporných teplotách. Potvrdilo sa, že výrazným faktorem ovplyvňujúcimvrubovú húževnatosť zvarového kovu je chemické zloženie inklúzií, ktoré priamo vplý-va na nukleáciu acikulárneho feritu.

Podstata drStu na oblúkové zváranie v ochraně plynov konštrukčných ocelí, ur-čených pre prácu pri znížených teplotách spočívá v tom, že obsahuje 0,02 až 0,09 %hmot. uhlíka, 2,0 až 2,6 % hmot. mangánu, 0,4 až 0,7 % hmot. kremíka, 0,04 až 0,10 %hmot. titanu, zvyšok do 100 % železo, spolu s obvyklým množstvom a Struktúrou ne-čistdt.

Hlavná výhoda drotu na oblúkové zváranie v ochraně plynov konštrukčných ocelíurčených pře prácu pri znížených teplotách spočívá v tom, že spolupfisobením novejlimitovanej chemickej skladby, technologických parametrov a pracovných podmienok, sadosahuje 3alšie zvySovanie hodnfit vrubovej húževnatosti až na oblast hranice 100 J.cm“2 při prevádzkovej teplote -40 °C, príp. nad touto hranicou. Túto možnost che-mická skladba typu C, Un, Si nedávala a to ani priamo s použitím běžných zváracíchparametrov, ani pri žiadnej ich variante. fialšia výhoda novej vymedzenej chemickej ekladby zváracieho dr8tu na báze, C,Un, Si, Ti, spolu s úzko vymedzenými technologickými parametrami je v poskytováníoptimalizovanéj mechanickéj pevnosti, v Siršom aplikačnom použití, čím sa hodnotavyznačeného drfitu na zváranie áalej rozšiřuje a zvyšuje.

Skúšky v jednom případe overovania vlastností drdtu na zváranie prebehli spriemerom drStu 0 1,2 mm, s chemickou skladbou 0,03 % hmot. uhlíka, 2,29 % hmot.mangánu, 0,4 % hmot. kremíka, 0,08 % hmot. titanu. V podmienkach zváracích parametrov: zváranie napatie Uz = 21 V, zvárací prúd Iz = 200 A, ochranný plyn COg s prietokom v množštve 12 l.min“^, při zvéracej rýchlostiVz = 20m.h-1 a medzi-húsenkovej teplote zvarku tz i 100 °C, dosiahla sa při -40 °Cpriemerná vrubová húževnatosť Kcv = 134 J.cm-2. fialej sa skúšali pevnostně vlastnos-ti čistého zvarového kovu, ktorý při obsahu C 0,06 % hmot., Mn 1,7 % hmot., Si 28 %

Claims (1)

1. CS 269 037 B1 hmot. a Ti 0,04 % hmot., ako vybraného optima skladby, mal medzu klzu 500 MPa, medzupevnosti 600 MPa, predlženie 21 % a kontrakciu 66 %. V inom případe so zváracím drotom toho istého chemického zloženia, boli vykona-né skúšky zvarového kovu na zvarku z materiálu ČSN li 523 pri nasledovných technolo-gických parametroch: zvóracie napatie Uz = 20 V, zvárací prúd Iz = 200 A, zvéraciarýchlost Vz = 20 m.h-1, ochranný plyn - zmes Ar + 20 % C02 s prietokom v množstve11,5 l.min-1, při medzihúsenicovej teplote zvarku tz - 100 °C. Vrubová húževnatosťzvarového spoja dosiahla nasledovných hodn8t: K^y = 170 J.cm pri teplote t = = +20 °C, 130 J.cm-2 při -40 °C a až 70 J.cm-2 pri -60 °C. Priamy vplyv na doeihnutie týchto výsledkov úzko súvisí so znížením obsahu kys-líka a so znížením podielu nekovových inklúzií, Sálej zvýšenie podielu jemnějšíchinklúzií, So Sálej súvisí aj so změnou ich chemického zloženia. Tieto změny sp8so-bili získanie až cca 78 % acikulárneho feritu v sekundérnej štruktúre zvarového ko-vu, z celkového objemu sekundárnej štruktúry. Vynález je využitelný vo výrobě přídavných materiálov uvedeného typu, pri Sal-šom výskume a vývoji v tejto oblasti a pri výrobě zvarkov pracujúcich pri zvýšenýcha nízskych pracovných teplotách. PREDMET VYNÁLEZU Dr8t na oblúkové zváranie v ochraně plynov konštrukSných ocelí určených pre prácupri zničených teplotách vyznaSujúci sa tým, že obsahuje 0,02 až 0,05 % hmotnost-ných uhlíka, 2,0 až 2,6 % hmotnostných mangánu, 0,4 až 0,7 % hmotnostných kremíka,0,04 až 0,10 % hmotnostných titanu a zvyšok do 100 % hmotnostných železa, spolu sobvyklým množstvom a štruktúrou nečistůt.