RU2194602C2 - Состав сварочной проволоки - Google Patents
Состав сварочной проволокиInfo
- Publication number
- RU2194602C2 RU2194602C2 RU2000122009A RU2000122009A RU2194602C2 RU 2194602 C2 RU2194602 C2 RU 2194602C2 RU 2000122009 A RU2000122009 A RU 2000122009A RU 2000122009 A RU2000122009 A RU 2000122009A RU 2194602 C2 RU2194602 C2 RU 2194602C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- phosphorus
- copper
- cobalt
- vanadium
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение может быть использовано для ручной и автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса при изготовлении изделий в энергетическом и нефтехимическом машиностроении. Сварочная проволока содержит элементы в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,07-0,12, кремний 0,15-0,40, марганец 0,30-1,20, хром 1,5-2,5, никель 0,01-0,20, молибден 0,40-1,20, ванадий 0,05-0,25,титан 0,01-0,15, медь 0,01-0,06, алюминий 0,005-0,05, азот 0,003-0,012, кислород 0,001-0,005, олово 0,0001-0,01, сурьма 0,001-0,008, мышьяк 0,001-0,01, кобальт 0,005-0,02, свинец 0,001-0,01, сера 0,001-0,006, фосфор 0,001-0,006, железо остальное. Регламентировано отношение суммы V и Сr к сумме С и N, а также суммарное содержание меди, фосфора, кобальта и никеля. Изобретение позволяет повысить стойкость металла шва против теплового и радиационного охрупчивания. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.
Description
Изобретение относится к производству сварочных материалов и может быть использовано для ручной и автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса при изготовлении изделий в нефтехимическом и энергетическом машиностроении.
Для обеспечения надежности и долговечности оборудования сварочные материалы должны обладать комплексом технологических и служебных свойств: высокой прочностью и пластичностью, низкой температурой хрупко-вязкого перехода (Тко), стойкостью против тепловой хрупкости, отсутствием существенной деградации свойств металла шва под воздействием облучения.
В настоящее время значительная часть нефтехимического и энергетического оборудования изготавливается из теплоустойчивой стали 15Х2МФА (ТУ 108-131-86, с. 28), которая содержит 2,5-3,0% Сr, 0,6-0,8% Мо, 0,25-0,3 5% V, обладает высокой прочностью и пластичностью при температурах эксплуатации до 500oС, а также низкой температурой хрупко-вязкого перехода (Тко <0oС).
Для сварки этой стали применяется сварочная проволока Св-10ХМФТУ по ТУ14-1-4914-90 (стр. 3).
Недостатками указанной проволоки являются низкий предел прочности (≤ 539 МПа) и высокая температура хрупко-вязкого перехода (Тко ≤ 20oС) металла сварных швов.
Наиболее близким к заявляемому является состав сварочной проволоки по патенту СССР 859087, прототип, имеющий следующие ингредиенты, %:
С - 0,05-0,12
Si - 0,20-0,40
Mn - 0,4-1,2
Cr - 0,8-1,8
Мо - 0,4-0,8
V - 0,05-0,35
Ti - 0,05-0,15
Cu - 0,01-0,1
Sb - 0,0001-0,005
As - 0,001-0,01
Sn - 0,0001-0,005
Co - 0,001-0,05
S - Не более 0,012
P - Не более 0,010
Fe - Остальное
Однако известный состав сварочной проволоки обладает пониженньм пределом прочности металла шва и высокой температурой хрупко-вязкого перехода.
С - 0,05-0,12
Si - 0,20-0,40
Mn - 0,4-1,2
Cr - 0,8-1,8
Мо - 0,4-0,8
V - 0,05-0,35
Ti - 0,05-0,15
Cu - 0,01-0,1
Sb - 0,0001-0,005
As - 0,001-0,01
Sn - 0,0001-0,005
Co - 0,001-0,05
S - Не более 0,012
P - Не более 0,010
Fe - Остальное
Однако известный состав сварочной проволоки обладает пониженньм пределом прочности металла шва и высокой температурой хрупко-вязкого перехода.
Задачей настоящего изобретения явилось повышение предела прочности и снижение температуры хрупко-вязкого перехода металла сварных швов одновременно с обеспечением высокой стойкости к тепловому и радиационному охрупчиванию.
Поставленная цель достигается введением никеля, алюминия, азота, кислорода и свинца при следующем содержании компонентов, %:
Углерод - 0,07-0,12
Кремний - 0,15-0,40
Марганец - 0,3-1,2
Хром - 1,5-2,5
Никель - 0,01-0,2
Молибден - 0,4-1,2
Ванадий - 0,05-0,25
Титан - 0,01-0,15
Медь - 0,01-0,06
Алюминий - 0,005- 0,05
Азот - 0,003-0,012
Кислород - 0,001-0,005
Олово - 0,0001-0,001
Сурьма - 0,001-0,008
Мышьяк - 0,001-0,01
Кобальт - 0,005-0,02
Свинец - 0,001-0,01
Сера - 0,001-0,006
Фосфор - 0,001-0,006
Железо - Остальное
При этом для повышения стойкости металла шва к тепловой хрупкости должно обеспечиваться следующее требование:
,
где К - критерий теплового охрупчивания.
Углерод - 0,07-0,12
Кремний - 0,15-0,40
Марганец - 0,3-1,2
Хром - 1,5-2,5
Никель - 0,01-0,2
Молибден - 0,4-1,2
Ванадий - 0,05-0,25
Титан - 0,01-0,15
Медь - 0,01-0,06
Алюминий - 0,005- 0,05
Азот - 0,003-0,012
Кислород - 0,001-0,005
Олово - 0,0001-0,001
Сурьма - 0,001-0,008
Мышьяк - 0,001-0,01
Кобальт - 0,005-0,02
Свинец - 0,001-0,01
Сера - 0,001-0,006
Фосфор - 0,001-0,006
Железо - Остальное
При этом для повышения стойкости металла шва к тепловой хрупкости должно обеспечиваться следующее требование:
,
где К - критерий теплового охрупчивания.
И для повышения пластичности и ударной вязкости после радиационного облучения должно обеспечиваться следующее условие:
Q = 0,07Cu+P+(Co+Ni)3 ≤ 0,021,
где Q - критерий охрупчивания в условиях облучения.
Q = 0,07Cu+P+(Co+Ni)3 ≤ 0,021,
где Q - критерий охрупчивания в условиях облучения.
Введение хрома в сочетании с ванадием способствует измельчению первичного зерна и, как следствие, более дисперсному выпадению упрочняющих фаз.
Поскольку ванадий и хром являются энергичными карбидообразующими элементами для сохранения высокой пластичности, суммарное содержание карбидообразующих элементов к углероду и азоту должно быть строго регламентировано отношением:
Азот в присутствии титана и ванадия способствует образованию карбонитридов по границам зерен и повышает прочность металла шва, в то же время его содержание должно быть ограничено величиной 0,012% для обеспечения пластичности и вязкости металла шва.
Азот в присутствии титана и ванадия способствует образованию карбонитридов по границам зерен и повышает прочность металла шва, в то же время его содержание должно быть ограничено величиной 0,012% для обеспечения пластичности и вязкости металла шва.
Введение никеля способствует повышению пластичности и вязкости металла шва, однако его содержание должно быть ограничено вышеприведенными пределами из-за опасности охрупчивания металла шва при работе в условиях облучения.
В результате экспериментальных исследований было установлено, что на радиационное охрупчивание металла шва в наибольшей степени оказывают влияние такие элементы, как никель, кобальт, фосфор и медь. Причем, для получения оптимальной пластичности и вязкости после облучения была установлена следующая зависимость:
Q = 0,07Cu+P+(Co+Ni)3 ≤ 0,021,
где Q - критерий охрупчивания в условиях облучения.
Q = 0,07Cu+P+(Co+Ni)3 ≤ 0,021,
где Q - критерий охрупчивания в условиях облучения.
Повышение прочности теплоустойчивых сталей достигается применением двух видов структурного упрочнения: 1) введением элементов, упрочняющих твердый раствор. К таким элементам относятся хром, азот, алюминий и молибден; 2) введением карбидообразующих элементов, к которым относятся ванадий и титан.
Кислород эффективно снижает растворимость водорода в низколегированных сталях. Однако увеличение его содержания выше заданных пределов приводит к появлению оксидов, резко снижающих вязкость металла.
Свинец свыше указанного предела приводит к появлению горячих трещин в металле шва за счет снижения его пластичности.
Сера свыше указанного предела снижает пластические характеристики и повышает температуру хрупко-вязкого перехода.
Фосфор свыше указанного предела снижает стойкость металла шва против радиационного охрупчивания.
Новый состав сварочной проволоки явился примером оптимизации содержания элементов, упрочняющих твердый раствор, и карбидообразующих элементов в сварочной проволоке и, соответственно, в металле шва с целью обеспечения с одной стороны необходимого уровня прочности, с другой - высоких значений пластичности и ударной вязкости металла шва.
Пример конкретного выполнения:
Для изготовления проволоки была выплавлена сталь на заводе "Сибэлектросталь", г. Красноярск и откованы заготовки на квадрат 38. Из этих заготовок на заводе "Серп и Молот" была изготовлена сварочная проволока заявленного состава и прототипа. Химический состав сварочной проволоки приведен в табл. 1. Механические свойства металла шва, выполненного проволоками составов, указанных в табл. 1 при автоматической сварке под флюсом (ФП-33) после отпуска по режиму 670oС/18 ч + 720oС/14 ч приведены в табл. 2.
Для изготовления проволоки была выплавлена сталь на заводе "Сибэлектросталь", г. Красноярск и откованы заготовки на квадрат 38. Из этих заготовок на заводе "Серп и Молот" была изготовлена сварочная проволока заявленного состава и прототипа. Химический состав сварочной проволоки приведен в табл. 1. Механические свойства металла шва, выполненного проволоками составов, указанных в табл. 1 при автоматической сварке под флюсом (ФП-33) после отпуска по режиму 670oС/18 ч + 720oС/14 ч приведены в табл. 2.
Результаты испытаний металла сварных швов на склонность к тепловому охрупчиванию приведены в табл. 3, а после радиационного облучения флюенсом 1•1019 н/см2 при температуре облучения 270oС, энергия облучения Е ≥ 0,5% МЭВ - в табл. 4.
Анализ результатов испытания металла шва (табл. 2) показал, что металл шва заявленного состава характеризуется высокими значениями прочности, пластичности и ударной вязкости по сравнению с прототипом, а критическая температура хрупкости составляет: ТКО ≤ -20oС.
Анализ результатов испытаний после длительных тепловых выдержек (табл. 3) позволяет сделать заключение о том, что заявленные пределы обеспечивают в наибольшей степени стабильность механических свойств при работе в условиях повышенных температур, особенно по показателям пластичности и ударной вязкости. Таким образом, металл шва заявленного состава не склонен, в отличие от прототипа, к тепловой хрупкости.
Заявляемый состав используется для сварки элементов активной зоны, находящейся в условиях радиационного облучения. Кроме того, предлагаемый состав может быть использован для сварки корпусов реакторов АЭУ и другого оборудования, работающего в условиях облучения.
Данные табл.4 свидетельствуют о том, что с увеличением критерия Q степень радиационного охрупчивания металла шва возрастает.
Ожидаемый технико-экономический эффект от использования предлагаемого состава сварочной проволоки выразится в увеличении срока службы оборудования, применяемого в нефтехимическом и энергетическом машиностроении за счет повышения стойкости металла шва против теплового и радиационного охрупчивания, а также повышения пределов прочности и снижения температуры хрупко-вязкого перехода.
Источники информации
1. Земзин В.Н. и др. Термическая обработка и свойства сварных соединений.
1. Земзин В.Н. и др. Термическая обработка и свойства сварных соединений.
2. Николаев В. А. и др. Влияние никеля, меди и фосфора на радиационное охрупчивание феррито-перлитной стали. Атомная энергия, 1974, 37, вып. 6, с. 491-495.
3. Охрупчивание конструкционных сталей и сплавов. Москва, Металлургия, 1988 г.
Claims (2)
1. Состав сварочной проволоки, преимущественно для сварки сталей перлитного класса, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, фосфор, серу, медь, ванадий, титан, кобальт, олово, мышьяк, сурьму и железо, отличающийся тем, что в состав проволоки дополнительно введен никель, алюминий, азот, кислород и свинец при следующем содержании компонентов, мас. %:
Углерод - 0,07-0,12
Кремний - 0,15-0,40
Марганец - 0,30-1,20
Хром - 1,5-2,5
Никель - 0,01-0,20
Молибден - 0,40-1,20
Ванадий - 0,05-0,25
Титан - 0,01-0,15
Медь - 0,01-0,06
Алюминий - 0,005-0,05
Азот - 0,003-0,012
Кислород - 0,001-0,005
Свинец - 0,001-0,01
Сера - 0,001-0,006
Фосфор - 0,001-0,006
Олово - 0,0001-0,01
Сурьма - 0,001-0,008
Мышьяк - 0,001-0,01
Кобальт - 0,005-0,02
Железо - Остальное
2. Состав по п. 1 отличается тем, что отношение суммы V и Сr к сумме С и N должно обеспечивать следующее требование:
где К - критерий теплового охрупчивания.
Углерод - 0,07-0,12
Кремний - 0,15-0,40
Марганец - 0,30-1,20
Хром - 1,5-2,5
Никель - 0,01-0,20
Молибден - 0,40-1,20
Ванадий - 0,05-0,25
Титан - 0,01-0,15
Медь - 0,01-0,06
Алюминий - 0,005-0,05
Азот - 0,003-0,012
Кислород - 0,001-0,005
Свинец - 0,001-0,01
Сера - 0,001-0,006
Фосфор - 0,001-0,006
Олово - 0,0001-0,01
Сурьма - 0,001-0,008
Мышьяк - 0,001-0,01
Кобальт - 0,005-0,02
Железо - Остальное
2. Состав по п. 1 отличается тем, что отношение суммы V и Сr к сумме С и N должно обеспечивать следующее требование:
где К - критерий теплового охрупчивания.
3. Состав по п. 1 отличается тем, что содержание меди, фосфора, кобальта и никеля должно удовлетворять следующему условию:
Q= 0,07Cu+P+(Co+Ni)3 ≤ 0,021,
где Q - критерий охрупчивания.
Q= 0,07Cu+P+(Co+Ni)3 ≤ 0,021,
где Q - критерий охрупчивания.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000122009A RU2194602C2 (ru) | 2000-08-17 | 2000-08-17 | Состав сварочной проволоки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000122009A RU2194602C2 (ru) | 2000-08-17 | 2000-08-17 | Состав сварочной проволоки |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000122009A RU2000122009A (ru) | 2002-08-27 |
RU2194602C2 true RU2194602C2 (ru) | 2002-12-20 |
Family
ID=20239352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000122009A RU2194602C2 (ru) | 2000-08-17 | 2000-08-17 | Состав сварочной проволоки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2194602C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451588C2 (ru) * | 2010-07-02 | 2012-05-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса |
RU2465110C1 (ru) * | 2011-07-27 | 2012-10-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Состав сварочной проволоки |
-
2000
- 2000-08-17 RU RU2000122009A patent/RU2194602C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451588C2 (ru) * | 2010-07-02 | 2012-05-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса |
RU2465110C1 (ru) * | 2011-07-27 | 2012-10-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Состав сварочной проволоки |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0384433B1 (en) | Ferritic heat resisting steel having superior high-temperature strength | |
JPH0563544B2 (ru) | ||
JP6753136B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼溶接金属およびそれを有する溶接継手 | |
JP4835770B1 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼用溶接材料ならびにそれを用いてなる溶接金属および溶接継手 | |
JP5097499B2 (ja) | 低合金耐熱鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
JP3457834B2 (ja) | 靱性に優れた低Crフェライト系耐熱鋼用溶接金属 | |
EP2803741A1 (en) | Low alloy steel | |
US4436554A (en) | High strength and high toughness welding material | |
RU2194602C2 (ru) | Состав сварочной проволоки | |
JP3237137B2 (ja) | 溶接熱影響部の強度低下の小さい高クロムフェライト耐熱鋼 | |
EP3795708A1 (en) | High chromium creep resistant weld metal for arc welding of thick walled steel members | |
JP6756147B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼用溶接材料 | |
JPS63309392A (ja) | オーステナイト系ステンレス耐熱合金用tig溶接用溶加材 | |
EP3795709A1 (en) | High chromium creep resistant weld metal for arc welding of thin walled steel members | |
JP2008127613A (ja) | 析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼 | |
EP0780483A1 (en) | High-strength austenitic heat-resisting steel having improved weldability | |
JPWO2018066573A1 (ja) | オーステナイト系耐熱合金およびそれを用いた溶接継手 | |
JP2561592B2 (ja) | 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料 | |
EP0669405A2 (en) | Heat resisting steel | |
JP2543801B2 (ja) | 高Crフェライト系耐熱鋼用被覆ア―ク溶接棒 | |
JPH11138262A (ja) | Tig溶接方法及びtig溶接材料 | |
JPH1036944A (ja) | マルテンサイト系耐熱鋼 | |
JPH0753898B2 (ja) | 高強度オ−ステナイト系耐熱合金 | |
JP3194207B2 (ja) | 高Crフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒 | |
JP2000061687A (ja) | 高靭性溶接金属 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090818 |