RU2237741C1 - Casting nickel-based alloy - Google Patents

Casting nickel-based alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2237741C1
RU2237741C1 RU2003111590/02A RU2003111590A RU2237741C1 RU 2237741 C1 RU2237741 C1 RU 2237741C1 RU 2003111590/02 A RU2003111590/02 A RU 2003111590/02A RU 2003111590 A RU2003111590 A RU 2003111590A RU 2237741 C1 RU2237741 C1 RU 2237741C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
nickel
boron
based alloy
sulfide
Prior art date
Application number
RU2003111590/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003111590A (en
Inventor
вленский А.В. Бого (RU)
А.В. Богоявленский
А.З. Шарыпов (RU)
А.З. Шарыпов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" filed Critical Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод"
Priority to RU2003111590/02A priority Critical patent/RU2237741C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2237741C1 publication Critical patent/RU2237741C1/en
Publication of RU2003111590A publication Critical patent/RU2003111590A/en

Links

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular nickel-based alloy for build up of pats operating in severe condition of high temperature sulfide-oxygen corrosion.
SUBSTANCE: Claimed alloy contains (mass.%) carbon not more than 0.10, chromium not more than 32.0-35.0, tungsten 4.3-5.50, molybdenum 2.3-3.3, titan 0.50-1.10, aluminum 0.5-1.10, iron not more than 4.0, niobium 0.50-1.10, boron 0.30-0.55, cerium not more than 0.030, manganese not more than 0.50, silicium not more than 0.40, sulfur not more than 0.01, phosphorus not more than 0.05, additionally yttrium 0.03-0.05, and balance nickel. Present alloy exhibits improved processing strength when build up and maintained hardness and sulfide corrosion resistance when operating at high temperature.
EFFECT: nickel-based alloy with improved processing strength, hardness and sulfide corrosion resistance.
2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, используемым для наплавки на детали, работающие в жестких условиях при высокотемпературной сульфидно-оксидной коррозии.The invention relates to metallurgy, in particular to nickel-based alloys used for surfacing on parts operating in harsh conditions under high temperature sulfide-oxide corrosion.

Известен литейный жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий следующие компоненты, мас.%: углерод 0,06-0,12, хром 15,0-16,7, кобальт 10,0-11,5, молибден 1,5-2,5, вольфрам 4,5-6,0, алюминий 2,4-3,2, титан 4,2-5,0, иттрий 0,05, бор 0,02, цирконий 0,05, ниобий 0,1-0,3, серу 0,008, фосфор 0,008, марганец 0,30, кремний 0,30, железо 0,5, медь 0,07, азот 0,01, висмут 0,00005, свинец 0,001, сурьму 0,0005, мышьяк 0,0005. (Литейный жаропрочный никелевый сплав ХН58КВТЮМБЛ-ВИ (ЧС70У-ВИ), ТУ 14-1-3658-83). Из данного сплава отливают лопатки турбины газотурбинных установок (ГТУ), которые имеют высокие эксплуатационные свойства: стойкость к сульфидной коррозии и термическую стойкость от окисления при высоких температурах. При ремонте ГТУ восстанавливают изношенные поверхности лопаток с помощью наплавки.Known casting heat-resistant alloy based on Nickel, containing the following components, wt.%: Carbon 0.06-0.12, chromium 15.0-16.7, cobalt 10.0-11.5, molybdenum 1.5-2, 5, tungsten 4.5-6.0, aluminum 2.4-3.2, titanium 4.2-5.0, yttrium 0.05, boron 0.02, zirconium 0.05, niobium 0.1-0 , 3, sulfur 0.008, phosphorus 0.008, manganese 0.30, silicon 0.30, iron 0.5, copper 0.07, nitrogen 0.01, bismuth 0.00005, lead 0.001, antimony 0.0005, arsenic 0, 0005. (Heat-resistant nickel alloy KhN58KVTYUMBL-VI (ChS70U-VI), TU 14-1-3658-83). The turbine blades of gas turbine units (GTU) are cast from this alloy, which have high operational properties: resistance to sulfide corrosion and thermal resistance to oxidation at high temperatures. During the repair of gas turbines, the worn surfaces of the blades are restored using surfacing.

Использовать сплав ЧС 70У-ВИ в качестве присадки при восстановительной наплавке малоэффективно из-за низкой стойкости сварных соединений против образования горячих трещин, т.е. при аргонодуговой сварке сплав имеет низкую технологическую прочность.It is ineffective to use the ChS 70U-VI alloy as an additive in reducing surfacing due to the low resistance of welded joints to the formation of hot cracks, i.e. during argon-arc welding, the alloy has a low technological strength.

Наиболее близким по технической сущности является литейный жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий следующие компоненты, мас.%: углерод ≤0,10, хром 32,0-35,0, вольфрам 4,3-5,30, молибден 2,3-3,3, алюминий 0,5-1,10, титан 0,5-1,10, железо ≤4,0, ниобий 0,5-1,10, бор ≤0,008, церий ≤0,030, марганец ≤0,50, кремний ≤0,40, сера ≤0,01, фосфор ≤0,015, никель - остальное. Сплав марки Св-ХН50ВМТЮБ-ВИ (Св-ЭП648-ВИ), ТУ 14-1-2234-77.The closest in technical essence is a casting heat-resistant alloy based on nickel, containing the following components, wt.%: Carbon ≤0.10, chromium 32.0-35.0, tungsten 4.3-5.30, molybdenum 2.3- 3.3, aluminum 0.5-1.10, titanium 0.5-1.10, iron ≤4.0, niobium 0.5-1.10, boron ≤0.008, cerium ≤0.030, manganese ≤0.50 , silicon ≤0.40, sulfur ≤0.01, phosphorus ≤0.015, nickel - the rest. Alloy of the brand Sv-KhN50VMTYUB-VI (Sv-EP648-VI), TU 14-1-2234-77.

Сплав Св-ЭП648-ВИ имеет высокие показатели стойкости и сульфидной коррозии в контакте с основным материалом лопаток (сплав ЧС 70У-ВИ). Однако наплавка на основной материал приводит к образованию горячих трещин, особенно в околошовной зоне из-за недостаточной технологической прочности присадки.Alloy Sv-EP648-VI has high resistance and sulfide corrosion in contact with the main material of the blades (alloy ChS 70U-VI). However, surfacing on the base material leads to the formation of hot cracks, especially in the heat-affected zone due to insufficient technological strength of the additive.

Задачей изобретения является повышение технологической прочности сплава при наплавке с сохранением его твердости и стойкости к сульфидной коррозии при работе сплава в условиях высоких температур.The objective of the invention is to increase the technological strength of the alloy during surfacing while maintaining its hardness and resistance to sulfide corrosion during operation of the alloy at high temperatures.

Поставленная цель достигается тем, что литейный сплав на основе никеля содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:This goal is achieved by the fact that the casting alloy based on Nickel contains components in the following ratio, wt.%:

Углерод ≤0,10Carbon ≤0.10

Хром 32,0-35,0Chrome 32.0-35.0

Вольфрам 4,3-5,50Tungsten 4.3-5.50

Молибден 2,3-3,30Molybdenum 2.3-3.30

Титан 0,50-1,10Titanium 0.50-1.10

Алюминий 0,50-1,10Aluminum 0.50-1.10

Железо ≤4,0Iron ≤ 4.0

Ниобий 0,50-1,10Niobium 0.50-1.10

Бор 0,30-0,55Boron 0.30-0.55

Церий ≤0,030Cerium ≤0.030

Иттрий 0,03-0,05Yttrium 0.03-0.05

Марганец ≤0,50Manganese ≤0.50

Кремний ≤0,40Silicon ≤0.40

Сера ≤0,01Sulfur ≤0.01

Фосфор ≤0,015Phosphorus ≤0.015

Никель ОстальноеNickel Else

Известно, что никелевые жаропрочные коррозионно-стойкие сплавы содержат в своем составе 11-16 важных составляющих элементов в тщательно контролируемых количествах, которые при различном их сочетании придают сплавам самые разнообразные свойства. Известно, что появление горячих трещин можно предотвратить с помощью боридной эвтектики. Горячие трещины в металле шва образуются, когда бор присутствует в очень малых количествах (сотые и тысячные доли процента). Добавление 0,3-0,8% бора достаточно для образования боридной эвтектики и эффективного предотвращения горячих трещин. Известно, что склонность к образованию горячих трещин при сварке зависит от химического состава и степени легирования сплавов. Обычно легированные бором сплавы свариваются проволокой аналогичного основному металлу состава (Б.И. Медовар и др. Аустенитно-боридные стали и сплавы для сварных конструкций, Киев: Наукова думка, 1970, с.23-24, 125-127).It is known that nickel heat-resistant corrosion-resistant alloys contain 11-16 important constituent elements in carefully controlled quantities, which, given their different combinations, give the alloys the most diverse properties. It is known that the occurrence of hot cracks can be prevented using boride eutectic. Hot cracks in the weld metal form when boron is present in very small quantities (hundredths and thousandths of a percent). The addition of 0.3-0.8% boron is sufficient for the formation of boride eutectic and effective prevention of hot cracks. It is known that the tendency to form hot cracks during welding depends on the chemical composition and degree of alloying of the alloys. Usually boron-alloyed alloys are welded with a wire of a composition similar to the base metal (B.I. Medovar et al. Austenitic-boride steels and alloys for welded structures, Kiev: Naukova Dumka, 1970, pp. 23-24, 125-127).

Увеличение содержания бора в предлагаемом сплаве способствует повышению его твердости и жаростойкости при сохранении его пластических свойств, а также способствует противостоять образованию горячих трещин за счет образовавшейся при наплавке боридной фазы, благоприятно воздействующей на подавление кристаллизационных трещин. Кроме того, бориды, входящие в состав боридной фазы, способствуют рафинированию (очищению) границ зерен от вредных ликватов, вредных примесей, кремния, фосфора, серы и других.The increase in boron content in the proposed alloy improves its hardness and heat resistance while maintaining its plastic properties, and also helps to resist the formation of hot cracks due to the boride phase formed during surfacing, which favorably suppresses crystallization cracks. In addition, the borides that make up the boride phase contribute to the refinement (purification) of grain boundaries from harmful liquids, harmful impurities, silicon, phosphorus, sulfur and others.

Введение в никелевый сплав добавок иттрия и бора в предложенных пределах повышает технологическую прочность сплава и повышает его стойкость к сульфидной коррозии при высоких температурах.The introduction of yttrium and boron additives into the nickel alloy within the proposed limits increases the technological strength of the alloy and increases its resistance to sulfide corrosion at high temperatures.

Предложенный сплав выполняют из чистых шихтовых материалов индукционным способом в вакууме и разливают его в керамические формы. Перед наплавкой сплав подвергают обработке для удаления литейной корки.The proposed alloy is made of pure charge materials by induction in a vacuum and poured into ceramic forms. Before surfacing, the alloy is subjected to processing to remove the casting peel.

Для определения свойств предлагаемого сплава произведены сравнительные испытания данного сплава с прототипом: испытания на сульфидную коррозию, расчет и определение критической скорости деформации наплавляемых сплавов (А кр), замер микротвердости наплавляемых сплавов.To determine the properties of the proposed alloy, comparative tests of this alloy with a prototype were performed: sulfide corrosion tests, calculation and determination of the critical strain rate of deposited alloys (A cr), microhardness of deposited alloys.

Для испытания на сульфидную коррозию предлагаемый сплав и сварочную проволоку Св-ЭП648ВИ наплавляли на образцы из сплава ЧС70У-ВИ. После наплавки производили механическую обработку (размеры образцов с наплавленным металлом -

Figure 00000001
10 мм×17 мм) и термическую обработку.For testing for sulfide corrosion, the proposed alloy and welding wire Sv-EP648VI were deposited on samples from the ChS70U-VI alloy. After surfacing, mechanical processing was performed (the dimensions of the samples with deposited metal -
Figure 00000001
10 mm × 17 mm) and heat treatment.

Количественную оценку стойкости сплавов против образования горячих трещин производили по методике ИМЕТ-ЦНИИЧМ с расчетом и определением критической скорости деформации - А кр.A quantitative assessment of the resistance of alloys to the formation of hot cracks was carried out according to the IMET-TsNIICHM method with the calculation and determination of the critical strain rate - A cr.

Химический состав предлагаемого и известного (прототип) сплавов приведен в таблице 1. В таблице 2 приведены результаты сравнительных испытаний предложенного и известного сплавов. Установлено, что увеличение или снижение мас.% бора и иттрия за предложенные пределы легирования приводит к снижению стойкости сплава и образованию горячих трещин.The chemical composition of the proposed and known (prototype) alloys are shown in table 1. Table 2 shows the results of comparative tests of the proposed and known alloys. It was found that an increase or decrease in wt% of boron and yttrium beyond the proposed alloying limits leads to a decrease in the alloy resistance and the formation of hot cracks.

Результаты ЛЮМ и рентген-контроля и металлографических исследований, проводимые после наплавки и термической обработки, показали отсутствие дефектов как в наплавленном металле, так и в околошовной зоне.The results of LUM and X-ray control and metallographic studies carried out after surfacing and heat treatment showed the absence of defects both in the deposited metal and in the heat-affected zone.

Преимущество предложенного сплава состоит в более высокой технологической прочности сплава при наплавке с сохранением уровня твердости и стойкости к сульфидной коррозии.The advantage of the proposed alloy is a higher technological strength of the alloy during surfacing while maintaining the level of hardness and resistance to sulfide corrosion.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Claims (1)

Литейный сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, вольфрам, молибден, титан, алюминий, железо, ниобий, бор, церий, марганец, кремний, серу, фосфор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.%:Nickel-based casting alloy containing carbon, chromium, tungsten, molybdenum, titanium, aluminum, iron, niobium, boron, cerium, manganese, silicon, sulfur, phosphorus, characterized in that it additionally contains yttrium in the following ratio of components, wt. %: Углерод ≤0,10Carbon ≤0.10 Хром 32,0-35,0Chrome 32.0-35.0 Вольфрам 4,3-5,50Tungsten 4.3-5.50 Молибден 2,3-3,30Molybdenum 2.3-3.30 Титан 0,50-1,10Titanium 0.50-1.10 Алюминий 0,50-1,10Aluminum 0.50-1.10 Железо ≤4,0Iron ≤ 4.0 Ниобий 0,50-1,10Niobium 0.50-1.10 Бор 0,30-0,55Boron 0.30-0.55 Церий ≤0,030Cerium ≤0.030 Иттрий 0,03-0,05Yttrium 0.03-0.05 Марганец ≤0,50Manganese ≤0.50 Кремний ≤0,40Silicon ≤0.40 Сера ≤0,01Sulfur ≤0.01 Фосфор ≤0,015Phosphorus ≤0.015 Никель ОстальноеNickel Else
RU2003111590/02A 2003-04-21 2003-04-21 Casting nickel-based alloy RU2237741C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003111590/02A RU2237741C1 (en) 2003-04-21 2003-04-21 Casting nickel-based alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003111590/02A RU2237741C1 (en) 2003-04-21 2003-04-21 Casting nickel-based alloy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2237741C1 true RU2237741C1 (en) 2004-10-10
RU2003111590A RU2003111590A (en) 2004-12-20

Family

ID=33537910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003111590/02A RU2237741C1 (en) 2003-04-21 2003-04-21 Casting nickel-based alloy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2237741C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ТУ-14-1-2234-77. Издательство стандартов, 1977. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100473039B1 (en) Ni-base heat resistant alloy excellent in weldability and strength at elavated temperature, weld joint using the same, and tube for ethylene cracking furnace or reformer furnace using the same
KR101259686B1 (en) Nickel-based alloy
JP5742447B2 (en) High hardness overlaying alloy powder
CA3019556C (en) Welding structure member
KR101345074B1 (en) Ni-BASED ALLOY MATERIAL
EP2119802A1 (en) Austenitic stainless steel welded joint and austenitic stainless steel welding material
WO2019098034A1 (en) Austenitic heat-resistant steel welding metal, welded joint, welding material for austenitic heat-resistant steel, and method for producing welded joint
JP2011219864A (en) Heat resistant steel for exhaust valve
JP6965938B2 (en) Austenitic Stainless Steel Welded Metals and Welded Structures
JPH09225679A (en) Ni base heat resistant brazing filter metal excellent in wettability and corrosion resistance
JP2009144203A (en) Austenitic high alloy-welded joint and austenitic high alloy welding material
JP4972972B2 (en) Ni-based alloy
JP5788360B2 (en) Heat-resistant steel for exhaust valves
JP6212920B2 (en) Metal material
JP6257454B2 (en) Overlay weld metal and machine structure
KR20030095984A (en) Ni-Cr-Mo-Cu ALLOYS RESISTANT TO SULFURIC ACID AND WET PROCESS PHOSPHORIC ACID
RU2373039C1 (en) Welding wire for welding heat-resistant alloys
WO2017154754A1 (en) Welded metal and welded structure containing said welded metal
JP6795038B2 (en) Austenitic heat-resistant alloy and welded joints using it
JPH06142980A (en) Welding material for austenitic stainless steel having excellent high-temperature strength
RU2237741C1 (en) Casting nickel-based alloy
JP6638552B2 (en) Welding material for austenitic heat-resistant steel
JP6638551B2 (en) Austenitic heat-resistant steel weld metal and welded joint having the same
RU2264479C2 (en) Casting alloy on the basis of nickel
JP2005144488A (en) Build-up welding material for continuous casting roll and roll using it