RU2299796C2 - Welding wire composition - Google Patents
Welding wire composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2299796C2 RU2299796C2 RU2005124139/02A RU2005124139A RU2299796C2 RU 2299796 C2 RU2299796 C2 RU 2299796C2 RU 2005124139/02 A RU2005124139/02 A RU 2005124139/02A RU 2005124139 A RU2005124139 A RU 2005124139A RU 2299796 C2 RU2299796 C2 RU 2299796C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welding
- vanadium
- manganese
- content
- sulfur
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к сварке и касается состава сварочной проволоки для сварки и наплавки изделий из низколегированных конструкционных сталей, работающих при больших знакопеременных нагрузках и низких температурах, и может быть использовано преимущественно для изделий тяжелого машиностроения, эксплуатирующихся в условиях Сибири и Крайнего Севера.The invention relates to welding and relates to the composition of the welding wire for welding and surfacing of products from low alloy structural steels, operating at high alternating loads and low temperatures, and can be used mainly for heavy engineering products operating in Siberia and the Far North.
Известен состав сварочной проволоки, содержащий углерод, хром, кремний, марганец, молибден, ванадий, серу, фосфор, железо, в который введен кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:The known composition of the welding wire containing carbon, chromium, silicon, manganese, molybdenum, vanadium, sulfur, phosphorus, iron, which introduced calcium in the following ratio, wt.%:
при этом отношение содержания углерода к суммарному содержанию молибдена и ванадия должно составлять 0,066-0,087, а отношение содержания серы к суммарному содержанию кальция и марганца должно быть в пределах 0,015-0,020 (см. патент РФ №2104138, кл. В23К 35/30, опубл. 10.02.1998).the ratio of carbon content to the total content of molybdenum and vanadium should be 0.066-0.087, and the ratio of sulfur to the total content of calcium and manganese should be in the range of 0.015-0.020 (see RF patent No. 2104138, class V23K 35/30, publ. 10.02.1998).
К недостаткам данного состава можно отнести нестабильное мерцающее горение дуги, а также возможность образования горячих трещин и сравнительная хрупкость сварного шва.The disadvantages of this composition include unstable flickering arc burning, as well as the possibility of the formation of hot cracks and the comparative fragility of the weld.
Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа состав сварочной проволоки, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, кальций, серу, фосфор и железо (см. патент РФ №2241585, кл. В23К 35/30, С22С 38/12, опубл. 10.12.2004).The closest known for its technical nature and the achieved result is selected as a prototype composition of the welding wire containing carbon, silicon, manganese, vanadium, calcium, sulfur, phosphorus and iron (see RF patent No. 2241585, class V23K 35/30 , C22C 38/12, publ. 10.12.2004).
К недостаткам прототипа также можно отнести недостаточную прочность сварных соединений низколегированных конструкционных сталей и ударную вязкость сварного шва при низких температурах, что может привести к образованию трещин сварного шва.The disadvantages of the prototype can also be attributed to the insufficient strength of the welded joints of low alloy structural steels and the toughness of the weld at low temperatures, which can lead to cracking of the weld.
Сущность заявляемого изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата, который выражается в получении оптимальных физико-механических свойств металла сварного шва при сварке низколегированных конструкционных сталей в условиях низких температур, а именно: повышение трещиностойкости околошовной зоны сварного шва, а также сочетание повышенных оптимальных значений прочности и ударной вязкости сварного шва при высокой антикоррозийной стойкости и прочности металла.The essence of the claimed invention is expressed in the aggregate of essential features sufficient to achieve the technical result provided by the invention, which is expressed in obtaining the optimal physical and mechanical properties of the weld metal when welding low alloy structural steels at low temperatures, namely: increasing the crack resistance of the heat-affected zone of the weld, as well as a combination of increased optimal values of strength and toughness of the weld with high anti-corrosion resistance solutions durability and strength of the metal.
Указанный технический результат достигается тем, что в состав сварочной проволоки, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, серу, фосфор, кальций, железо, введены никель, титан и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:The specified technical result is achieved by the fact that the composition of the welding wire containing carbon, silicon, manganese, vanadium, sulfur, phosphorus, calcium, iron, introduced Nickel, titanium and nitrogen in the following ratio, wt.%:
при этом отношение содержания углерода к ванадию должно составлять 0,4-1,2, а отношение содержания серы к суммарному содержанию кальция и марганца должно быть в пределах 0,015-0,030.the ratio of carbon to vanadium should be 0.4-1.2, and the ratio of sulfur to total calcium and manganese should be in the range of 0.015-0.030.
Ванадий и кальций в предлагаемых пределах введены в состав сварочной проволоки как комплекс карбидообразующих и модифицирующих добавок.Vanadium and calcium in the proposed range are introduced into the composition of the welding wire as a complex of carbide-forming and modifying additives.
При введении ванадия менее 0,05 мас.% карбиды ванадия при сварке низколегированных конструкционных сталей образуются в металле сварного шва в незначительном количестве, что приводит к росту зерна при сварке и, как следствие, к снижению ударной вязкости и прочности металла шва. Повышение содержания ванадия выше 0,3 мас.% приводит к чрезмерному напряжению, особенно границ зерен, что приводит к снижению ударной вязкости при сварке низколегированных конструкционных сталей и появлению трещин в основном и околошовной зоне сварки.With the introduction of vanadium, less than 0.05 wt.% Vanadium carbides during welding of low alloy structural steels are formed in the weld metal in an insignificant amount, which leads to grain growth during welding and, as a result, to a decrease in toughness and strength of the weld metal. An increase in the content of vanadium above 0.3 wt.% Leads to excessive stress, especially grain boundaries, which leads to a decrease in toughness when welding low alloy structural steels and the appearance of cracks in the main and near-weld zone.
Ванадий, введенный в предлагаемых пределах при сварке низколегированных конструкционных сталей в металле шва околошовной зоне, образует карбиды мелкодисперсной формы.Vanadium, introduced in the proposed range when welding low alloy structural steels in the weld metal of the heat-affected zone, forms finely dispersed carbides.
Введение в композицию азота, углерода и никеля в указанном соотношении в качестве стабилизирующего компонента магнитной составляющей электрической дуги и пластификатора технологического процесса обеспечивает повышение прочности в сочетании с высокой антикоррозийной стойкостью и прочностью сварного шва при сварке низколегированных конструкционных сталей, что обеспечивает повышение эффективности и технологичности сварки и наплавки изделий из низколегированных конструкционных сталей, при этом увеличенное относительное содержание компонентов ведет к ухудшению технико-экономических характеристик данного состава и неоправданному резкому увеличению стоимости сварочных электродов.The introduction into the composition of nitrogen, carbon and nickel in the indicated ratio as the stabilizing component of the magnetic component of the electric arc and the plasticizer of the technological process provides increased strength combined with high corrosion resistance and weld strength in welding low alloy structural steels, which improves the efficiency and manufacturability of welding and surfacing of products from low alloy structural steels, with an increased relative content components leads to deterioration of the technical and economic characteristics of the composition and unnecessarily sharp increase in cost of welding electrodes.
Ведение в композиции кальция, титана и никеля в указанном сочетании в мас.% обеспечивает повышение трещиностойкости околошовной зоны сварного шва при сварке низколегированных конструкционных сталей в условиях низких температур и лучше связывает серу.Maintaining calcium, titanium and nickel in the composition in the specified combination in wt.% Provides an increase in crack resistance of the heat-affected zone of the weld when welding low-alloy structural steels at low temperatures and better binds sulfur.
Экспериментальным путем было установлено, что соотношение содержание углерода и ванадия, позволяющее получить оптимальную стабильную структуру и высокое качество поверхности металла сварного шва при сварке низколегированных конструкционных сталей Ст.3 - Ст.45 с равномерно распределенными мелкодисперсными карбидами должно отвечать следующей зависимости:It was established experimentally that the ratio of carbon to vanadium content, which allows to obtain the optimal stable structure and high quality of the weld metal surface when welding low-alloy structural steels St.3 - St.45 with uniformly distributed finely dispersed carbides, should correspond to the following dependence:
C:V=0,4-1,2C: V = 0.4-1.2
где С и V - содержание углерода и ванадия, мас.%.where C and V are the carbon and vanadium content, wt.%.
При увеличении данного соотношения более 1,2% ухудшается состав карбидной зоны металла шва - появляются менее твердые карбиды цементного типа. При снижении данного соотношения менее 0,4% снижается прочность металла сварного шва за счет уменьшения количества карбидной фазы.With an increase in this ratio of more than 1.2%, the composition of the carbide zone of the weld metal deteriorates - less hard cement-type carbides appear. When this ratio is reduced to less than 0.4%, the strength of the weld metal decreases due to a decrease in the amount of carbide phase.
Кальций введен в количестве 0,005-0,009 мас.% как раскислительный компонент и образует в металле сварного шва оксисульфиды глобулярной формы. При содержании кальция ниже 0,005 мас.% ухудшается морфология сульфидов, приобретающих игольчатую форму, что вызывает резкое снижение стойкости металла шва к хрупкому разрушению. Избыточное содержание кальция выше 0,009 мас.% приводит к выделению оксисульфидов по границам зерен и снижению стойкости металла шва к хрупкому разрушению.Calcium is introduced in an amount of 0.005-0.009 wt.% As a deoxidizing component and forms globular-shaped oxysulfides in the weld metal. When the calcium content is below 0.005 wt.%, The morphology of sulfides, acquiring a needle shape, worsens, which causes a sharp decrease in the resistance of the weld metal to brittle fracture. Excessive calcium content above 0.009 wt.% Leads to the release of oxysulfides at the grain boundaries and reduce the resistance of the weld metal to brittle fracture.
Оптимальное соотношение содержание серы и суммарного содержания кальция и марганца при сварке низколегированных конструкционных сталей, позволяющее получить высокое качество поверхности металла сварного шва с минимальным содержанием неметаллических включений по границам зерен, а также с мелкими оксисульфидами глобулярной формы, было определено экспериментальным путем и отвечает следующей зависимости:The optimal ratio of sulfur content and the total content of calcium and manganese during welding of low alloy structural steels, which allows to obtain a high surface quality of the weld metal with a minimum content of non-metallic inclusions along grain boundaries, as well as with fine globular oxysulfides, corresponds to the following dependence:
S:(Ca+Mn)=0,015-0,030,S: (Ca + Mn) = 0.015-0.030,
где S, Ca, Mn - содержание серы, кальция, марганца, мас.%.where S, Ca, Mn is the content of sulfur, calcium, manganese, wt.%.
При увеличении данного соотношения более 0,030 мас.% снижаются пластические свойства металла сварного шва за счет выделения при сварке низколегированных конструкционных сталей (Ст.3 - Ст.45) в металле шва сульфидов марганца игольчатой формы, что приводит к снижению стойкости, а также к образованию трещин и последующему хрупкому разрушению сварного шва. Снижение данного соотношения менее 0,015 мас.% может привести к выделению оксисульфидов по границам зерен и снижению стойкости металла сварного шва к хрупкому разрушению.With an increase in this ratio of more than 0.030 wt.%, The plastic properties of the weld metal decrease due to the isolation of low-alloy structural steels (St.3 - St.45) in the weld metal of needle-shaped manganese sulfides, which leads to a decrease in resistance and also to the formation of cracks and subsequent brittle fracture of the weld. A decrease in this ratio of less than 0.015 wt.% Can lead to the release of oxysulfides along the grain boundaries and reduce the resistance of the weld metal to brittle fracture.
Как показывают экспериментальные данные, при сварке низколегированных конструкционных сталей предлагаемая сварочная проволока при одновременном сочетании оптимальных соотношений С:V=0,4-1,2 и S:(Ca+Mn)=0,015-0,030, а также при содержании остальных указанных компонентов в предлагаемом диапазоне позволяет получить хороший комплекс физико-механических свойств металла сварного шва, а именно повышение трещиностойкости околошовной зоны сварного шва, а также сочетание повышенных оптимальных значений прочности и ударной вязкости сварного шва при высокой антикоррозийной стойкости и прочности металла.As experimental data show, when welding low-alloy structural steels, the proposed welding wire with a simultaneous combination of the optimal ratios C: V = 0.4-1.2 and S: (Ca + Mn) = 0.015-0.030, as well as with the content of the remaining specified components in the proposed range allows you to get a good set of physico-mechanical properties of the weld metal, namely increasing the crack resistance of the heat-affected zone of the weld, as well as a combination of increased optimal values of strength and toughness of the weld at high which corrosion resistance and strength of the metal.
Такое сочетание физико-механических свойств металла обеспечивается стабильной структурой металла сварного шва при сварке низколегированных конструкционных сталей, а также наличием равномерно распределенных мелкодисперсных карбидов, которые способствуют образованию мелкого зерна в металле сварного шва.This combination of physical and mechanical properties of the metal is ensured by the stable structure of the weld metal during welding of low alloy structural steels, as well as by the presence of uniformly distributed finely dispersed carbides, which contribute to the formation of fine grain in the weld metal.
На базе ОАО "Уралмашзавод" были изготовлены несколько вариантов сварочной проволоки различного состава. Сварку производили сварочной проволокой диаметром 3 мм следующего состава, мас.%: С - 0,06; Si - 0,5; Mn - 1,1; V - 0,05; Са - 0,007; S - 0,02; Р - 0,03; Ni - 0,25; Ti - 0,05; N - 0,012; Fe - остальное.On the basis of OJSC Uralmashzavod several versions of welding wire of various compositions were manufactured. Welding was performed with a welding wire with a diameter of 3 mm of the following composition, wt.%: C - 0.06; Si - 0.5; Mn - 1.1; V is 0.05; Ca - 0.007; S is 0.02; P is 0.03; Ni 0.25; Ti - 0.05; N - 0.012; Fe is the rest.
Режим сварки: Iсв=320-20 A, Uсв=29+2В, Vсв=20 м/ч.Welding mode: I St = 320-20 A, U St = 29 + 2V, V St = 20 m / h.
Температура нагрева 160°С.The heating temperature is 160 ° C.
После сварки вырезанные стандартные образцы подвергались визуальному осмотру и механическим испытаниям.After welding, the cut standard samples were subjected to visual inspection and mechanical tests.
Наряду с испытаниями образцов, сваренных предлагаемой сварочной проволокой, качественной оценке подвергались образцы металлов сварного шва, сваренных проволокой 08ХСМФА.Along with testing samples welded with the proposed welding wire, samples of weld metals welded with 08XCMFA wire were also subjected to a qualitative assessment.
Режим сварки тот же, что и в случае с предлагаемой сварочной проволокой, но даже при температуре предварительного подогрева 180°С в металле шва, сваренного проволокой-прототипом, появлялись мелкие волосяные трещины размером от 1 мм по всей длине.The welding mode is the same as in the case of the proposed welding wire, but even at a preheating temperature of 180 ° C, small hair cracks with a size of 1 mm or more along the entire length appeared in the weld metal welded with the prototype wire.
Металлографический анализ показал, что металл сварного шва имеет многочисленные сульфиды марганца игольчатой формы. Твердость металла сварного шва составляет 320-340 HV, при этом прочность была повышена на 11-13%, а ударная вязкость не менее чем на 10%.Metallographic analysis showed that the weld metal has numerous needle-shaped manganese sulfides. The hardness of the weld metal is 320-340 HV, while the strength was increased by 11-13%, and the impact strength was not less than 10%.
В результате проведенных испытаний на основании полученных данных можно установить, что для получения стабильной структуры и высоких физико-механических свойств металла сварного шва для сварки низколегированных конструкционных сталей необходимо использовать сварочную проволоку предлагаемого состава с учетом предлагаемых соотношений.As a result of the tests carried out on the basis of the data obtained, it can be established that to obtain a stable structure and high physical and mechanical properties of the weld metal for welding low alloy structural steels, it is necessary to use a welding wire of the proposed composition taking into account the proposed ratios.
Результаты исследований на прочность и ударную вязкость подтверждаются ранее полученными результатами на качественную оценку жестких проб для горячих и холодных трещин при сварке низколегированных конструкционных сталей в условиях низких температур. Кроме этого, наличие трещин на натуральных образцах полностью совпадает с наличием трещин на исследуемых образцах.The results of studies on strength and toughness are confirmed by the previously obtained results on a qualitative assessment of hard samples for hot and cold cracks when welding low alloy structural steels at low temperatures. In addition, the presence of cracks in natural samples completely coincides with the presence of cracks in the samples under study.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005124139/02A RU2299796C2 (en) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | Welding wire composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005124139/02A RU2299796C2 (en) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | Welding wire composition |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2299796C2 true RU2299796C2 (en) | 2007-05-27 |
Family
ID=38310832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005124139/02A RU2299796C2 (en) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | Welding wire composition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2299796C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105734431A (en) * | 2016-05-04 | 2016-07-06 | 芜湖市爱德运输机械有限公司 | High-strength elevator |
RU2719961C1 (en) * | 2017-10-27 | 2020-04-23 | Хендэ Велдинг Ко., Лтд. | Ultra-low-silicon wire for welding, having excellent resistance to porosity and coating properties of electrolytic coating, and deposited metal obtained therefrom |
-
2005
- 2005-07-29 RU RU2005124139/02A patent/RU2299796C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105734431A (en) * | 2016-05-04 | 2016-07-06 | 芜湖市爱德运输机械有限公司 | High-strength elevator |
RU2719961C1 (en) * | 2017-10-27 | 2020-04-23 | Хендэ Велдинг Ко., Лтд. | Ultra-low-silicon wire for welding, having excellent resistance to porosity and coating properties of electrolytic coating, and deposited metal obtained therefrom |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5218200B2 (en) | Weld metal and weld material | |
WO2011155620A1 (en) | Ultra high-strength welded joint and method for producing same | |
EP3037205A1 (en) | Wire for gas shield arc welding | |
JP6097087B2 (en) | Submerged arc welding wire for high strength 2.25Cr-1Mo-V steel and method for producing weld metal | |
US10087510B2 (en) | Non-post-heat treated steel and non-post-heat treated steel member | |
WO2010110387A1 (en) | Weld metal and weld structure having weld joints using the same | |
CN110382154B (en) | Fillet welded joint and method for manufacturing same | |
JP6693532B2 (en) | Spring steel | |
WO2015159806A1 (en) | Welded metal having excellent strength, toughness and sr cracking resistance | |
CN105880871A (en) | Gas-shielded high-toughness solid welding wire and use method and application thereof | |
RU2299796C2 (en) | Welding wire composition | |
KR101937005B1 (en) | Weld joint | |
JP3487262B2 (en) | High strength thick steel plate excellent in CTOD characteristics and method for producing the same | |
JP2009215585A (en) | Zn-Al-Mg BASE PLATED STEEL SHEET EXCELLENT IN MOLTEN METAL EMBRITTLEMENT CRACK RESISTANCE | |
JP2009127119A (en) | Resistance-welded steel plate | |
SE452421B (en) | Electrode for welding consisting of a core of a low carbon steel provided with a coating | |
JP4339483B2 (en) | Steel for cold forging with excellent chip disposal | |
RU2241585C1 (en) | Welding wire composition | |
RU2440876C1 (en) | Welding wire for welding structural parts from diverse steels | |
RU2269587C1 (en) | Cold-resistant steel with enhanced strength | |
JP4424484B2 (en) | Welded joints with excellent cold cracking resistance and steel for welding materials | |
CN102114580A (en) | Welding seam-strengthening MAG welding wire | |
RU2167037C1 (en) | Composition of welding wire | |
RU2104138C1 (en) | Electrode wire composition | |
JP4526440B2 (en) | Soft nitriding steel and soft nitriding parts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20120926 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180730 |