RU2322529C2 - Низколегированная сталь сварного шва и сварочная проволока с флюсовым сердечником - Google Patents

Низколегированная сталь сварного шва и сварочная проволока с флюсовым сердечником Download PDF

Info

Publication number
RU2322529C2
RU2322529C2 RU2006110356/02A RU2006110356A RU2322529C2 RU 2322529 C2 RU2322529 C2 RU 2322529C2 RU 2006110356/02 A RU2006110356/02 A RU 2006110356/02A RU 2006110356 A RU2006110356 A RU 2006110356A RU 2322529 C2 RU2322529 C2 RU 2322529C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
less
welding
flux
content
wire
Prior art date
Application number
RU2006110356/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006110356A (ru
Inventor
Казуюки СУЕНАГА (JP)
Казуюки СУЕНАГА
Такеси ХИДАКА (JP)
Такеси ХИДАКА
Йоситоми ОКАЗАКИ (JP)
Йоситоми ОКАЗАКИ
Original Assignee
Кабусики Кайся Кобе Сейко Се
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 Кабусики Кайся Кобе Сейко Се filed Critical Кабусики Кайся Кобе Сейко Се
Publication of RU2006110356A publication Critical patent/RU2006110356A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2322529C2 publication Critical patent/RU2322529C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42FSHEETS TEMPORARILY ATTACHED TOGETHER; FILING APPLIANCES; FILE CARDS; INDEXING
    • B42F1/00Sheets temporarily attached together without perforating; Means therefor
    • B42F1/02Paper-clips or like fasteners
    • B42F1/04Paper-clips or like fasteners metallic
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47GHOUSEHOLD OR TABLE EQUIPMENT
    • A47G29/00Supports, holders, or containers for household use, not provided for in groups A47G1/00-A47G27/00 or A47G33/00 
    • A47G29/087Devices for fastening household utensils, or the like, to tables, walls, or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0266Rods, electrodes, wires flux-cored
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47GHOUSEHOLD OR TABLE EQUIPMENT
    • A47G2200/00Details not otherwise provided for in A47G
    • A47G2200/10Magnetism
    • A47G2200/106Permanent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/3066Fe as the principal constituent with Ni as next major constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/3073Fe as the principal constituent with Mn as next major constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
    • B23K35/3608Titania or titanates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке в защитном газе хладостойких сталей. Металл сварного шва содержит, мас.%: С: от 0,04 до 0,08; Si: от 0,20 до 0,50; Mn: от 0,80 до 1,70; Ti: от 0,030 до 0,080; Ni: от 0,30 до 3,00; Мо: от 0,01 до 0,20; В: от 0,0020 до 0,0070; О: от 0,040 до 0,070; Al: 0,01 или менее; Fe и случайные примеси - остальное. При этом выполняется следующее соотношение: ([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[0])=от 0,20 до 0,60. Металл сварного шва указанного состава может быть получен в результате электродуговой сварки в защитном газе на основном металле путем использования металлической сварочной проволоки с флюсовым сердечником заданного состава. Металл сварного шва при соединении элементов конструкции из хладостойкой стали имеет высокую ударную вязкость. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 12 табл.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к низколегированному стальному металлу сварного шва, сформированному электродуговой сваркой в защитном газе с использованием сварочной проволоки с флюсовым сердечником и имеющему предел прочности на растяжение порядка 490-670 МПа, и к сварочной проволоке с флюсовым сердечником для его получения. В частности, изобретение направлено на низколегированный стальной металл сварного шва с хорошей низкотемпературной ударной вязкостью и на сварочную проволоку с флюсовым сердечником для его получения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В последние годы производство энергии переместилось в более холодные области суши и моря, где элементы конструкций изготавливают с применением низкотемпературной стали. Вместе с тем, указанные элементы конструкций в холодных областях суши и моря разрабатывают, принимая во внимание, в дополнение к требованию обычной низкотемпературной ударной вязкости в предшествующем уровне техники, погодные условия в указанных холодных областях суши и моря, где они эксплуатируются, и поэтому требуется сталь с более высокой ударной вязкостью. Кроме того, увеличилась потребность в применении для данного вида сварки низкотемпературной стали сварочной проволоки с флюсовым сердечником с целью достижения более высокой эффективности сварки без специальных навыков.
Учитывая такие предпосылки, в JP-A-263283/2000, например, раскрыта технология улучшения ударной вязкости металла сварного шва при низкой температуре путем регулирования состава химических компонентов и содержания Ti в твердом растворе в металле сварного шва. Аналог, описанный в вышеупомянутом патентном документе, фокусируется на образовании игольчатого феррита в бывшем аустенитном зерне.
Хотя в предшествующем уровне техники образование игольчатого феррита в бывшем аустенитном зерне сдерживают для того, чтобы улучшить ударную вязкость, явления на границе бывших аустенитных зерен в расчет совсем не берут. Поэтому ударная вязкость металла сварного шва при сварке низкотемпературной стали является недостаточной.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение было создано ввиду указанных выше проблем, и поэтому задачей изобретения является обеспечение низкотемпературного стального металла сварного шва с улучшенной ударной вязкостью при сборке (соединении) элементов конструкций из низкотемпературной стали путем осуществления электродуговой сварки в защитном газе, а также сварочной проволоки с флюсовым сердечником для его получения.
В одном аспекте изобретения предложен металл сварного шва с хорошей низкотемпературной ударной вязкостью, полученный электродуговой сваркой в защитном газе с использованием сварочной проволоки с флюсовым сердечником, которая включает в себя стальную оболочку и флюс, помещенный в эту стальную оболочку. Предложенный металл сварного шва содержит следующее: С: от 0,04 до 0,08 мас.%; Si: от 0,20 до 0,50 мас.%; Mn: от 0,80 до 1,70 мас.%; Ti: от 0,030 до 0,080 мас.%; Ni: от 0,30 до 3,00 мас.%; Mo: от 0,01 до 0,20 мас.%; В: от 0,0020 до 0,0070 мас.%; О: от 0,040 до 0,070 мас.%; Al: 0,01 мас.% или менее; а остальное - Fe и случайные примеси. При этом выполняется следующее уравнение: ([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O])=от 0,20 до 0,60, где [C], [Mn], [Ti], [Si] и [O] обозначают содержания соответственно C, Mn, Ti, Si и О.
Предпочтительно, в низколегированном стальном металле сварного шва объемная доля ферритных боковых пластинок в столбчатой структуре может составлять 20 мас.% или менее.
В другом аспекте изобретения предложена сварочная проволока с флюсовым сердечником, включающая в себя стальную оболочку и помещенный в эту стальную оболочку флюс и способная обеспечить получение вышеупомянутого металла сварного шва при выполнении электродуговой сварки в защитном газе на по меньшей мере одном основном материале, находящемся в следующих композиционных пределах. В состав основного материала входят: С: от 0,03 до 0,15 мас.%; Si: от 0,10 до 0,50 мас.%; Mn: от 0,80 до 1,80 мас.%; P: 0,02 мас.% или менее; S: 0,02 мас.% или менее; Ni: от 0,01 до 3,00 мас.%; Cr: 0,2 мас.% или менее; Mo: 0,2 мас.% или менее; Ti: 0,08 мас.% или менее; Al: 0,05 мас.% или менее; B: 0,005 мас.% или менее; а остальное - Fe и случайные примеси.
В данном случае предложенная в качестве металлической сварочной проволоки с флюсовым сердечником, воплощающей сварочную проволоку с флюсовым сердечником по изобретению, проволока содержит, в расчете на суммарную массу всей проволоки: Fe: от 92,0 до 98,5 мас.%; C: от 0,03 до 0,09 мас.%; Mn: от 1,0 до 2,5 мас.%; Si: от 0,20 до 0,60 мас.%; Ti: от 0,05 до 0,30 мас.%(в пересчете на Ti, что соответствует содержанию Ti в сплаве Ti и оксиде Ti); B: от 0,003 до 0,012 мас.%; Ni: от 0,3 до 3,0 мас.%; Mo: от 0,01 до 0,20 мас.%; и Al: 0,05 мас.% или менее.
Альтернативно, предложенная в качестве сварочной проволоки с флюсовым сердечником для сварки нормальных и горизонтальных угловых швов, воплощающей сварочную проволоку с флюсовым сердечником по изобретению, проволока содержит, в расчете на суммарную массу всей проволоки: Fe: от 87 до 95 мас.%; Ti: от 1,0 до 2,6 мас.%(в пересчете на Ti, что соответствует содержанию Ti в сплаве Ti и оксиде Ti); C: от 0,03 до 0,09 мас.%; Mn: от 1,0 до 2,5 мас.%; Si: от 0,20 до 0,60 мас.%; B: от 0,003 до 0,012 мас.%; Ni: от 0,3 до 3,0 мас.%; Mo: от 0,01 до 0,20 мас.%; и Al 0,05 мас.% или менее.
Альтернативно, предложенная в качестве сварочной проволоки с флюсовым сердечником на основе оксида титана для сварки во всех пространственных положениях, воплощающая сварочную проволоку с флюсовым сердечником по изобретению, проволока содержит, в расчете на суммарную массу всей проволоки: Fe: от 85 до 93 мас.%; Ti: от 2,4 до 3,6 мас.%(в пересчете на Ti, который соответствует содержанию Ti в сплаве Ti и оксиде Ti); C: от 0,03 до 0,09 мас.%; Mn: от 1,0 до 2,5 мас.%; Si: от 0,20 до 0,60 мас.%; B: от 0,003 до 0,012 мас.%; Ni: от 0,3 до 3,0 мас.%; Mo: от 0,01 до 0,20 мас.%; и Al: 0,05 мас.% или менее.
Согласно изобретению состав металла сварного шва задан так, как отмечается выше, и при этом выполняется следующее уравнение: ([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O])=от 0,20 до 0,60. Это позволяет предотвратить появление ферритных боковых пластинок на границе бывших аустенитных зерен в столбчатой структуре металла сварного шва, что приводит в результате к хорошей низкотемпературной ударной вязкости, которая не может быть получена при обычном металле сварного шва. Кроме того, соответствующий состав сварочной проволоки с флюсовым сердечником может обеспечить получение вышеупомянутого металла сварного шва с хорошей низкотемпературной ударной вязкостью. Таким образом, согласно изобретению может быть дополнительно улучшена стабильность элементов конструкций, используемых при низкой температуре.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ
Теперь будет сделана ссылка на характерные варианты воплощения изобретения, которые проиллюстрированы на сопровождающих чертежах.
(1) Металл сварного шва
"С (углерод)"
Углерод в соответствующем количестве обладает эффектом стабилизации ударной вязкости вследствие стабилизации цементита. Если содержание С в металле сварного шва меньше, чем 0,04 мас.%, эффект стабилизации ударной вязкости становится незначительным. Если содержание С больше, чем 0,08 мас.%, ухудшается устойчивость к горячему растрескиванию. Соответственно, содержание С предпочтительно находится в диапазоне от 0,05 до 0,07 мас.%
"Si (кремний)"
Кремний действует как раскислитель, в то же время влияя на микроструктуру. Если количество кремния велико, имеют место высокие доли ферритных боковых пластинок на границе бывших аустенитных зерен, что приводит в результате к сниженной ударной вязкости. Если количество Si в металле сварного шва меньше, чем 0,20 мас.%, могут возникать газовые раковины (пузыри) из-за недостаточного раскисления. Если количество Si больше, чем 0,50 мас.%, не может быть сдержано возникновение ферритных боковых пластинок на вышеупомянутой границе бывших аустенитных зерен, что приводит в результате к пониженной ударной вязкости металла сварного шва. Соответственно, содержание Si предпочтительно находится в диапазоне от 0,25 до 0,45 мас.%
"Mn (марганец)"
Марганец действует как раскислитель, в то же время влияя на прочность и ударную вязкость металла сварного шва. Если содержание Mn в металле сварного шва меньше, чем 0,80 мас.%, прочность металла сварного шва является недостаточной, и ухудшается его ударная вязкость. Если содержание Mn больше, чем 1,70 мас.%, прочность металла и его закаливаемость становятся избыточными, что приводит в результате к ухудшению ударной вязкости. Соответственно, содержание Mn предпочтительно находится в диапазоне от 0,90 до 1,60 мас.%
"Ti (титан)"
Титан присутствует в металле сварного шва в виде оксида или в твердом растворе. Элемент Ti в виде оксида служит в качестве зародыша для игольчатого феррита на границе бывших аустенитных зерен, способствуя улучшению ударной вязкости металла сварного шва. То есть, на границе бывших аустенитных зерен игольчатый феррит образуется при действии оксида Ti в качестве его зародыша. Игольчатый феррит обладает эффектом содействия "миниатюризации" структуры (т.е. измельчению зерен в структуре), улучшая ее ударную вязкость. Если содержание Ti в металле сварного шва меньше, чем 0,030 мас.%, зародыши не могут образовываться в достаточном количестве, и тогда укрупнение феррита приводит в результате к ухудшенной ударной вязкости металла сварного шва. Напротив, если содержание Ti больше, чем 0,080 мас.%, количество Ti в твердом растворе является избыточным, и поэтому прочность металла сварного шва слишком высока, тогда как его ударная вязкость ухудшена. Соответственно, содержание Ti предпочтительно находится в диапазоне от 0,040 до 0,070 мас.%
"Ni (никель)"
Никель обладает эффектом, который вызывает смещение температуры перехода к хрупкому разрушению в сторону более низкой температуры, тем самым улучшая ударную вязкость металла сварного шва. Однако избыточное добавление Ni вызывает горячее растрескивание (растрескивание при затвердевании), с легкостью происходящее в металле сварного шва. Если содержание Ni в металле сварного шва меньше, чем 0,30 мас.%, ударная вязкость металла сварного шва заметно не улучшается. Напротив, если содержание Ni больше, чем 3,00 мас.%, устойчивость к горячему растрескиванию ухудшается. Соответственно, содержание Ni предпочтительно находится в диапазоне от 0,35 до 2,80 мас.%
"Мо (молибден)"
Молибден добавляют в количестве 0,01 мас.% или более с тем, чтобы гарантировать прочность металла сварного шва. Избыточное добавление Мо вызывает смещение температуры перехода к хрупкому разрушению в сторону более высокой температуры, тем самым приводя к ухудшению ударной вязкости металла сварного шва. Содержание Мо в металле сварного шва в 0,20 мас.% или менее почти не влияет на ухудшение ударной вязкости металла сварного шва. Соответственно, содержание Мо предпочтительно находится в диапазоне от 0,01 до 0,15 мас.%
"В (бор)"
Бор обладает эффектом, который предотвращает возникновение феррита на границах зерен вследствие его сегрегации к границе бывших аустенитных зерен, тем самым улучшая ударную вязкость металла сварного шва. Избыточное добавление В способствует горячему растрескиванию (растрескиванию при затвердевании) металла сварного шва. Если содержание В в металле сварного шва составляет меньше, чем 0,0020 мас.%, ударная вязкость металла сварного шва заметно не улучшается. Напротив, если содержание В составляет больше, чем 0,0070 мас.%, устойчивость к горячему растрескиванию металла сварного шва ухудшается. Соответственно, содержание В предпочтительно находится в диапазоне от 0,0025 до 0,0060 мас.%
"О (кислород)"
Считается, что большая часть кислорода в металле сварного шва существует в виде оксида. Увеличение содержания О уменьшает работу разрушения металла сварного шва при испытании на удар при температуре выше порога хладноломкости. Поэтому чтобы получить более высокую ударную вязкость в металле сварного шва, важно снизить содержание О до как можно более низкого уровня. Уменьшение содержания О до низкого уровня в сварочной проволоке с флюсовым сердечником заметно ухудшает технологичность сварки (что ведет к увеличению разбрызгивания, к ухудшению свариваемости при сварке во всех пространственных положениях или т.п.), что непрактично. При создании изобретения было обнаружено, что содержание О от 0,040 до 0,070 мас.% в металле сварного шва может гарантировать ударную вязкость металла сварного шва при низкой температуре. То есть, если содержание О в металле сварного шва меньше, чем 0,040 мас.%, технологичность сварки заметно ухудшается. Напротив, если содержание О больше, чем 0,070 мас.%, работа разрушения при температуре выше порога хладноломкости снижается, приводя к пониженной ударной вязкости. Соответственно, содержание О предпочтительно находится в диапазоне от 0,040 до 0,060 мас.%
"Al (Алюминий)"
Алюминий присутствует в металле сварного шва в виде оксида, предотвращая образование зародышей игольчатого феррита, которые могут быть вызваны оксидом Ti на границе бывших аустенитных зерен. Если содержание Al в металле сварного шва составляет 0,01 мас.% или менее, то образование зародышей игольчатого феррита снижено. Содержание Al предпочтительно составляет 0,008 мас.% или менее.
"([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O])"
Отмечено, что, хотя ударная вязкость металла сварного шва при низкой температуре может быть в некоторой степени достигнута при помощи вышеупомянутых композиционных пределов содержания каждого элемента, для того чтобы обеспечить низкотемпературную ударную вязкость заявитель обнаружил, что параметр ([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O]) в диапазоне от 0,20 до 0,60 может гарантировать достаточную низкотемпературную ударную вязкость. Параметр ([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O]) меньше, чем 0,20, ведет к ухудшению закаливаемости и работы разрушения при температуре выше порога хладноломкости и увеличивает долю ферритных боковых пластинок, тем самым приводя к ухудшенной ударной вязкости металла сварного шва. Параметр ([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O]) больше, чем 0,60, ухудшает ударную вязкость металла сварного шва вследствие избыточной закаливаемости. В результате исследования микроструктуры было установлено, что объемная доля ферритных боковых пластинок в столбчатой структуре металла сварного шва с хорошей низкотемпературной ударной вязкостью составляет 20 об.% или менее, а предпочтительно - 16 об.% или менее.
Модифицированная структура, вызываемая зародышеобразованием на границе зерна, вырастает в зерна с формированием ферритных боковых пластинок. Этот рост останавливают путем регулирования присутствия включений на основе оксида, существующих в зерне, и модифицированной структуры в зерне, вызванной зародышеобразованием из включения на основе оксида. Полагают, что установление вышеупомянутого параметра в пределах диапазона от 0,20 до 0,60 может соответствующим образом регулировать включения на основе оксида в зерне и модифицированную структуру в зерне.
"Остальное в металле сварного шва"
Остальное в металле сварного шва составляют Fe и случайные примеси. Случайные примеси включают в себя, например, P, S, Cu, Cr, V, Nb, Zr, Co и Sn. Предпочтительно, количество Р снижено до 0,02 мас.% или менее, S - до 0,02 мас.% или менее, Cu - до 0,3 мас.% или менее (когда на стальную оболочку наносят медное гальваническое покрытие, включая деталь, подвергнутую нанесению покрытия), Cr - до 0,1 мас.% или менее, V - до 0,05 мас.% или менее, Nb - до 0,05 мас.% или менее, Zr - до 0,01 мас.% или менее, Co - до 0,01 мас.% или менее, а Sn - до 0,02 мас.% или менее.
(2) Сварочная проволока с флюсовым сердечником (СПФС)
Металлическая сварочная проволока с флюсовым сердечником, сварочная проволока с флюсовым сердечником для сварки нормальных и горизонтальных угловых швов и сварочная проволока с флюсовым сердечником для сварки во всех пространственных положениях (так называемые "порошковые проволоки"), которые удовлетворяют нижеследующим требованиям по составу, могут быть практичными, так как они в достаточной степени удовлетворяют необходимым механическим характеристикам металла сварного шва и пригодности к использованию при сварке.
"С (углерод)"
Чтобы получить содержание С в металле сварного шва от 0,04 до 0,08 мас.%, содержание С в сварочной проволоке с флюсовым сердечником задают в пределах диапазона от 0,03 до 0,09 мас.% в расчете на суммарную массу этой проволоки, а предпочтительно - в пределах диапазона от 0,04 до 0,08 мас.% Следует отметить, что источники углерода включают в себя, например, графит, Fe-Mn, Fe-Si и добавки С в стальную оболочку и могут быть использованы для введения С из флюса и/или стальной оболочки.
"Si (кремний)"
Чтобы получить содержание Si в металле сварного шва от 0,20 до 0,50 мас.%, содержание Si в сварочной проволоке с флюсовым сердечником задают в пределах диапазона от 0,20 до 0,60 мас.% в расчете на суммарную массу этой проволоки, а предпочтительно - в пределах диапазона от 0,25 до 0,55 мас.% Следует отметить, что источники кремния включают в себя, например, Fe-Si, Si-Mn и добавки Si в стальную оболочку и могут быть использованы для введения Si из флюса и/или стальной оболочки.
"Mn (марганец)"
Чтобы получить содержание Mn в металле сварного шва от 0,80 до 1,70 мас.%, содержание Mn в сварочной проволоке с флюсовым сердечником задают в пределах диапазона от 1,0 до 2,50 мас.% в расчете на суммарную массу этой проволоки, а предпочтительно - в пределах диапазона от 1,1 до 2,4 мас.% Следует отметить, что источники марганца включают в себя, например, металлический Mn, Fe-Mn, Si-Mn и добавки Mn в стальную оболочку и могут быть использованы для введения Mn из флюса и/или стальной оболочки.
"Ti (титан)"
Чтобы получить содержание Ti в металле сварного шва от 0,030 до 0,080 мас.%, содержание Ti в сварочной проволоке с флюсовым сердечником (содержание Ti, содержащегося в сплаве Ti и оксиде Ti) задают в пределах диапазона от 0,05 до 0,30 мас.% в случае металлической сварочной проволоки с флюсовым сердечником, в пределах диапазона от 1,0 до 2,6 мас.% - в случае сварочной проволоки с флюсовым сердечником для сварки нормальных и горизонтальных угловых швов, и в пределах диапазона от 2,4 до 3,6 мас.% - в случае сварочной проволоки с флюсовым сердечником для сварки во всех пространственных положениях. Следует отметить, что источники титана включают в себя, например, рутил, оксид титана, Fe-Ti и добавки Ti в стальную оболочку и могут быть использованы для введения Ti из флюса и/или стальной оболочки. В зависимости от применений, то есть согласно количеству требуемого шлакового компонента, необходимо варьировать содержание каждого источника Ti в проволоке. Принимая во внимание тот факт, что Ti в металле сварного шва происходит главным образом из сплава Ti, для получения металла сварного шва с желаемым содержанием Ti содержание Ti в проволоке соответствующим образом регулируют.
"В (бор)"
Чтобы получить содержание В в металле сварного шва от 0,0020 до 0,0070 мас.%, содержание В в сварочной проволоке с флюсовым сердечником задают в пределах диапазона от 0,003 до 0,012 мас.% в расчете на суммарную массу флюса, а предпочтительно - в пределах диапазона от 0,004 до 0,011 мас.% Следует отметить, что источники бора включают в себя, например, сплав Fe-Si-B.
"Ni (никель)"
Чтобы получить содержание Ni в металле сварного шва от 0,30 до 3,00 мас.%, содержание Ni в сварочной проволоке с флюсовым сердечником задают в пределах диапазона от 0,3 до 3,0 мас.% в расчете на суммарную массу этой проволоки, а предпочтительно - в пределах диапазона от 0,3 до 2,9 мас.% Следует отметить, что источники никеля включают в себя, например, металлический Ni, Ni-Mg и добавки Ni в стальную оболочку и могут быть использованы для введения Ni из флюса и/или стальной оболочки.
"Мо (молибден)"
Чтобы получить содержание Мо в металле сварного шва от 0,01 до 0,20 мас.%, содержание Мо в сварочной проволоке с флюсовым сердечником задают в пределах диапазона от 0,01 до 0,20 мас.%в расчете на суммарную массу этой проволоки, а предпочтительно - в пределах диапазона от 0,01 до 0,15 мас.% Следует отметить, что источники молибдена включают в себя, например, металлический Мо, Fe-Mo и добавки Мо в стальную оболочку и могут быть использованы для введения Мо из флюса и/или стальной оболочки.
"Al (алюминий)"
Чтобы ограничить содержание Al в металле сварного шва до уровня 0,01 мас.% или менее, содержание Al в сварочной проволоке с флюсовым сердечником задают на уровне 0,05 мас.% или менее в расчете на суммарную массу флюса.
"Fe (железо)"
В случае сварочной проволоки с флюсовым сердечником для сварки низколегированной стали в дополнение к компонентам сплава в нее могут быть добавлены шлакообразующий агент, стабилизатор дуги и т.п., в зависимости от видов применения. Они имеют свои соответствующие подходящие диапазоны содержания Fe согласно типам сварочных проволок с флюсовым сердечником. То есть, в случае металлической сварочной проволоки с флюсовым сердечником, если содержание Fe меньше, чем 92,0 мас.% в расчете на суммарную массу проволоки, то имеет место большое количество шлака, и поэтому хорошее свойство проволоки с точки зрения ее пригодности к использованию при сварке (небольшое количество шлака) пропадает. Если содержание Fe больше, чем 98,5 мас.%, не могут быть введены существенные компоненты сплава. В случае сварочной проволоки с флюсовым сердечником для сварки нормальных и горизонтальных угловых швов, если содержание Fe меньше, чем 87 мас.%, то имеет место большое количество шлака, и поэтому устойчивость проволоки к образованию пористости в грунтованной стальной пластине или т.п. ухудшается. Если содержание Fe больше, чем 95 мас.%, то не могут быть введены существенные компоненты сплава. В случае сварочной проволоки с флюсовым сердечником для сварки во всех пространственных положениях, если содержание Fe больше, чем 85 мас.%, то избыточно образуется шлак, и поэтому могут образовываться дефекты сварки, такие как включения шлака. Если содержание Fe больше, чем 93 мас.%, то не могут быть введены существенные компоненты сплава. Следует отметить, что источники железа включают в себя, например, порошки железа, сплав на основе Fe и т.п. в флюсе, а также в стальной оболочке.
"ZrO2"
Если содержание ZrO2 во флюсе меньше, чем 0,02 мас.% в расчете на суммарную массу проволоки, то ухудшается равномерность наплавленных валиков при сварке нормальных и горизонтальных угловых швов. Напротив, если содержание ZrO2 больше, чем 0,50 мас.%, то ухудшаются характеристики проволоки с точки зрения равенства катетов угловых швов при сварке горизонтальных угловых швов. Кроме того, форма наплавленного валика в установившемся состоянии является выпуклой. Содержание ZrO2 предпочтительно находится в пределах диапазона от 0,05 до 0,45 мас.% Следует отметить, что источники ZrO2 включают в себя, например, цирконовый песок, оксид циркония и т.п.
"Al2O3"
Если содержание Al2O3 во флюсе меньше, чем 0,02 мас.% в расчете на суммарную массу проволоки, то ухудшается равномерность наплавленных валиков при сварке нормальных и горизонтальных угловых швов. Напротив, если содержание Al2O3 больше, чем 0,80 мас.%, ухудшается прилегаемость наплавленных валиков при сварке нормальных и горизонтальных угловых швов. Кроме того, увеличивается количество случаев возникновения (степень) разбрызгивания. Соответственно, содержание Al2O3 предпочтительно находится в диапазоне от 0,05 до 0,60 мас.%. Следует отметить, что источники Al2O3 включают в себя, например, глинозем.
"SiO2"
Если содержание SiO2 во флюсе меньше, чем 0,1 мас.% в расчете на суммарную массу проволоки, то ухудшается равномерность наплавленных валиков при сварке нормальных или горизонтальных угловых швов. Напротив, когда содержание SiO2 больше, чем 0,5 мас.%, ухудшается устойчивость проволоки к образованию пористости при горизонтальной сварке угловых швов. Кроме того, форма наплавленного валика в установившемся состоянии является выпуклой. Предпочтительно, содержание SiO2 находится в диапазоне от 0,15 до 0,45 мас.%. Следует отметить, что источники SiO2 включают в себя, например, кремнезем, калиевое стекло, натриевое стекло и т.п.
"Mg"
Если содержание Mg во флюсе меньше, чем 0,2 мас.% в расчете на суммарную массу проволоки, то не может протекать достаточное раскисление проволоки, что приводит в результате к ухудшению ударной вязкости проволоки. Если содержание Mg больше, чем 1,0 мас.%, то увеличивается степень разбрызгивания и поэтому ухудшается пригодность проволоки к использованию при сварке. Предпочтительно, содержание Mg находится в диапазоне от 0,25 до 0,9 мас.%. Следует отметить, что источники Mg включают в себя, например, металлический Mg, Al-Mg, Ni-Mg и т.п.
"Другие материалы"
Кроме раскрытых здесь легирующих элементов, могут быть добавлены, если это необходимо, дополнительные легирующие элементы и/или стабилизатор дуги. Сварочная проволока с флюсовым сердечником может иметь любой диаметр в диапазоне от 1,0 до 2,0 мм, предпочтительно - в пределах от 1,2 до 1,6 мм с точки зрения практического использования. Форма поперечного сечения сварочной проволоки с флюсовым сердечником практически не ограничена, и присутствие или отсутствие стыков (соединительных швов) и внутренняя форма могут быть заданы произвольно.
(3) Основной материал
В настоящем изобретении для получения металла сварного шва, охарактеризованного в пункте 1 приложенной формулы изобретения, в состав подлежащего использованию свариваемого основного материала входят:
C: от 0,03 до 0,15 мас.%;
Si: от 0,10 до 0,50 мас.%;
Mn: от 0,80 до 1,80 мас.%;
P: 0,02 мас.% или менее;
S: 0,02 мас.% или менее;
Ni: от 0,01 до 3,00 мас.%;
Cr: 0,2 мас.% или менее;
Mo: 0,2 мас.% или менее;
Ti: 0,08 мас.% или менее;
Al: 0,05 мас.% или менее;
B: 0,005 мас.% или менее;
Cu: 0,3 мас.% или менее;
V: 0,05 мас.% или менее;
Nb: 0,05 мас.% или менее;
Zr: 0,01 мас.% или менее;
Co: 0,01 мас.% или менее;
Sn: 0,02 мас.% или менее;
Fe: от 94 до 99 мас.%; и
остальное - случайные примеси.
Пример 1
Сварочные проволоки с флюсовым сердечником с составами, показанными в таблице 1 (при диаметре проволоки 1,2 мм), изготавливали путем помещения флюсов в количестве от 13 до 20 мас.% в оболочки из мягкой (низкоуглеродистой стали). Используя указанные сварочные проволоки с флюсовым сердечником, были проведены испытания для подтверждения свойств следующим образом.
Испытание 1. Сварка встык
Используя сварочные проволоки с флюсовым сердечником, приведенные в таблицах 1-3, и пластины из низкотемпературной стали с составами, приведенными в таблице 4, получали металлы сварного шва путем сварки при условиях испытаний, приведенных в таблице 5. Механические характеристики, химические компоненты и микроструктуры полученных металлов сварных швов исследовали с помощью методов испытаний, приведенных в таблице 6. Что касается механических характеристик, то проволоки с пределом прочности на растяжение в 490 МПа или более и с поглощенной энергией в 80 Дж или более рассматривались как приемлемые. Проволоки с №1 по №5, приведенные в таблице 1, имеют соответствующие составы, которые находятся в пределах того диапазона составов металлических сварочных проволок с флюсовым сердечником, который определен в пункте 3 формулы изобретения. Проволоки с №7 по №11, приведенные в таблице 2, имеют соответствующие составы, которые находятся в пределах того диапазона составов сварочных проволок с флюсовым сердечником для сварки нормальных и горизонтальных угловых швов, который определен в пункте 4 формулы изобретения. Проволоки с №13 по №17, приведенные в таблице 3, имеют соответствующие составы, которые находятся в пределах того диапазона составов сварочных проволок с флюсовым сердечником на основе оксида титана для сварки во всех пространственных положениях, который определен в пункте 5 формулы изобретения. Проволока №6, приведенная в таблице 1, имеет содержание Mn, которое отклоняется от того диапазона содержания Mn, который определен в пункте 3 формулы изобретения. Проволока №12, приведенная в таблице 2, имеет содержание Mn, которое отклоняется от того диапазона содержания Mn, который определен в пункте 4 формулы изобретения. Проволока №18, приведенная в таблице 3, имеет содержание Mn, которое отклоняется от того диапазона содержания Mn, который определен в пункте 5 формулы изобретения.
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Таблица 6
Испытание на растяжение Испытываемый образец A1 согласно JIS Z3111, место взятия образца=центр металла сварного шва, температура испытания в центре толщины пластины=комнатной температуре (от 20 до 23°С)
Испытание на удар Испытываемый образец №4 согласно JIS Z3111, место взятия образца=центр металла сварного шва, температура испытания в центре толщины пластины =-60°С
Анализ химических компонентов Метод анализа: JIS G 1253 и JIS Z2613
Место анализа=центр металла сварного шва, центр толщины пластины
Исследование микроструктуры Поверхность образца, заделанного в смолу, отшлифовывали, и часть образца окисляли путем нанесения раствора 2% нитрата в этаноле. Столбчатую структуру этой части в последнем проходе сварки (которая не подвергалась циклу прогрева) исследовали с использованием оптического микроскопа при 400-кратном увеличении для расчета доли ферритных боковых пластинок в поле зрения как соотношения площадей (%). (Исследовали и усредняли пять полей зрения).
Альтернативно, размер кристаллических зерен измеряли с граничным отклонением 15° или более, служащим как граница кристаллического зерна при азимутальном анализе с использованием КДЭОР, причем кристаллические зерна с размером 20 мкм или более в приблизительно круговой системе определяли как ферритная боковая пластинка.
(Площадь измерения: 200 мкм ×200 мкм, шаг измерения: 0,5 мкм, число наблюдаемых полей зрения: 5)
Испытание 2. Устойчивость к горячему растрескиванию
Используя сварочные проволоки с флюсовым сердечником, приведенные в таблицах 1-3, и пластины из низкотемпературной стали с составами, показанными в таблице 4, получали металлы сварных швов путем сварки при условиях испытаний, показанных в таблице 7. Устойчивость к горячему растрескиванию полученных металлов сварных швов изучали с помощью испытания на растрескивание при использовании С-образного зажима, ограничивающего полученный сваркой встык образец (FISCO TEST). Отношение длины трещины к длине разламываемого сварного шва (%) обозначали как "степень растрескивания". Проволоки со степенью растрескивания в 10% или менее определяли как приемлемые (включая в себя трещины в кратере).
Таблица 7
Основной материал JIS G 3126 SLA325B, толщина пластин 20 мм (химические компоненты А согласно показанному в таблице 4)
Форма желобка V-образная разделка с углом скоса 90°, притупление кромки =10 мм, зазор в вершине разделки =2,4 мм
Проволока Сварочные проволоки с флюсовым сердечником с компонентами, приведенными в таблицах 1, 2 и 3 (диаметр проволоки: 1,2 мм)
Защитный газ 80% Ar - 20% CO2, расход =25 л/мин
Позиция сварки Нижняя
Условия сварки 280 А - 31В - 35 см/мин
Число слоев 1 слой и 1 проход
Температура предварительного прогрева Комнатная температура (20-23°С)
Число повторений Два
Испытание 3. Испытание горизонтальной сварки угловых швов (пригодность к использованию при сварке)
Используя сварочные проволоки с флюсовым сердечником, приведенные в таблицах 2 и 3, и стальные пластины для сварных конструкций с составами, показанными в таблице 4 (покрытые неорганической цинковой грунтовкой стальные пластины), металлы сварных швов получали сваркой при условиях испытаний, показанных в таблице 8, и испытывали пригодность к использованию при сварке металлов сварных швов.
Таблица 8
Основной материал JIS G3106 SM400B, толщина пластин 12 мм (химические компоненты С согласно показанному в таблице 4)
* Поверхность стальной пластины покрывали неорганической цинковой грунтовкой толщиной 15 мкм для испытания.
Форма разделки кромок Т-образная (тавровая) сварка угловых швов
Проволока Сварочные проволоки с флюсовым сердечником с компонентами, приведенными в таблицах 2 и 3 (диаметр проволоки: 1,2 мм)
Защитный газ 80% Ar - 20% CO2, расход =25 л/мин
Позиция сварки (1) Горизонтальная сварка угловых швов (только сварочная проволока с флюсовым сердечником с компонентами, приведенными в таблице 2)
(2) Вертикальная сварка угловых швов (только сварочная проволока с флюсовым сердечником с компонентами, приведенными в таблице 3)
Условия сварки (1) Горизонтальная сварка угловых швов: 300 А - 31В - от 30 до 50 см/мин
(2) Вертикальная сварка угловых швов: 220 А - 24В - от 10 до 15 см/мин
Число слоев 1 слой и 1 проход (сварка по обеим сторонам)
Температура предварительного прогрева От комнатной температуры до 100°С
Результаты вышеупомянутых испытаний с 1 по 3 показаны в нижеследующих таблицах 9-12. Таблицы 9 и 10 показывают соответственно основные материалы (таблица 4), сварочные проволоки (таблицы 1-3) и составы металлов сварных швов (остальное в которых составляют Fe и случайные примеси) в примерах по изобретению и сравнительных примерах. В касающихся уравнений колонках в таблицах 9 и 10 показаны значения, полученные расчетом по уравнению ([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[O]). Кроме того, таблицы 11 и 12 показывают механические характеристики, доли ферритных боковых пластинок, степени растрескивания и пригодности к использованию при сварке в примерах по изобретению и сравнительных примерах. В таблицах 11 и 12 основной материал А (см. таблицу 4) используют для измерения степени растрескивания, а основной материал С (см. таблицу 4) используют для оценки пригодности к использованию при сварке. Следует отметить, что в колонке, относящейся к пригодности к использованию при сварке, знак "○" указывает на хорошие условия, в то время как знак "×" указывает на плохие условия. Кроме того, причина для плохих условий описана в колонке, относящейся к пригодности к использованию при сварке.
Долю ферритных боковых пластинок измеряли двумя способами, а именно, способом выделения ферритных боковых пластинок из изображения в оптическом микроскопе и способом выделения ферритных боковых пластинок азимутальным анализом с использованием картины дифракции электронов обратного рассеяния (КДЭОР, от англ. Electron Backscatter Diffraction Pattern).
Таблица 9
Основной материал Проволока № Защитный газ Химические компоненты (мас.%)
С Si Mn Ni Мо Ti Al В 0 Уравнение
Пример 1 А 1 Ar- 0,08 0,48 1,68 1,35 0,15 0,032 0,008 0,002 0,041 0,22
2 А 2 Ar- 0,04 0,20 1,21 2,15 0,18 0,055 0,005 0,006 0,052 0,26
3 А 3 Ar- 0,04 0,23 0,85 0,56 0,07 0,075 0,006 0,004 0,041 0,27
4 А 4 Ar- 0,07 0,32 1,68 0,35 0,12 0,065 0,004 0,002 0,055 0,43
5 А 5 Ar- 0,07 0,47 1,65 2,92 0,01 0,044 0,008 0,006 0,041 0,26
6 А 5 100%CO2 0,07 0,42 1,54 2,95 0,01 0,037 0,007 0,006 0,047 0,20
7 В 6 Ar- 0,05 0,22 0,82 0,55 0,07 0,072 0,009 0,004 0,046 0,29
8 А 7 Ar- 0,08 0,23 1,50 0,30 0,18 0,031 0,009 0,002 0,058 0,28
9 А 8 Ar- 0,04 0,50 1,70 2,93 0,02 0,078 0,005 0,005 0,054 0,20
1 А 9 Ar- 0,05 0,22 0,81 1,87 0,08 0,051 0,003 0,007 0,042 0,22
1 А 10 Ar- 0,08 0,26 1,58 0,41 0,02 0,060 0,004 0,003 0,051 0,57
1 А 11 Ar- 0,05 0,38 1,58 0,83 0,01 0,065 0,004 0,003 0,050 0,27
1 А 11 100%CO2 0,05 0,33 1,33 0,83 0,01 0,055 0,004 0,003 0,052 0,21
1 В 12 Ar- 0,06 0,23 0,80 1,85 0,08 0,045 0,007 0,006 0,045 0,21
1 А 13 Ar- 0,08 0,22 1,50 0,32 0,19 0,030 0,010 0,002 0,068 0,24
1 А 14 Ar- 0,04 0,50 1,68 2,95 0,02 0,077 0,005 0,005 0,053 0,20
1 А 15 Ar- 0,05 0,20 0,81 1,89 0,09 0,048 0,003 0,006 0,040 0,24
1 А 16 Ar- 0,08 0,25 1,58 0,41 0,02 0,075 0,004 0,002 0,062 0,61
1 А 17 Ar- 0,05 0,35 1,58 0,85 0,01 0,075 0,004 0,002 0,048 0,35
2 А 17 100%CO2 0,05 0,31 1,33 0,85 0,01 0,059 0,004 0,002 0,057 0,22
2 В 18 Ar- 0,06 0,21 0,83 1,85 0,09 0,044 0,006 0,006 0,043 0,24
Таблица 10
Основной материал Проволока № Защитный газ Химические компоненты (мас.%)
С Si Mn Ni МО Ti С В 0 Уравнение
Сравнительные примеры 2 А 19 Ar- 0, 04 0,28 0,60 0,08 0,23 0,025 0,010 0,001 0,075 0,03
2 А 20 Ar- 0,09 0,15 0,95 1,23 0,02 0,102 0,005 0,007 0,036 1,62
2 А 21 Ar- 0, 05 0,35 1,91 3,27 0,01 0,060 0,004 0,003 0,065 0,25
2 А 22 Ar- 0,03 0,65 1,55 2,43 0,02 0,072 0,007 0,004 0,040 0,13
2 В 22 Ar- 0,04 0,63 1,60 2,40 0,02 0,079 0,008 0,003 0,043 0,19
2 А 23 Ar- 0,06 0,28 1,04 0,38 0,09 0,072 0,012 0,006 0,072 0,22
2 А 23 100%CO2 0,07 0,23 0,92 0,38 0,09 0,061 0,013 0,006 0,079 0,22
2 А 24 Ar- 0,03 0,26 1,68 0,21 0,02 0,030 0,005 0,008 0,050 0,12
3 А 25 Ar- 0,10 0,26 1,36 3,50 0,05 0,050 0,010 0,005 0,052 0,50
3 А 26 Ar- 0,05 0,17 1,78 1,59 0,12 0,030 0,014 0,001 0,080 0,20
3 А 27 Ar- 0,08 0,42 1,80 0,93 0,30 0,100 0,004 0,002 0,035 0,98
3 А 28 Ar- 0,05 0,60 0,75 3,19 0,15 0,070 0,013 0,001 0,052 0,08
3 А 28 100%CO2 0,06 0, 55 0,65 3,18 0,15 0,060 0,012 0,001 0,054 0,08
3 А 29 Ar- 0,02 0,13 0,72 0,2 0,01 0,020 0,003 0,001 0,080 0,03
3 А 30 Ar- 0,03 0,25 1,65 0,22 0,02 0,038 0,005 0,007 0,045 0,7
3 А 31 Ar- 0,09 0,25 1,35 3,52 0,05 0,054 0,010 0,005 0,052 0,50
3 А 32 Ar- 0,05 0,15 1,77 1,58 0,12 0,042 0,015 0,001 0,078 0,32
3 А 33 Ar- 0,08 0,41 1,78 0,92 0,30 0,085 0,004 0,002 0,038 0,78
4 А 34 Ar- 0, 05 0,58 0,75 3,20 0,15 0,072 0,013 0,001 0,048 0,10
4 А 34 100%CO2 0,06 0,53 0,68 3,18 0,15 0,063 0,012 0,001 0,054 0,09
4 А 35 Ar- 0,02 0,15 0,75 0,22 0,01 0,030 0,003 0,001 0,080 0,04
4 В 36 100%CO2 0,08 0,21 1,55 2,22 0,03 0,073 0,009 0,004 0,052 0,83
Таблица 11
Механические характеристики Доля ферритных боковых пластинок (%) Степень растрескивания (%) Пригодность к использованию при сварке Примечание Способ сварки
Прим еры 0.2%-ый условный предел текучести (МПа) Предел прочности на растяжение (МПа) Поглощенная энергия (Дж) 1 2 Горизонтальная сварка угловых швов Вертикальная сварка угловых швов
1 630 698 118 8 8 3 - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
2 553 595 124 2 1,5 6 - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
3 440 492 120 10 9 6 - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
4 588 639 108 4 4 4 - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
5 681 738 121 8 8 8 - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
6 656 703 101 10 10 - (не применялась) - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
7 448 501 102 10 9 5 - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
8 498 566 115 2 1,5 2 о - (не применялась) Угловой шов, СПФС
9 612 693 115 16 16 7 о - (не применялась) Угловой шов, СПФС
10 465 528 109 8 7 4 о - (не применялась) Угловой шов, СПФС
11 537 591 88 6 5 6 о - (не применялась) Угловой шов, СПФС
12 578 614 120 10 10 4 о - (не применялась) Угловой шов, СПФС
13 524 568 103 6 5 - (не применялась) - (не применялась) - (не применялась) Угловой шов, СПФС
14 478 532 112 7 6 - (не применялась) - (не применялась) - (не применялась) Угловой шов, СПФС
15 535 567 115 4 3 3 - не применялась ) о СПФС, во всех направленях
16 649 688 125 12 12 8 - (не применялась) о СПФС, во всех направлениях
17 485 542 118 8 7 5 - (не применялась) о СПФС. во всех направлениях
18 565 612 94 8 8 7 - (не применялась) о СПФС, во всех направлениях
19 562 607 128 4 4 5 - (не применялась ) о СПФС, во всех направлениях
20 545 585 125 6 5 - (не применялась) - (не применялась) - (не применялась) СПФС, во всех направлениях
21 495 555 125 9 8 - (не применялась) - (не применялась) - (не применялась) СПФС, во всех направлениях
Целевое значение ≥490 ≥80 ≥10
Доля ферритных боковых пластинок (%):
1: Выделение ферритных боковых пластинок визуальным наблюдением
2: Выделение ферритных боковых пластинок азимутальным анализом с использованием КДЭОР
Таблица 12
Механические характеристики Доля ферритных боковых пластинок (%) Степень растрескивания (%) Пригодность к использованию при сварке Примечание Способ сварки
Сравнительные примеры 0,2%-ый условный предел текучести (МПа) Предел прочности на растяжение (МПа) Поглощенная энергия (Дж) 1 2 Горизонтальная сварка угловых швов Вертикальная сварка угловых швов
22 390 461 18 24 22 7 - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
23 560 615 25 32 32 18 - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
24 727 762 27 2 2 20 - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
25 655 706 32 26 26 8 - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
26 638 698 45 22 22 10 - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
27 492 539 45 12 11 6 - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
28 484 515 41 16 15 - (не применялась) - (не применялась) - (не применялась) Металлическая СПФС
29 455 506 68 22 21 12 о - (не применялась) Угловой шов, СПФС
30 633 695 55 18 18 33 о - (не применялась) Угловой шов, СПФС
31 571 608 41 8 8 7 × (Устойчивость
к пористости)
- (не применялась) Угловой шов, СПФС
32 785 809 11 0 0 8 × (Выпуклый шов) - (не применялась) Холодное растрескивание Угловой шов, СПФС
33 672 716 35 30 30 25 о - (не применялась) Угловой шов, СПФС
34 627 686 37 34 34 - (не применялась) - (не применялась) - (не применялась) Угловой шов, СПФС
35 358 436 28 24 22 6 × (Выпуклый шов) - (не применялась) Угловой шов, СПФС
36 480 532 68 26 25 12 - (не применялась) о СПФС, во всех направлениях
37 670 712 55 4 4 33 - (не применялась) о СПФС, во всех направлениях
38 578 620 41 10 10 7 - (не применялась) о Включения шлака СПФС, во всех направлениях
39 730 788 15 2 2 8 - (не применялась) × (Прожог) СПФС, во всех направлениях
40 655 713 35 24 24 25 - (не применялась) о СПФС, во всех направлениях
41 615 674 44 28 28 - (не применялась) - (не применялась) - (не применялась) СПФС, во всех направлениях
42 394 465 21 30 28 7 - (не применялась) × (Прожог) СПФС, во всех направлениях
43 653 708 62 2 2 12 - (не применялась) о СПФС, во всех направлениях
Целевое значение ≥490 ≥80 ≥10
Доля ферритных боковых пластинок (%):
1: Выделение ферритных боковых пластинок визуальным наблюдением
2: Выделение ферритных боковых пластинок азимутальным анализом с использованием КДЭОР
В примерах 1-21 химические компоненты металлов сварных швов и значения ([C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[0]) удовлетворяли соответствующим диапазонам по изобретению. В каждом случае ударная вязкость металла сварного шва при низкой температуре была также хорошей. В сравнительных примерах 22-43 какой-либо из химических компонентов металлов сварных швов и значений [C]×[Mn]×[Ti])/([Si]×[О]) отклонялись от диапазонов по изобретению, и поэтому ударная вязкость металла сварного шва при низкой температуре не удовлетворяла целевому значению, например, 80 Дж. В примерах 1-21 применяли сварочные проволоки №№1-12. Использование сварочных проволок №№1-18 способно обеспечить металлы сварных швов в примерах по изобретению, и поэтому другие свойства (устойчивость к горячему растрескиванию и пригодность к использованию при сварке) металлов сварных швов не проблематичны с практической точки зрения. В частности, сварочные проволоки №№7-11 являются подходящими для использования при горизонтальной сварке угловых швов (с хорошей пригодностью к использованию при сварке). Сварочные проволоки №№13-17 являются подходящими для использования при вертикальной сварке угловых швов (с хорошей пригодностью к использованию при сварке). Сварочные проволоки №№7-11 являются подходящими в качестве проволоки для сварки нормальных и горизонтальных угловых швов. Сварочные проволоки №№13-17 являются подходящими в качестве сварочной проволоки на основе оксида титана для сварки во всех пространственных положениях. В противоположность этому, некоторые из сварочных проволок №№19-36 характеризуются высокой степенью растрескивания и/или плохой пригодностью к использованию при сварке. Таким образом, эти проволоки №№19-36 не могут обеспечить металл сварного шва в соответствии с примерами по изобретению.

Claims (5)

1. Металл сварного шва, полученный электродуговой сваркой в защитном газе с использованием сварочной проволоки с флюсовым сердечником в виде стальной оболочки с помещенным в нее флюсом, содержащий, мас.%:
С: от 0,04 до 0,08;
Si: от 0,20 до 0,50;
Mn: от 0,80 до 1,70;
Ti: от 0,030 до 0,080;
Ni: от 0,30 до 3,00;
Мо: от 0,01 до 0,20;
В: от 0,0020 до 0,0070;
О: от 0,040 до 0,070;
Al: 0,01 или менее;
Fe и случайные примеси - остальное,
при этом содержания С, Mn, Ti, Si и О находятся в следующем соотношении:
([C]·[Mn]·[Ti])/([Si]·[O])=0,20-0,60.
2. Металл сварного шва по п.1, в котором объемная доля ферритных боковых пластинок на границе зерен в столбчатой структуре составляет 20 мас.% или менее.
3. Металлическая сварочная проволока с флюсовым сердечником для выполнения электродуговой сварки в защитном газе на основном металле, содержащем, мас.%: С: от 0,03 до 0,15; Si: от 0,10 до 0,50; Mn: от 0,80 до 1,80; Р: 0,02 или менее; S: 0,02 или менее; Ni: от 0,01 до 3,00; Cr: 0,2 или менее; Мо: 0,2 или менее; Ti: 0,08 или менее; Al: 0,05 или менее; В: 0,005 или менее; Fe и случайные примеси - остальное, с получением металла сварного шва по любому из пп.1 и 2, включающая в себя стальную оболочку и помещенный в нее флюс и содержащая, в расчете на суммарную массу всей проволоки, мас.%:
Fe: от 92,0 до 98,5;
С: от 0,03 до 0,09;
Mn: от 1,0 до 2,5;
Si: от 0,20 до 0,60;
Ti: от 0,05 до 0,30 (в пересчете на титан, что соответствует его содержанию в сплаве и оксиде титана);
В: от 0,003 до 0,012;
Ni: от 0,3 до 3,0;
Мо: от 0,01 до 0,20;
Al: 0,05 или менее.
4. Сварочная проволока с флюсовым сердечником для электродуговой сварки в защитном газе в нижнем и горизонтальном положении на основном металле, содержащем, мас.%: С: от 0,03 до 0,15; Si: от 0,10 до 0,50; Mn: от 0,80 до 1,80; Р: 0,02 или менее; S: 0,02 или менее; Ni: от 0,01 до 3,00; Cr: 0,2 или менее; Мо: 0,2 или менее; Ti: 0,08 или менее; Al: 0,05 или менее; В: 0,005 или менее; Fe и случайные примеси - остальное, с получением металла сварного шва по любому из пп.1 и 2, включающая в себя стальную оболочку и помещенный в нее флюс и содержащая, в расчете на суммарную массу всей проволоки, мас.%:
Fe: от 87 до 95;
Ti: от 1,0 до 2,6 (в пересчете на титан, что соответствует его содержанию в сплаве и оксиде титана);
С: от 0,03 до 0,09;
Mn: от 1,0 до 2,5;
Si: от 0,20 до 0,60;
В: от 0,003 до 0,012;
Ni: от 0,3 до 3,0;
Мо: от 0,01 до 0,20;
Al: 0,05 или менее.
5. Сварочная проволока с флюсовым сердечником на основе оксида титана для электродуговой сварки в защитном газе во всех пространственных положениях на основном металле, содержащем, мас.%: С: от 0,03 до 0,15; Si: от 0,10 до 0,50; Mn: от 0,80 до 1,80; Р: 0,02 или менее; S: 0,02 или менее; Ni: от 0,01 до 3,00; Cr: 0,2 или менее; Мо: 0,2 или менее; Ti: 0,08 или менее; Al: 0,05 или менее; В: 0,005 или менее; Fe и случайные примеси - остальное, с получением металла сварного шва по любому из пп.1 и 2, включающая в себя стальную оболочку и помещенный в нее флюс и содержащая, в расчете на суммарную массу всей проволоки, мас.%:
Fe: от 85 до 93;
Ti: от 2,4 до 3,6 (в пересчете на титан, что соответствует его содержанию в сплаве и оксиде титана);
С: от 0,03 до 0,09;
Mn: от 1,0 до 2,5;
Si: от 0,20 до 0,60;
В: от 0,003 до 0,012;
Ni: от 0,3 до 3,0;
Мо: от 0,01 до 0,20;
Al: 0,05 или менее.
RU2006110356/02A 2005-03-31 2006-03-30 Низколегированная сталь сварного шва и сварочная проволока с флюсовым сердечником RU2322529C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005100761A JP4255453B2 (ja) 2005-03-31 2005-03-31 低合金鋼溶接金属及びフラックス入りワイヤ
JP2005-100761 2005-03-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006110356A RU2006110356A (ru) 2007-10-10
RU2322529C2 true RU2322529C2 (ru) 2008-04-20

Family

ID=36284017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006110356/02A RU2322529C2 (ru) 2005-03-31 2006-03-30 Низколегированная сталь сварного шва и сварочная проволока с флюсовым сердечником

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP1707303B8 (ru)
JP (1) JP4255453B2 (ru)
KR (1) KR100738726B1 (ru)
CN (1) CN1840728B (ru)
ES (1) ES2391464T3 (ru)
NO (1) NO340320B1 (ru)
PL (1) PL1707303T3 (ru)
RU (1) RU2322529C2 (ru)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4841400B2 (ja) * 2005-11-07 2011-12-21 株式会社神戸製鋼所 高張力鋼用ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤ
US20080093351A1 (en) 2006-10-19 2008-04-24 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Flux-cored wire for gas shielded arc welding for creep-resisting steels
CN101396774B (zh) * 2007-09-30 2010-12-08 苏派特金属(昆山)有限公司 药芯焊丝
KR100910493B1 (ko) * 2007-12-26 2009-07-31 주식회사 포스코 저온 ctod특성이 우수한 플럭스 코어드 아크용접금속부
JP4958872B2 (ja) * 2008-10-03 2012-06-20 Jfeスチール株式会社 大入熱エレクトロスラグ溶接方法
EP2289661B1 (en) 2009-08-27 2014-04-02 Nippon Steel & Sumikin Welding Co., Ltd. Flux cored wire for gas shielded arc welding of high strength steel
JP5415998B2 (ja) * 2010-03-11 2014-02-12 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
CN101837525B (zh) * 2010-06-10 2011-11-16 哈尔滨工业大学(威海) 一种大线能量焊接电弧焊焊条
KR101220618B1 (ko) 2010-12-27 2013-01-10 주식회사 포스코 용접이음부 저온인성 및 용접작업성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어 및 이를 이용한 용접이음부
JP5952597B2 (ja) * 2012-03-08 2016-07-13 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
US10316395B2 (en) 2012-10-09 2019-06-11 The Esab Group, Inc. Low-manganese gas-shielded flux cored welding electrodes
KR101428217B1 (ko) * 2012-11-22 2014-08-07 주식회사 포스코 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접용 비전극 와이어 및 이를 이용한 저온 충격인성이 우수한 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접금속부
JP5652574B1 (ja) * 2013-02-15 2015-01-14 新日鐵住金株式会社 ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ、ガスシールドアーク溶接金属、溶接継手、溶接部材、溶接方法、および溶接継手の製造方法
JP6040125B2 (ja) * 2013-08-30 2016-12-07 株式会社神戸製鋼所 フラックス入りワイヤ
WO2015151521A1 (ja) 2014-03-31 2015-10-08 Jfeスチール株式会社 溶接継手
JP6322093B2 (ja) * 2014-09-03 2018-05-09 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
CN105033505B (zh) * 2015-07-07 2017-09-15 宁夏昱科工业产品设计有限公司 一种自保护药芯焊丝
GB2548175B (en) * 2016-03-09 2018-10-03 Goodwin Plc A steel, a welding consumable and a cast steel product
JP2018039025A (ja) * 2016-09-06 2018-03-15 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及び溶接金属
JP7007253B2 (ja) * 2018-11-22 2022-02-10 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
CN111421262A (zh) * 2020-03-27 2020-07-17 上海大西洋焊接材料有限责任公司 一种用于核电站一回路主设备的低合金钢氩弧焊焊丝
CN111360449B (zh) * 2020-03-31 2022-04-01 西安理工大学 一种增材制造用药芯焊丝及低合金高强钢的制备方法
JP7534597B2 (ja) 2020-05-21 2024-08-15 日本製鉄株式会社 重ねすみ肉溶接継手、及び自動車部品
CN112917042B (zh) * 2021-01-26 2022-07-01 西安理工大学 用于x80管线钢的高韧性气保护药芯焊丝及制备方法
CN114571135B (zh) * 2022-04-11 2023-09-22 江苏东南焊材有限公司 一种低温钢用自保护药芯焊丝
CN115558860A (zh) * 2022-10-14 2023-01-03 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种含钒铌的高强钢用焊丝钢水和高强钢用焊丝及其生产方法
CN115815873B (zh) * 2022-11-11 2024-06-21 山东聚力焊接材料有限公司 一种药芯和焊丝及焊丝制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3868487A (en) * 1974-02-05 1975-02-25 Sumitomo Metal Ind Submerged arc welding method and flux cored wire for use in same
US4120440A (en) * 1974-12-12 1978-10-17 British Steel Corporation Welding, a steel suitable for use therein
JPS5832598A (ja) * 1981-08-21 1983-02-25 Kawasaki Steel Corp 極低温用鋼の片側又は両側一層溶接方法
JPS61283493A (ja) * 1985-06-10 1986-12-13 Daido Steel Co Ltd 溶接用フラツクス入りワイヤ
JPH05269593A (ja) * 1992-03-25 1993-10-19 Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP3579610B2 (ja) * 1999-03-12 2004-10-20 株式会社神戸製鋼所 低温靱性に優れた溶接金属
JP3880826B2 (ja) * 2001-07-16 2007-02-14 日鐵住金溶接工業株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP3722044B2 (ja) * 2001-10-31 2005-11-30 Jfeスチール株式会社 溶接継手
JP4398751B2 (ja) * 2003-03-31 2010-01-13 株式会社神戸製鋼所 低温靭性に優れた高強度溶接金属
FR2865152B1 (fr) * 2004-01-21 2007-02-02 Air Liquide Procede de soudage hybride arc-laser des aciers ferritiques

Also Published As

Publication number Publication date
NO20061433L (no) 2006-12-01
CN1840728A (zh) 2006-10-04
EP1707303B8 (en) 2012-11-14
NO340320B1 (no) 2017-04-03
PL1707303T3 (pl) 2013-01-31
ES2391464T3 (es) 2012-11-27
KR20060105602A (ko) 2006-10-11
JP4255453B2 (ja) 2009-04-15
CN1840728B (zh) 2011-07-06
KR100738726B1 (ko) 2007-07-12
EP1707303B1 (en) 2012-09-12
JP2006281223A (ja) 2006-10-19
RU2006110356A (ru) 2007-10-10
EP1707303A1 (en) 2006-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2322529C2 (ru) Низколегированная сталь сварного шва и сварочная проволока с флюсовым сердечником
US6188037B1 (en) Welded high-strength steel structures and method of manufacturing the same
KR100922095B1 (ko) 가스 실드 아크 용접 플럭스 함유 와이어
JP6252104B2 (ja) ボックス柱の製造方法
EP2374571A1 (en) Flux-cored wire for gas-shielding arc welding
WO2018185851A1 (ja) 縦シーム溶接鋼管
WO2020203335A1 (ja) 極低温用高強度溶接継手の製造方法
EP1695785A1 (en) High heat input butt welding joint exhibiting excellent characteristics in resistance to occurrence of brittle fracture
JP5696228B2 (ja) 溶接継手低温靭性及び溶接作業性に優れたフラックスコアードアーク溶接ワイヤ及びそれを利用した溶接継手
JP2006035293A (ja) 溶接部の耐食性および耐亜鉛脆化割れ性に優れた亜鉛めっき鋼板の溶接方法
JP6891630B2 (ja) ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法
Patterson et al. Effect of niobium on the microstructure and properties of submerged arc welds in HSLA steel
JP6221628B2 (ja) ボックス柱の製造方法
WO2018185853A1 (ja) 縦シーム溶接鋼管
KR20190037286A (ko) 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어 및 용접 금속
JPH10324950A (ja) 高強度溶接鋼構造物およびその製造方法
JP2002336989A (ja) 海浜耐候性鋼用溶接材料
WO2018047880A1 (ja) ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及び溶接金属
WO2018047879A1 (ja) ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及び溶接金属
JP2021120473A (ja) 縦シーム溶接鋼管
KR102715916B1 (ko) 플럭스 코어드 와이어, 용접 금속, 가스 실드 아크 용접 방법 및 용접 이음의 제조 방법
JP7510104B1 (ja) 溶接金属、溶接継手、及び溶接構造物
JP2006009070A (ja) 耐低温割れ性にすぐれた溶接継手および溶接材料用鋼材
RU2012469C1 (ru) Порошковая проволока для сварки сталей
JP2024076286A (ja) 溶接継手、及びタンク