RU2446036C2 - Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса - Google Patents
Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2446036C2 RU2446036C2 RU2010122590/02A RU2010122590A RU2446036C2 RU 2446036 C2 RU2446036 C2 RU 2446036C2 RU 2010122590/02 A RU2010122590/02 A RU 2010122590/02A RU 2010122590 A RU2010122590 A RU 2010122590A RU 2446036 C2 RU2446036 C2 RU 2446036C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- over
- welding
- nickel
- weld metal
- heat
- Prior art date
Links
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сварочных материалов, и может быть использовано для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса при изготовление изделий в энергетическом машиностроении. Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса, выполненная из сплава, содержащего, мас.%: углерод 0,07-0,11, кремний 0,15-0,25, марганец 0,8-1,0, хром 1,6-1,9, никель 0,6-0,8, молибден 0,5-0,7, титан 0,05-0,11, ниобий 0,001-0,01, медь не более 0,06, алюминий не более 0,02, ванадий не более 0,03, олово не более 0,001, сурьма не более 0,005, мышьяк не более 0,005, кобальт не более 0,02, азот не более 0,015, сера не более 0,006, фосфор не более 0,006 и железо - остальное. Критерий охрупчивания при облучении Q не превышает 0,85, где Q=(Ni+Co)2+1,5Cu+0,2Mn+P+0,25(Sb+Sn). Технический результат - повышение радиационной стойкости металла сварных швов при одновременном сохранении высокого уровня прочностных, пластичных и вязких характеристик металла шва. 4 табл.
Description
Изобретение относится к производству сварочных материалов и может быть использовано для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса при изготовлении изделий в атомном энергетическом машиностроении.
Для обеспечения надежности и долговечности оборудования металл сварного шва должен обладать комплексом технологических и служебных свойств: высокой прочностью и пластичностью, низкой температурой хрупковязкого перехода (Тк0), стойкостью против тепловой хрупкости, отсутствием существенной деградации свойств металла шва под воздействием нейтронного облучения.
Значительная часть энергетического оборудования изготавливается из теплоустойчивой стали 15Х2НМФА, ТУ0893-013-0021279, которая содержит 1,8-2,3% Сr, 0,5-0,7% Мо, 0,10-0,12% V, 1,0-1,3% Ni обладает высокой прочностью и пластичностью при температуре эксплуатации до 350°С. Для сварки этой стали ПН АЭ Г-7-010-89 предусматривает применение сварочной проволоки марок Св-12Х2Н2МАА, ТУ14-1-2502 и Св-09ХГНМТАА-ВИ, ТУ 14-1-3675. К металлу сварных швов, выполненных этими материалами, предъявляются жесткие требования по прочностным и пластическим характеристикам, а также по критической температуре хрупкости (таблица №1). Основным недостатком применяемых в настоящее время, как сталей, так и сварочных материалов является наличие в их составе никеля до 1,3%. Высокое содержание никеля является причиной пониженной радиационной стойкости металла, что под воздействием нейтронного облучения приводит к значительному сдвигу критической температуры хрупкости в область положительных температур. При этом известно, что отрицательное влияние никеля скачкообразно возрастает при увеличении его содержания более 0,8%. С другой стороны уменьшение содержания никеля может привести к снижению вязких и пластических характеристик как стали, так и металла сварных швов, а также к повышению температуры хрупковязкого перехода (Тк0) в исходном состоянии. Температура хрупко-вязкого перехода сварных швов, расположенных напротив активной зоны является основным фактором, лимитирующим продолжительность срока службы корпуса атомного реактора и всей АЭС в целом.
В настоящее время в ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» создана сталь с повышенной радиационной стойкостью за счет снижения содержания никеля до 0,6-0,8% с сохранением высоких прочностных, пластических и вязких характеристик металла (15Х2МФА мод. Б, ТУ 108.131). Соответственно, для сварки этой стали необходимы сварочные материалы, обеспечивающие получение металла сварного шва, не уступающего радиационной стойкости основному металлу, при этом металл шва должен отвечать требованиям нормативной документации по прочностным, пластическим показателям и критической температуре хрупкости.
Как отмечалось выше, для сварки теплоустойчивых сталей применяется проволока марки Св-12Х2Н2МАА ТУ 14-1-2 5 02, содержащая в своем составе:
Углерод | 0,10-0,14 | Олово | не более 0,005 |
Кремний | 0,05-0,20 | Мышьяк | не более 0,01 |
Марганец | 0,6-0,8 | Кобальт | не более 0,02 |
Хром | 1,8-2,1 | Сера | не более 0,006 |
Никель | 1,0-1,3 | Фосфор | не более 0,006 |
Молибден | 0,55-0,7 | Железо | Остальное |
Медь | не более 0,06 |
Наиболее близким к заявленному составу является состав сварочной проволоки марки Св-09ХГНМТАА-ВИ по ТУ14-1-3675, прототип, имеющий следующие ингредиенты, %:
Углерод | 0,07-0,11 | Алюминий | не более 0,05 |
Кремний | 0,17-0,30 | Олово | не более 0,001 |
Марганец | 0,80-1,05 | Сурьма | не более 0,008 |
Хром | 1,6-1,9 | Мышьяк | не более 0,01 |
Никель | 1,0-1,3 | Кобальт | не более 0,02 |
Молибден | 0,5-0,7 | Азот | не более 0,015 |
Титан | 0,05-0,11 | Сера | не более 0,006 |
Ванадий | не более 0,03 | Фосфор | не более 0,006 |
Медь | не более 0,06 | Железо | Остальное |
Недостатком указанного состава является низкая стойкость к радиационному охрупчиванию из за высокого содержания никеля.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение радиационной стойкости металла сварных швов при одновременном сохранении высокого уровня прочностных, пластичных и вязких характеристик металла шва.
Технический результат достигается изменением соотношения легирующих элементов, введением дополнительно в состав заявляемой сварочной проволоки ниобия и бора и снижением содержания никеля.
Предлагается состав сварочной проволоки, содержащий, мас.%:
Углерод | 0,07-0,11 | Медь | не более 0,06 |
Кремний | 0,15-0,25 | Ванадий | не более 0,03 |
Марганец | 0,8-1,0 | Олово | не более 0,001 |
Хром | 1,6-1,9 | Сурьма | не более 0,005 |
Никель | 0,6-0,8 | Мышьяк | не более 0,005 |
Молибден | 0,5-0,7 | Кобальт | не более 0,02 |
Титан | 0,05-0,11 | Азот | не более 0,015 |
Ниобий | 0,001-0,01 | Сера | не более 0,006 |
Бор | 0,0001-0,001 | Фосфор | не более 0,006 |
Алюминий | не более 0,02 | Железо | Остальное |
Нормирование содержания легирующих выполнено таким образом, чтобы металл сварного шва после соответствующих технологических отпусков обеспечивал требуемый уровень важнейших механических свойств. Кроме того, для достижения необходимой стабильности основных физико-механических свойств в условиях работы корпуса атомного реактора должно соблюдаться следующее условие:
Q=(Ni+Co)2+1,5Cu+0,2Mn+P+0,25(Sb+Sn)≤0,85
где Q - критерий охрупчивания в условиях облучения
Увеличение вязких характеристик при пониженных температурах достигается за счет модифицирования ниобием. В указанных пределах такое легирование способствует возникновению дополнительной мелкодисперсной фазы и измельчению зерен, увеличению протяженности их границ и, как следствие, более равномерному распределению примесей по объему. Это позволяет компенсировать снижение вязких характеристик метала шва, которое происходит при уменьшении содержания в нем никеля. Дальнейшее повышение содержания ниобия приводит к увеличению и укрупнению мелкодисперсной фазы, что приводит к значительному охрупчиванию металла шва в ходе послесварочных отпусков и эксплуатации при рабочих температурах. При содержании ниобия в металле шва менее 0,001% его влияние практически не прослеживается.
Снижение прочностных характеристик, связанное с уменьшением содержания никеля, компенсируется за счет введения бора. Упрочнение металла шва идет за счет создания раствора внедрения, происходит значительное искажение кристаллической решетки с повышением прочностных характеристик. Превышение указанного предела легирования ведет к резкому снижению пластических и вязких характеристик металла шва. При содержании бора в металле шва менее 0,0001% его упрочняющего влияние практически не наблюдается.
Уменьшение содержания никеля до 0,8% значительно повышает радиационную стойкость металла сварного шва. При содержании никеля более 0,8% происходит резкое снижение радиационной стойкости металла сварного шва. Снижение содержание никеля менее 0,6% ведет к снижению прочностных и вязких характеристик за счет существенного снижения прокаливаемости металла при уменьшении в нем содержания никеля.
На основании экспериментальных исследований было установлено, что на радиационное охрупчивание металла сварного шва кроме никеля и марганца также влияют такие элементы, как медь, сурьма, фосфор и олово, поэтому было ограничено их общее содержание в металле шва следующим условием:
Q=(Ni+Co)2+1,5Cu+0,2Mn+P+0,25(Sb+Sn)≤0,85
Таким образом, задача создания нового состава сварочной проволоки заключается в оптимизации содержания легирующих элементов с целью обеспечения высокой стойкости к охрупчиванию под воздействием нейтронного облучения на металл сварных швов при сохранении требуемых характеристик прочности и пластичности.
При легировании сварочной проволоки вне заданных пределов, в соответствии с заявленными, состав сварочной проволоки становится неоптимальным, что проявляется в усилении склонности к радиационному охрупчиванию, снижению характеристик пластичности и вязкости.
На производственной базе ОАО «МЗ «Электросталь» ЦНИИ КМ "Прометей" провел комплекс лабораторных и опытно-промышленных работ по выплавке, пластической обработке и изготовлению опытной партии сварочной проволоки. Во ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» были изготовлены сварные пробы в натурном сечении и проведены их испытания.
Химический состав исследованных материалов, а также результаты определения необходимых механических и служебных свойств представлены в табл.№2-4.
Ожидаемый технико-экономический эффект от использования нового состава сварочной проволоки для изготовления корпусов реакторов АЭУ перспективных проектов выразится в повышении эксплуатационной надежности и ресурса изделий при обеспечении повышенной безопасности.
Таблица 1 | |||||||||
Требования, предъявляемые к механическим свойствам металла шва, выполненного автоматической сваркой проволокой марок Св-12Х2Н2МАА и Св-09ХГНМТАА-ВИ | |||||||||
+20° | +350° | Критическая температура хрупкости Тк0 | |||||||
σв | σ0,2 | δ | ψ | σв | σ0,2 | δ | ψ | ||
МПа | % | МПа | % | °С | |||||
Требования к сварному шву | 539 | 422 | 15 | 55 | 490 | 392 | 14 | 50 | ≤0 |
Таблица 3 | |||||||||
Механические свойства металла шва | |||||||||
№ плавка | Механические свойства | Тк0 | |||||||
Тисп=+20°С | Тисп=+350°С | ||||||||
σв | σ0,2 | δ | ψ | σв | σ0,2 | δ | ψ | ||
МПа | МПа | % | % | МПа | МПа | % | % | °С | |
700 | 620 | 14 | 56 | 580 | 510 | 14 | 51 | ||
1 | 710 | 610 | 13 | 54 | 560 | 520 | 15 | 49 | +10 |
720 | 620 | 15 | 51 | 570 | 520 | 14 | 49 | ||
690 | 610 | 16 | 59 | 570 | 490 | 18 | 57 | ||
2 | 700 | 610 | 16 | 60 | 560 | 500 | 16 | 57 | -20 |
690 | 610 | 15 | 57 | 560 | 470 | 16 | 55 | ||
670 | 590 | 18 | 61 | 550 | 480 | 17 | 66 | ||
3 | 680 | 590 | 20 | 65 | 560 | 480 | 19 | 68 | -15 |
650 | 600 | 16 | 62 | 550 | 470 | 19 | 62 | ||
590 | 520 | 18 | 60 | 520 | 430 | 16 | 55 | ||
4 | 580 | 510 | 18 | 59 | 530 | 410 | 19 | 55 | -5 |
590 | 500 | 17 | 59 | 500 | 410 | 17 | 58 | ||
720 | 630 | 9 | 35 | 610 | 550 | 11 | 35 | ||
5 | 710 | 640 | 8 | 34 | 610 | 580 | 9 | 38 | +30 |
740 | 640 | 9 | 34 | 610 | 580 | 10 | 37 | ||
6 прототип | 590 | 550 | 18 | 56 | 520 | 440 | 16 | 61 | |
610 | 530 | 16 | 61 | 520 | 410 | 16 | 65 | -10 | |
630 | 560 | 15 | 55 | 510 | 440 | 15 | 66 |
Таблица 4 | |||
Значения критической температуры хрупкости Тк0 металла шва до и после облучения флюенсом 0,5×1020 нейтр/см2, сдвиг Тк0 в результате облучения | |||
№ плавки | Значения Тк0 | ΔТк0 | |
После сварки и высокого отпуска | После нейтронного облучения | ||
1 | +5 | +35 | 30 |
2 | -20 | -5 | 15 |
3 | -15 | -5 | 10 |
4 | -5 | 0 | 5 |
5 | +30 | +35 | 5 |
6 (прототип) | -10 | +25 | 35 |
Claims (1)
- Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса, выполненная из сплава, содержащего углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, медь, алюминий, ванадий, олово, сурьму, мышьяк, кобальт, азот, серу, фосфор и железо, отличающаяся тем, что сплав дополнительно содержит ниобий и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 0,07-0,11 Кремний 0,15-0,25 Марганец 0,8-1,0 Хром 1,6-1,9 Никель 0,6-0,8 Молибден 0,5-0,7 Титан 0,05-0,11 Ниобий 0,001-0,01 Медь не более 0,06 Алюминий не более 0,02 Ванадий не более 0,03 Олово не более 0,001 Сурьма не более 0,005 Мышьяк не более 0,005 Кобальт не более 0,02 Азот не более 0,015 Сера не более 0,006 Фосфор не более 0,006 Железо остальное,
при этом критерий охрупчивания при облучении Q не превышает 0,85, где Q=(Ni+Co)2+1,5Cu+0,2Mn+P+0,25(Sb+Sn).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010122590/02A RU2446036C2 (ru) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010122590/02A RU2446036C2 (ru) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010122590A RU2010122590A (ru) | 2011-12-10 |
RU2446036C2 true RU2446036C2 (ru) | 2012-03-27 |
Family
ID=45405222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010122590/02A RU2446036C2 (ru) | 2010-06-02 | 2010-06-02 | Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2446036C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2511382C1 (ru) * | 2013-03-22 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Сварочная проволока |
RU2530611C1 (ru) * | 2013-04-08 | 2014-10-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса |
RU2566243C2 (ru) * | 2014-02-18 | 2015-10-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" | Сварочная проволока для автоматической сварки реакторных сталей |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2036763C1 (ru) * | 1992-10-07 | 1995-06-09 | Институт электросварки им.Е.О.Патона АН Украины | Сварочная проволока |
EP0870573A1 (en) * | 1997-04-09 | 1998-10-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | A welding material for low chromium (Cr) ferritic steel having high toughness |
-
2010
- 2010-06-02 RU RU2010122590/02A patent/RU2446036C2/ru active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2036763C1 (ru) * | 1992-10-07 | 1995-06-09 | Институт электросварки им.Е.О.Патона АН Украины | Сварочная проволока |
EP0870573A1 (en) * | 1997-04-09 | 1998-10-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | A welding material for low chromium (Cr) ferritic steel having high toughness |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТУ 14-1-3675-83, Проволока стальная сварочная из стали марок СВ-09ХГНМТА и СВ-09ХГНМТАА-ВИ. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2511382C1 (ru) * | 2013-03-22 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Сварочная проволока |
RU2530611C1 (ru) * | 2013-04-08 | 2014-10-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса |
RU2566243C2 (ru) * | 2014-02-18 | 2015-10-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" | Сварочная проволока для автоматической сварки реакторных сталей |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010122590A (ru) | 2011-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2015281542B2 (en) | Carburized alloy steel, method for preparing same, and use thereof | |
JP2015528057A (ja) | 高い使用温度で優れたクリープ強度、耐酸化性、耐蝕性を有するオーステナイト系合金鋼 | |
JP2016074976A (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼、及び、高圧水素ガス用機器又は液体水素用機器 | |
RU2446036C2 (ru) | Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса | |
CN106001988B (zh) | 一种具有高冲击性能的四代核电用马氏体耐热钢焊丝及其焊接工艺 | |
US10456873B2 (en) | Welding wire for gas protective welding of reduced activation martensitic/ferritic steel and method of manufacturing the same | |
RU2373037C1 (ru) | Состав сварочной проволоки | |
WO2013122234A1 (ja) | 溶接管構造高温機器用オーステナイト系ステンレス鋼 | |
JP6212920B2 (ja) | 金属材料 | |
MX2014007692A (es) | Acero de baja aleacion. | |
EP3255166A1 (en) | Welded metal and welded structure | |
JP6477181B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
JP6244267B2 (ja) | 肉盛溶接体 | |
JP2015205288A (ja) | 強度、靭性および耐sr割れ性に優れた溶接金属 | |
JP7340186B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
RU2451588C2 (ru) | Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса | |
JP2015006678A (ja) | 溶接継手の製造方法および溶接継手 | |
EP3156169A1 (en) | Buildup welded metal and machine structure | |
CN112935623B (zh) | 一种新型Ni-Cr-Co-Mo型高温镍基焊丝 | |
RU2543577C2 (ru) | Присадочный материал для сварки | |
JP2016216815A (ja) | 高Crフェライト系耐熱鋼 | |
JP2018165384A (ja) | フェライト系ステンレス鋼および溶接構造物 | |
TWI454583B (zh) | 含鋅肥粒鐵不銹鋼及其製造方法 | |
KR20210035050A (ko) | 후벽 철강 부재의 아크 용접을 위한 고크롬 크리프 내성의 용접 금속 | |
RU2634867C1 (ru) | Теплостойкая и радиационно-стойкая сталь |