SU1139599A1

SU1139599A1 - Welding wire composition

Info

Publication number: SU1139599A1
Application number: SU833635487A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Георгиевич Ламзин; Анатолий Иванович Потапов; Александр Федорович Батакшев; Сергей Николаевич Бережницкий
Priority date: 1983-08-17
Filing date: 1983-08-17
Publication date: 1985-02-15

Abstract

СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ, преимущественно дл сварки высокохромистых феррито-мартенситных коррозионностойких сталей, содержащий углерод, кремний, марганец,хром, никель, титан, железо, отличающийс тем, что, с целый повышрни ударной в зкости и стойкости сварного щва ..к коррозионному растрескиванию под напр жением в растворах, содержащих хлориды, состав содержит следующем соотношении. компоненты в мас.%: 0,01-0,11 Углерод 0,30-0,65 Кремний 14-17 Марганец 17-20 Хром 3-5 Никель 0,4-0,5 Титан Остальное Железо причем соотношение ферритизаторов и CrM,56U4Ti аустеиизаторов ,5Wn составл ет 1,12-2,23.WELDING WIRE COMPOSITION, mainly for welding high-chromium ferritic-martensitic corrosion-resistant steels containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, titanium, iron, characterized in that with a whole increase in toughness and durability of welded grooves to corrosion cracking under voltage in solutions containing chlorides, the composition contains the following ratio. components in wt.%: 0.01-0.11 Carbon 0.30-0.65 Silicon 14-17 Manganese 17-20 Chromium 3-5 Nickel 0.4-0.5 Titanium Rest Iron, with the ratio of ferritizers and CrM, 56U4Ti austeizer, 5Wn is 1.12-2.23.

Description

СОWITH

соwith

елate

;о со Изобретение относитс к сварке, а именно к автоматической сварке под флюсом высокохромистых коррозионностонких сталей, в частности кор розионное тойкой стали феррито-мартенситного класса типа 08X13. Применение известных хроМоникеле вь1х аустенитных сварочных материалов , имеющих в своем составе до 20% дефицитного никел , не обеспечивает стойкость металла шва к коррозии под напр жением (коррозионному растрескиванию) в растворах, содержащих хлориды, и воздействию значительных циклических термических напр жений. Кроме того, наплавленны металл обладает недостаточной твер достью. Применение сварочных материалов, по составу близких к свариваемой стали, например проволоки марки СВ-06Х13, требует дл исключени возможнойти образовани холодных трещин предварительного и сопутству ющего подогрева при сварке до 200300°С и последующего немедленного отпуска изделий при 670-720 С, что сопр жено с дополнительными эне го- и трудозатратами, технологическими трудност ми и ухудшением условий труда сварщиков. Известна сварочна проволока ij используема дл сварки коррозионно стойких сталей, содержаща следующие компоненты, мас.%: Углерод 0,01-0,05 Кремний 0,1-0,5 Марганец 8-16 Хром 24-27 Никель 1,5-5,0 Молибден О,1-0,4 Титан 0,20-0,55 Азот 0,001-0,010 Медь 0,1-0,5 РЗМ 0,01-0,10 Келезо Остальное Однако при использовании данной проволоки из-за высокого сдцержани хрома метаАп шва, наход сь в ферритном состо нии при температуре вьппе 1150с, обладает склонностью к быстрому необратимому росту зерен , что охрупчивает его. Поэтому при сварке стали 08X13 не удаетс получить высокой ударной в зкости металла шва. Кроме того состав известной проволоки не обеспечивае стойкость сварных соединений к коррозионному растрескиванию в хлоридсодержащих средах. Известна также сварочна проволока 2 следующего состава, мас.%: Углерод 0,02-0,10 Марганец 15-20 Хром 16-18 Кремний 0,2-0,6 Азот 0,2-0,5 Церий 0,01-0,50 Бор 0,1001-0,200 Ниобий 0,2-0,4 Титан 0,1-0,4 Алюминий 0,1-0,7 Железо Остальное Состав дополнительно содержит никель до 2 мас.%. Однако указанна проволока не обеспечивает достаточно высокого уровн значений ударной в зкости металла шва из-за упрочнени его нитридами и карбидами. Сварные соединени подвержены коррозионному растрескиванию , так как металл шва обладает стабильной аустенитной структурой. Цель изобретени - повьш1ение ударной в зкости и стойкости сварного шва к коррозионному растрескиванию под напр жением в растворах, содержащих хлориды. Указанна цель достигаетс тем, что состав сварочной проволоки, преимущественно дл сварки высокохромистых феррито-мартенситных коррозионноетойких сталей, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, железо, содержит компоненты в следующем соотношении , мас.%: Углерод 0,01-0,11 Кремний 0,30-0,65 Марганец 14-17 Хром17-20 Никель 3-5 Титан 0,4-0,5 Железо Остальное причем соотношение ферритизаторов и CrH,5Siv4Ti аустенитов N,430C + 0,5Mr составл ет 1,12-2/23. Соблюдение соотношени 5 ,2-2 23 N;OOC 0,5W« 1, ,-5 при изготовлении проволоки предлагаемого состава позвол ет получить наплавленный металл с ферритомартенситиой структурой, обладакнцей высокими эксплуатационными свойствами . В случае, если соотношение cnM.sgUAT; Nii30C4Q.5Mn металл шва не обладает стойкостью к коррозионному растоескиванию,. CoM.seu-iTi Если соотношение -,г, lo H5+30C+0,6Wn 5 то металл шва, имеющий феррито-мартенситную структуру, не обладает высокой ударной в зкостью. При содержании в составе сварочной проволоки хрома менее 17% ухудшаетс сопротивл емость швов коррозионному износу. 11овьш1ение содержани хрома более 20% приводит к сниж нию в зкости и пластичности сварно го шва. При выборе пределов оптимального содержани марганца в сварочной проволоке руководствовались получением феррито-мартенситной структуры металла шва, обеспечивающей стойкость сварных соединений к коррозионному растрескиванию и высокие зна чени ударной в зкости. Экспериментально установлено, чт данные услови соблюдаютс при содержании марганца в металле шва в пределах 6-7%. На основе указанного Bbmie выбраны пределы содержани мар ганца в сварочной проволоке 14-17% с учетом угара и разбавлени . Кремний до 0,65% улучшает жидкотекучесть металла шва, а дальнейшее повьшхение его содержани приводит к образованию легкоплавких силикатов, что вызывает образование 9Л гор чих трещин и отрицательно вли ет на механические свойства сварного соединени . Дл св зывани углерода и азота в тугоплавкие соединени и раскислени в состав сварочной проволоки введен титан в пределах 0,4-0,5%. Повышение содержани титана более 0,5% нежелательно в св зи с отрицательным вли нием на ударную в з-ькость металла шва. Никель в пределах 3-5% в состав проволоки введен дл получени высокой ударной в зкости и пластичности металла шва. Это объ сн етс своеобразным воздействием никел на свойства высоколегированного феррита , заключающимс в увеличении растворимости углерода. При это снижение содержани никел в проволоке менее 3% не позвол ет достичь заметного вли ни на ударную в зкость металла шва, а превышение его содержани свыше 5% вызывает по вление в структуре некоторого количества аустенитной составл нмдей, снижающей коррозионную стойкость. Введение никел в указанных пределах способствует образованию в структуре низкоуглеродистой мартенситной составл ющей, сдерживающей рост ферритиого зерна дроблением его мартенситными иглами, а также позвол ет расширить пределы допустимого содержани углерода в металле шва. Дл определени свойств металла пша и сварных соединений изготовлены три варианта сварочной проволоки , состав которых приведен в табл.1. Т а б л и ц а 1This invention relates to welding, in particular, to automatic submerged-arc welding of high-chromium corrosion-resistant steels, in particular, corrosion corrosion of steel of ferrite martensitic type 08X13 type. The use of well-known chromium nickel austenitic welding materials containing up to 20% of deficient nickel does not ensure the resistance of the weld metal to corrosion under stress (stress corrosion cracking) in solutions containing chlorides and to the effect of significant cyclic thermal stresses. In addition, the weld metal has insufficient hardness. The use of welding materials with a composition close to the steel to be welded, for example, wire grade CB-06X13, to eliminate the possibility of the formation of cold cracks prior and concomitant heating during welding to 200300 ° C and subsequent immediate release of products at 670-720 C, which is associated with additional energy and labor costs, technological difficulties and deterioration of the working conditions of welders. Known welding wire ij used for welding corrosion-resistant steels, containing the following components, wt.%: Carbon 0.01-0.05 Silicon 0.1-0.5 Manganese 8-16 Chromium 24-27 Nickel 1.5-5, 0 Molybdenum O, 1-0.4 Titanium 0.20-0.55 Nitrogen 0.001-0.010 Copper 0.1-0.5 REM 0.01-0.10 Kelezo Else However, when using this wire because of the high chromium content MetaAp weld, being in a ferritic state at a temperature of 1150s, has a tendency to rapid irreversible grain growth, which embrittles it. Therefore, when welding 08X13 steel, it is not possible to obtain a high toughness of the weld metal. In addition, the composition of the known wire does not ensure the resistance of welded joints to corrosion cracking in chloride-containing environments. Also known welding wire 2 of the following composition, wt.%: Carbon 0.02-0.10 Manganese 15-20 Chromium 16-18 Silicon 0.2-0.6 Nitrogen 0.2-0.5 Cerium 0.01-0 , 50 Bor 0.1001-0.200 Niobium 0.2-0.4 Titanium 0.1-0.4 Aluminum 0.1-0.7 Iron Rest The composition additionally contains nickel up to 2% by weight. However, this wire does not provide a sufficiently high level of toughness values of the weld metal due to its strengthening with nitrides and carbides. Weld joints are susceptible to corrosion cracking, as the weld metal has a stable austenitic structure. The purpose of the invention is to increase the toughness and resistance of the weld to stress corrosion cracking in solutions containing chlorides. This goal is achieved by the fact that the composition of the welding wire, mainly for welding high-chromium ferritic-martensitic corrosion-resistant steels containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, titanium, iron, contains components in the following ratio, wt.%: Carbon 0.01- 0.11 Silicon 0.30-0.65 Manganese 14-17 Chromium 17-20 Nickel 3-5 Titanium 0.4-0.5 Iron The balance, with the ratio of ferritizers and CrH, 5Siv4Ti austenitic N, 430C + 0.5Mr being 1 , 12-2 / 23. Compliance with the ratio of 5, 2-2 23 N; OOC 0,5W "1,, -5 in the manufacture of the wire of the proposed composition allows to obtain a weld metal with ferro-martensitic structure, possessing high performance properties. In case the ratio is cnM.sgUAT; Nii30C4Q.5Mn the weld metal is not resistant to corrosive spraying. CoM.seu-iTi If the ratio is -, g, lo H5 + 30C + 0.6Wn 5, then the weld metal, which has a ferrite-martensitic structure, does not possess high toughness. When the content of chromium in the composition of the welding wire is less than 17%, the resistance of the welds to corrosive wear decreases. An increase in the chromium content of more than 20% leads to a decrease in the toughness and ductility of the weld. When choosing the limits of the optimal manganese content in the welding wire, we were guided by obtaining a ferrite-martensitic structure of the weld metal, which ensures the resistance of the weld joints to corrosion cracking and high values of impact strength. It was established experimentally that these conditions are observed when the manganese content in the weld metal is in the range of 6-7%. Based on the indicated Bbmie, the limits of the content of manganese in the welding wire are 14–17%, taking into account the carbon loss and dilution. Silicon to 0.65% improves the fluidity of the weld metal, and further lowering its content leads to the formation of low-melting silicates, which causes the formation of 9L of hot cracks and negatively affects the mechanical properties of the welded joint. In order to bind carbon and nitrogen, titanium in the range of 0.4-0.5% is introduced into the refractory compounds and deoxidation. An increase in the titanium content of more than 0.5% is undesirable due to the negative effect on the impact strength of the weld metal. Nickel in the range of 3-5% is introduced into the composition of the wire to obtain high toughness and ductility of the weld metal. This is due to the peculiar effect of nickel on the properties of high-alloyed ferrite, which consists in increasing the solubility of carbon. With this reduction in the nickel content in the wire of less than 3%, it does not allow to achieve a noticeable effect on the toughness of the weld metal, and exceeding its content in excess of 5% causes the appearance of a certain amount of austenitic material in the structure, which reduces corrosion resistance. The introduction of nickel within the specified limits contributes to the formation of a low-carbon martensitic component in the structure, which inhibits the growth of ferritic grain by crushing it with martensitic needles, and also allows to expand the limits of permissible carbon content in the weld metal. To determine the properties of the metal of the PCh and the welded joints, three welding wire variants were made, the composition of which is given in Table 1. Table 1

По Обычной технологии производи- Металл шва , полученный при лась сварка опытных пластин из 55 сварке проволоками данного сосет . 08X13. Результаты испытаний свар- тава под флюсом 48 - ОФ - 6 , иых швов показали, что лучшие свой- - имеет следующий химический сосства дает проволока по варианту 2. тав (табл.2). Состав 1 0,014 0,24 5,0 Состав 2 0,054 О.,32 5,68 Состав 3 0,081 0,39 6,31 Прототип ,08 0,47 5,22According to the conventional technology, the weld metal obtained by welding experimental plates from 55 welding wires with a wire sucks. 08X13. The test results of the weld under the flux 48 - OF-6, and their seams showed that the best chemical property is the following chemical conductivity given by wire according to option 2. tav (Table 2). Composition 1 0,014 0,24 5,0 Composition 2 0,054 O., 32 5,68 Composition 3 0,081 0,39 6,31 Prototype, 08 0.47 5.22

Термообработка соединений после сварки не,проводилась. Металл шва показал высокую стойкость против различных видов растрескивани . Это подтверждаетс металлографическими исследовани ми ма|«ро- и микроструктуры сварного соединени .Heat treatment of joints after welding is not carried out. The weld metal showed high resistance to various types of cracking. This is confirmed by metallographic studies of the micro and microstructure of the welded joint.

Микроструктура металла шва феррито-мартенситва с незначительным количеством мелкодисперсных включений глобул рной формы.The microstructure of the weld metal of the ferrito-martensite with an insignificant amount of fine globular inclusions.

Механические свойства металла шв приведены в табл.3.The mechanical properties of the metal metal are given in table 3.

ТаблицаЗTable3

Испытание металла на коррозионное растрескивание производили согласно so требовани м отраслевого РТМ 26-01-3870 .Metal corrosion cracking test was carried out according to the requirements of industry RTM 26-01-3870.

Таблица2Table 2

Дл исследований примен ли плосгкие образцы (ГОСТ 1497-61 ), вырезанные из металла шва,For the studies used flat samples (GOST 1497-61), cut from the weld metal,

Оценку склонности металла к коррозионному растрескиванию производили качественным методом при посто нной деформации. Деформаци в образцах создавалась путем их изгиба в приспособлении из инертного материала до упруго-напр женного состо ни . Величина напр жений изгиба в образцах создавалась равной 80-90% от предела текучести материала. В качестве коррози-чной среды примен ли раствор CaClj (60 вес.ч. СаС) и 40 вес.ч. ) П и 2. Дп ускорени растрескивани добавл ли 0,1% х юристой ртути. Температура раствора 98 °С.The assessment of the tendency of metal to corrosion cracking was carried out by a qualitative method under constant deformation. The deformation in the samples was created by their bending in a device made of inert material to an elastic-stressed state. The magnitude of the bending stresses in the samples was created equal to 80-90% of the material yield strength. A solution of CaClj (60 parts by weight of CaC) and 40 parts by weight was used as a corrosive medium. ) P and 2. DP accelerated cracking was added by 0.1% by a mercury lawyer. Solution temperature 98 ° C.

Все образцы испытьшали одновременно в одном сосуде при полном погружении и соотношении объема раствора к поверхности образца более 20 см на на 1 см.All samples were tested simultaneously in one vessel with full immersion and the ratio of the volume of the solution to the surface of the sample was more than 20 cm by 1 cm.

Считаетс , что испытани хромистых нержавеющих сталей в растворах, содержащих ионы хлора, с достаточной достоверностью отражают hoвeдeниe металла в реальных услови х работы (например, неочищенна жидкость в коксовой камере).It is believed that testing chromium stainless steels in solutions containing chlorine ions fairly reliably reflects the absorption of metal under actual operating conditions (for example, crude fluid in a coke oven chamber).

Результаты испытаний приведены в табл.4. 14,9 1,56 0,020 15 .,48 2,31 0,035 16 ,31 2,78 0,049 14 ,5 1,1 0,0170,1 0,1 0,002 0,0030,18 Ос-- - Ос-- - Остал1 -- - 0сталь . . ное тальноеThe test results are shown in table 4. 14.9 1.56 0.020 15., 48 2.31 0.035 16, 31 2.78 0.049 14, 5 1.1 0.0170.1 0.1 0.002 0.0030.18 Oc-- - Oc-- - The remaining1 - - 0stal. . most important

Claims

COMPOSITION OF WELDING WIRE, mainly for welding high-chromium ferritic-martensitic corrosion-resistant steels, containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, titanium, iron, characterized in that, in order to increase the toughness and resistance of the weld .. to corrosion cracking energized in solutions containing chlorides, the composition contains components in the following ratio, wt.%:

Carbon Silicon Manganese Chrome Nickel

Titanium Iron

0.01-0.11

0.30-0.65 14-17 17-20 3-5

0.4-0.5 The rest, and the ratio of ferritizers and 0 + 1.551 + 415 · austenitizers ———— N1 + 300 + 0.5 Mp is 1.12-2.23.