SU1438600A3 - Сварочный материал из двухфазной ферритно-аустенитной нержавеющей стали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварочному материалу из двухфазной феррит- но-аустенитной нержавекнцей стали, об- paзyющe y материал сварного шва, об падающий высокой коррозионной стойкостью . Цель изобретени  - повьшение коррозионной стойкости металла сварного шва в среде, содержащей азотную кислоту. Сварочный материал содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,009-0,024; кремний 0,57-1,54; марганец 0,54-1,67; хром 25,88-29,30; никель 7,23-11,94; азот 0,075-0,19; железо - остальное. Со- дерл;ание компонентов ограничиваетс  уравновешивающим количеством никел . -11,47 уравновешивающее количество никел  - 7,0, где уравновешивающее количество никел  Ni Ni, % + 0,5 х хМп, % + 30 X (С + N), %- 1,1 (Сг, % + 1,5 X Si, %) + 8,2. При уравновешивающем количестве никел , меньшем 11,47, содержание аустенита в сварном шве падает ниже 40% по объему, что способствует избирательности коррозии . Увеличение уравновешивающего количества никел  более -7,0 приводит к увеличению содержани  аустенита в сварном шве до 80% по объему и выше, что ухудшает коррозионную стойкость материала сварного шва к межкристал- литной коррозии, поскольку структура приближаетс  к однофазной аустенитной и становитс  незкономичной. Только при указанном соотношении компонентов и контроле уравновешивающего количества никел  от - 11,47 до -7,0 обеспечиваетс  устойчивость к коррозии сварных швов в среде азотной кислоты. 1 табл. § СО оо 00 О5

Description

СП

i Изобретение относитс  к сварке, в (частности к сварочным материалам из двухфазной ферритио-аустенитной мер- ржавеющей стали.

Цель изобретени  - повышение кор- ;розионной стойкости металла сварного :шва в среде, содержащей азотную кис- лоту,

; Углерод в составе сварочного мате- (риала  вл етс  элементом, способству- 1ЮЩИМ эффективному образованию аусте- :нита. Однако содержание углерода ;должно быть ограничено, поскольку он ;образует карбиды .в металле сварного :шва, которые в свою очередь повьшают веро тность межкристаллитной коррозии в среде азотной кислоты. Содержание углерода ограничиваетс  0,009 - 0,024 мас.%. Кремний и марганец ис- ;пользуютс  в качестве раскислителей в процессе выплавки сварочного материала . Оптим шьное содержание этих компонентов сварочном материале, мас.%: кремн.ш 0,57-1,54 и марганец о,54-1,67.

Хром в составе сварочного материала необходим как дл  образовани  феррита в сварном шве, так и дл  образовани  двухфазной структуры аусте- нита и феррита. Хром  вл етс   необходимым дл  обеспечени  двухфазной структуры аустенита и феррита, а также дл  обеспечени  коррозионной стойкости в азотной кислоте. Дл  обеспе- чени  хорошей коррозионной стойкости необходимо вводить хром, не менее 23,88 мас.%. При надлежащей равновесности структуры коррозионна  стой кость к азотной кислоте повышаетс  с i увеличением содержани  хрома, Одна- I ко при содержании хрома более 29,30 мас.% в нежелательной степени повышаетс  твердость и затрудн етс  процесс изготовлени  сварочного ма- териала, а также существенно ухудшаетс  в зкость и пластичность материала сварного шва, что в свою очередь улучшает работоспособность сварного соединени . Никель участвует в образовании аустенита, который играет важную роль (нар ду с хромом) в образовании двухфазной структуры. Никель необходим также в качестве Элемента, снижающего активную скорость растворени , т.е. общую коррозию . Учитыва , что сварочный металл подвергаетс  быстрому нагреву и охлаждению , желательным- вл етс  содер5

,

0 5 0

0 5 0 5

0

5

жание никел  7,23-11,94 мас.%, которое  вл етс  оптимальным с точки зрени  структуры (между содержанием аустенита и феррита) и соответствует Содержанию хрома,  вл ющегос  основным ферритообразующим компонентом.

Азот - сильный аустенитообразующий материал (как углерод и никель) и эффективный с точки зрени  предотвращени  таких видов коррозии, как пит- тинг-коррози , однако повышенное содержание азота вызьюает по вление газовых пузырей в стальном слитке при производстве нержавеющей стали и затрудн ет гор чую механическую обработку . Оптимальное содержание азота в сварочном материале 0,075-0,19 мас.%.

Сварочный материал обеспечивает ферритно-аустенитную двухфазную структуру при сварке ферритно-аусте- нйтных двухфазных нержавеющих сталей.

Содержание аустенита в области сварки должно находитьс  в интервале 40 80% по объему с помощью контрол  содержани  никел  в интервале от -11,47 до -7,0, т.е. содержание компонентов ограничиваетс  уравновешивающим количеством никел ..

-11,47 уравновешивающее количество Ni ;-7,0, где уравновешивающее количество Ni Ni, % +.0,5 х Мп, % + -f- 30 X (С + N), % - 1,1 (Сг, % + + 1,5 X Si, %) + 8,2.

Только при таком соотношении компонентов (а не за счет действи  отдельных компонентов) обеспечиваетс  устойчивость к коррозии сварных швов в среде азотной кислоты.

Если ур авновешивающее количество никел  становитс  меньше -11,47,.то содержание аустенита в сварном шве падает ниже 40% по объему, что способствует тенденции избирательной коррозии между свариваемыми элементами. При таком уравновешивающем количестве никел  нево.зможно повысить коррозионную стойкость к азотной кислоте даже за счет увеличени  содержани  хрома. Кроме того, увеличение содержани  хрома сдвигает уравновешивающее количество никел  в сторону снижени  коррозионной стойкости в азотной кислоте, в результате чего скорость коррозии возрастает. Увеличение уравновешивающего количества никел  более -7,0 приводит также к увеличению содержани  аустенита до 80% по объему и выше , что ухудшает коррозионную стойкость материала сварного шва к меж- кристаллитной коррозии, поскольку структура приближаетс  к однофазной аустенитной и становитс  неэкономичной , так как требует увеличени  содержани  дорогого никел . Кроме того, ухудшаетс  обрабатываемость металла гор чим способом

Из двухфазной ферритно-аустенитной нержавеющей стали были изготовлены образцы сварных элементов дл  сварки с использованием различных сварочных материалов, приведенных в таблице. Эти образцы бьши подвергнуты п ти пов тор ющимс  циклам испытани  в кип щей

азотной кислоте длительностью по 48 ч I

при концентрации раствора азотной кислоты 65% с добавлением иона хромата в количестве iOO ч. на млн. При каждом цикле испытаний раствор обновл ли с тем, чтобы объем раствора на единицу площади поверхности образца оставалс  не менее 20 см /см .

После испытаний проводили исследо- вани  микрощлифов образцов на межкри- сталлитную коррозию и вы сн ли зависимость между химическим составом сварочного материала и степенью меж- кристалпитной коррозии. Результаты испытаний приведены в таблице.

Как следует из приведенных данных, на образцах, сваренных с использованием предлагаемого сварочного материала , межкристаллитна  коррози  практически не лаблн1даетс , в то врем  как на образцах, сваренных с использованием сварочного материала с урав новепгивающим количеством никел , не отвечающим условию от -11,А7 до -7,0 jtMeeT место коррози .

Claims (1)

1. Формула изобрет е- н и  

   Сварочньй материал из двухфазной ферритно-аустенитиой нержавеющей стали , содержащий углерод, кремний, марганец , хром, никель, азот, железо, отличающийс   тем, что, с целью повышени  коррозионной стойкости металла сварного шва в среде, содержащей азотную кислоту, состав содержит компоненты при следующем со отношении, мас.%:

   Углерод 0,009-0,024 Кремний . 0,57-1,54 Марганец 0,54-1,67 Хром 25,88-29,30

   .Никель7,23-11,94

   Азот0,075-0,19

   Железо Остальное причем содержание компонентов состав удовлетвор ет следующей фop ryлe:

   -1 1,47 Ni, % + 0,5 Мп, % + 30 (С + N), % -1,1 (Сг, % + -1- 1-,5 Si, %) + 8,2 -7,0.

   0,0100,631,00

   0,0090,601,04

   0,0131,541,67

   0,0241,031,45

   0,0170,620,66

   0,0141,390,54

   0,0150,570,58

   25,88 7,310,101 Остальное

   27,57 10,320,105 То же

   29,30 8,020,152 - 26 ,91 9,010,075 - 26 ,74 7,230,09 - 28 ,50 11,,19 - 26 ,01 10,920,09 - Примечание . О- межзеренна  коррози  не наблюдаетс ;

   & - некотора  межзеренна  коррози ; X - сильна  межзеренна  коррози .

   Продолжение таблицы