Состав сварочной проволоки

 

СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ, преимущественно для сварки высокохромистых феррито-мартенситных коррозионностойких сталей, содержащий углерод, кремний, марганец,хром, никель, титан, железо, отличающийся тем, что, с целый повышрния ударной вязкости и стойкости сварного щва ..к коррозионному растрескиванию под напряжением 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 составляет 1,12-2,23.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ::

РЕСПУБЛИК (19) ((1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3, Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВМ аь,.„,, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ (21 ) 3635487/25-27 (22 ) 17.08.83 (46 ) 15.02.85. Бюл. Р 6 (72 ) А.Г.Ламзин, А.И.Потапов, А.Ф.Батакшев и С,Н.Бережницкий (71 ) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт технологии химического и нефтяного аппаратостроения (53 ) 621.791.042,2(088.8 ) (56 ) 1.Авторское свидетельство СССР

М 967745, кл. В 23 К 35/30, 13.05.81

2. Авторское свидетельство СССР

М 537778, кл. В 23 К 35/30, 04.12.74 (прототип ), (54 )(57 ) СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ, преимущественно для сварки высокохромистых феррито-мартенситных коррозиониостойких сталей, содержа4(51 ) В 23 К 35/30 С 22 С 38/58 щнй углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения ударной вязкости и стойкости сварного щва ..к коррозионному растрескиванию под напряжением в растворах, содержащих хлориды, состав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Углерод 0,01-0,11

Кремний 0,30-0,65

Марганец 14- 17

Хром 17-20

Никель 3-5

Титан 0,4-0,5

Железо Остальное причем соотношение ферритизаторов и CP<(,55i <4 1i аустенизаторов и атос о,sv> составляет 1,12-2,23.

1139599

Известна сварочная проволока (1), используемая для сварки коррозионностойких сталей, содержащая следующие компоненты, мас.%: 35

Углерод 0,01-0,05

Кремний О, 1-0,5

Марганец 8-16

Хром 24-27

Никель 1,5-5,0

Молибден 0,1-0,4

Титан 0,20-0,55

Азот 0,001-0,010

Медь 0,1-0,5

РЗМ 0,01-0,10

45 железо Остальное

Однако при использовании данной проволоки иэ-за высокого содержания хрома металл шва„ находясь в ферритном состоянии при температуре 50 вьппе. 1150 С, обладает склонностью к быстрому необратимому росту seрен, что охрупчивает его. Поэтому при сварке стали 08Х13 ие удается получить высокой ударной вязко- 55 сти металла шва. Кроме того, состав

1 известной проволоки не обеспечивает стойкость сварных соединенйй к кор40

Изобретение относится к сварке, а именно к автоматической сварке под флюсом высокохромистых- коррозионностойких сталей, в частности коррозионностойкой стали феррито-мартенситного класса типа 08Х13.

Применение известных хромоникелевых аустенитных сварочных материалов, имеющих в своем составе до 20% дефицитного никеля, не обеспечивает 10 стойкость металла шва к коррозии под напряжением (коррозионному растрескиванию ) в растворах, содержащих хлориды, и воздействию значительных циклических термических 15 напряжений. Кроме того, наплавленный металл обладает недостаточной твердостью, Применение сварочных материалов, по составу близких к свариваемой 20 стали, например проволоки марки

Св-06ХIЗ, требует для исключения возможности образования холодных трещин предварительного и сопутствующего подогрева при сварке до 200- 25

300 С и последующего немедленного отпуска изделий при 670-720 С, 0 что сопряжено с дополнительными энерго- и трудозатратами, технологическими трудностями и ухудшением условий труда сварщиков. розионному растрескиванию в хлоридсодержащих средах.

Известна также сварочная проволока 12) 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, 001 — 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 указанная проволока не обеспечивает достаточно высокого уровня значений ударной вязкости металла шва иэ-за упрочнения его нитридами и карбидами. Сварные соединения подвержены коррозионному растрескиванию, так как металл шва обладает стабильной аустенитной структурой.

Цель изобретения — повышение ударной вязкости и стойкости сварного шва к корроэионному растрескиванию под напряжением в растворах, содержащих хлориды.

Указанная цель достигаетея тем, что"состав сварочной проволоки, преимущественно для сварки высокохромистых феррито-мартенситных коррозионностойких 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

Хром 17-20

Никель 3-5

Титан 0,4-0, 5

Железо Остальное причем соотношение ферритизаторов и

С ЧЯБ 4Т аустенитов

"(ЭОС+0,5Мт составляет 1, 12-2;23.

Соблюдение соотношения

С",55«47 12 2 23

1 12-2 23

Й ЪОС 0,6 Ма при изготовлении проволоки предлагаемого состава позволяет получить наплавлеиный металл с ферритомартенситной структурой, обладающей

Содержание компонентов, мас.Х в вариантах

Компоненты о

0,65

20

0,5

56,74

0,01

0,3

14

17

0,4

65,29

0,06

0,46

15,6

18,7

0,44

60, 74

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Титан

Железо

3 11395 высокими эксплуатационными свойствами.

В случае, если соотношение

Со 4<561 Ф4Тл

>2.23

Й 4 ЗОС 0,5 hhn 5 металл шва не обладает стойкостью к коррозионному растоескиванию

C <),56 4Т

Если соотношение и >30с>0,5Мп то металл шва, имеющий феррито-мар- 10 тенситную структуру не обладает высокой ударной вязкостью, При содержании в составе сварочной проволоки хрома менее 17Х ухудшается сопротивляемость швов корроэионному износу, 11овьппение содержания хрома более 20Х приводит к снижению вязкости и пластичности сварноro шва.

При выборе пределов оптимального содержания марганца в сварочной проволоке руководствовались получением феррито-мартенситной структуры металла шва, обеспечивающей стойкость сварных соединений к коррозионному растрескиванию и высокие значения ударной вязкости.

Экспериментально установлено, что данные условия соблюдаются при содержании марганца в металле шва в пределах 6-7Х. На основе указанного выше выбраны пределы содержания марганца в сварочной проволоке 14-17Х с учетом угара и разбавления.

Кремний до 0,65Х улучшает жид35 котекучесть металла шва, а дальнейmee повьппение его содержания приводит к образованию легкоплавких силикатов, что вызывает образование

По обычной технологии производилась сварка опытных пластин из ст. 08Х13. Результаты испытаний сварных швов показали, что лучшие свойства дает проволока по варианту 2. горячих трещин и отрицательно влияет на механические свойства сварного соединения °

Для связывания углерода и азота в тугоплавкие соединения и раскисления в состав сварочной проволоки введен титан в пределах 0,4-0,5Х.

Повышение содержания титана более

0 5Х нежелательно в связи с отрица4 тельным влиянием на ударную вяз кость металла шва.

Никель в пределах 3-5Х в состав проволоки введен для получения высокой ударной вязкости и пластичности металла шва. Это объясняется ,своеобразным воздействием никеля на свойства высоколегированного феррита, заключающимся в увеличении растворимости углерода. При этом снижение содержания никеля в проволоке менее ЗХ не позволяет достичь эамвтного влияния на ударную вязкость металла шва, а превышение его содержания свыше 5Х вызывает появление в структуре некоторого количества аустенитной составляющей, снижающей коррозионную стойкость.

Введение никеля в указанных пределах способствует образованию в структуре ниэкоуглеродистой мартенситной составляющей, сдерживающей рост ферритного зерна дроблением его мартенситными иглами, а также позволяет расширить пределы допустимого содержания углерода в металле шва.

Для определения свойств металла шва и сварных соединений изготовлены три варианта сварочной проволоки, состав которых приведен в табл.1.

Т а б л и ц а 1

Металл шва, полученный при сварке проволоками данного состава код флюсом 48 - ОФ вЂ” 6 имеет следующий химический состав (табл.2).

1139599

Таблица2

Сварочная проволока

Состав металла щва, % с 5 TÍï Сг )Nl t Ti (А1 f Nb/ii JCe (Ni (Fe

Ос14,9 1,56 0,020

0,014 0,24 5,0

Состав 1 ное

Осталь

15,48 2,31 0,035

Состав 2 0,054 0,32 5,68 ное

ОстальСостав 3 0,081 0,59 6.31 16,31 2,78 0,049 ное

О, 1 О, 002 0 003 0 > 18 Остальное

Прототип )2j0,08

0 47 5,32 14,5 1,1 0,017 0,11

Ударная д вязкость, а (при

+20бс ), Д смг

Сварочная проволока

Предел прочности,МПа

Угол загиба„ град

Состав 1 415

Состав 2 410

50 106

68 137

40 81

4S

46 65

Состав 3

Прототип (2) Термообрабатка соединений после сварки не,проводилась. Металл шва показал высокую стойкость против различных видов растрескивания.

Это подтверждается металлографичес25 кими исследованиями макро- и микро- . структуры сварного соединения.

Микроструктура металла шва феррито-мартенситная а незначительным количеством мелкодисперсных включений глобулярной формы.

Механические свойства металла шва приведены в табл.3.

Т а б л и ц а 3

Испытание .металла на корроэионное растрескивание производили согласно So требованиям отраслевого РТМ 26-01-38-

70.

Для исследований применяли плос. кие образцы (ГОСТ 1497-61 ), вырезанные из металла шва.

Оценку склонности металла к коррозиоиному растрескиванию производили качественным методом при постоянной деформации, Деформация в образцах создавалась путем их изгиба в приспособлении из инертного материала до упруго-напряженного состояния. Величина напряжений изгиба в образцах создавалась равной 80-90Х от предела текучести материала, В качестве коррози иной среды применяли раствор СаС1 (60 вес.ч, CaClg и 40 вес.ч. Н О ) Pj и (2). Для ускорения растрескивания добавляли О,IХ хлористой ртути. Температура раствора 98 С.

Все образцы испытывали одновременно в одном сосуде при полном погружении и соотношении обьема раствора к поверхности образца более 20 см на на 1 см .

Считается, что испытания хромистых нержавеющих сталей в растворах, содержащих ионы хлора, с достаточной достоверностью отражают Йоведение металла в реальных условиях, работы (например, неочищенная жидкость в коксовой камере ).

Результаты испытаний приведены в табл.4.

ll39599!

I

1

3С Х

1 М Ц

И Р.

1 Е

О Р х E

Рб О е

Е D

Ы сб а 3б сб Х

Е»

Х

>х о

I Е и

1 I

I m сб а о

Р

3о л С) ф

I х

e i i i5 а ф !е

Е сб )а а бо

О. )Е

Ж )Х

Е I М Cc) )ф

)О О IЕф ) ea )О сб 1 Е» ос.бл

И IО

IЕ

О Z )O о е

I бХ Ж:Т) о

Z 3c4Oe

cU I Рб а

Рб 1 . е сб ю со .1 М ж О

I 1 1 1

Icn

im

)с 3

3)б л е сб Х ж х Сб . с с 3

I ß

Рб )М еo I

1 )б б=б д ) g л

1 a)

I Wn

Ы б,)

I I

Х I ф I сб

Оl а

1 е

u ) o

+ сч" о сб о

3 î с л кoou с= сб Об оо+Х

))» e

1

1

1. Я х

1 сб

I 3:). 1»

1 Е )б

11

)Х ! C4

)О

IО

)О

1)б

)Х I da

1 о б

3 о х о

1 1

Х сб

2 о а е» о

О f3 о е

3:) х бх х

Рб О

)б х

Е» о

Е»

О с3

Iф ! сб

1 Е»

IО

lO ю

I сб

Рб N

)ΠŠ— с3 с) - с Π— с 3 с W сл О

О сб б