Состав присадочного материала

 

Изобретение относится к сзарке, в частности к сварочным материалам, применяемым при изготовлении химического оборудования из двухслойных сталей, эксплуатируемого г. агрессивных средах химических производств и производства минеральных удобрений. Цель изобретения - повышение пластических свойств присадочного материала, выполненного в виде ленты при температурах горячего передела , а также повышение пластических Изобретение относится к области сварки , а имено к материалам для сварки коррозионно-стойких сталей, применяемых при изготовлении химического оборудования из двухслойных сталей, эксплуатируемого в агрессивных средах химических производств и производства удобрений. Целью изобретения является повышение пластических свойств присадочного материала , выполненного в виде ленты при температурах горячего передела, а также повышение пластических свойств и стойкосвойств сварных швов при сварке биметалла . Присадочный материал изготовлен в виде металлической ленты и имеет следующий состав, мае.%: углерод 0,015 - 0,040; кремний 0,2 - 0,8; марганец 0,5 - 2,5; хром 20,0 - 24,0; никель 14,0 - 18,0; титан или ниобий 0,2 - 0,7; азот 0,02 - 0,1; железо остальное, при условии выполнения следующего соотношения 1,15 К 1,7, где К %Cr+1,5% SI + 2% Ti + 0,5% Mn/30% С+30% N+%Ni. Швы, полученные с применением присадочного материала0, стойки против образования горячих трещин, обладают повышенной пластичностью , вязкостью и коррозионной . стойкостью. Коэффициент «устанавливают экспериментально, он связан с образованием различных неметаллических включений, растворенных в матрице либо выделяющихся по границам зерен металла шва, и наличием или отсутствием офазы в зависимости от соотношения содержания легирующих элементов. 2 табл. сти против межкристаллитной коррозии (МКК) швов при сварке биметалла. Легирование присадочного материала азотом (0,02-0,1 мае. %) обусловлено положительным его влиянием на высокотемпературную пластичность последнего при технологическом переделе отливок на лист (ковка на прессах и горячая прокатка), а также на повышение пластических свойств и стойкости против МКК швов. Введение в металл азота по нижнему пределу уже достаточно повышает технологичность при его Ё О 00 СЛ ел Сл

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4447966/27 (22) 27.06.88 (46) 07.01.91,Бюл.¹1 (71) Институт электросварки им.Е,Î.Патона (72) К.АЛОщенко,tO.Í.Каховский,В.Н.Липодаев, В.С.Савченко, В.Г.Сап ья н, В.В. Геймур, О.В.Гордеев и Г.В.Дятлова (53) 621.791,04(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ¹437339, кл.В 23 К 35/30, 03.04.72.

Заявка ФРГ ¹1483432, кл. В 23 К 35/30, 20,04.72. (54) СОСТАВ ПРИСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к сварке, в частности к сварочным материалам, применяемым при изготовлении химического оборудования из двухслойных сталей, эксплуатируемого с агрессивных средах химических производств и производства минеральных удобрений. Цель изобретения - повышение пластических свойств присадочного материала, выполненного в виде ленты при температурах горячего передела, а также повышение пластических

Изобретение относится к области сварки, а имено к материалам для сварки коррозионно — стойких сталей, применяемых при изготовлении химического оборудования из двухслойных сталей, эксплуатируемого в агрессивных средах химических производств и производства удобрений.

Целью изобретения является повышение пластических свойств присадочного материала, выполненного в виде ленты при температурах горячего передела, а также повышение пластических свойств и стойко„„Я.) „„16 1 8553А i

<я)л Б 23 К35/30, С 22 С 38 /48, 38/50 свойств сварных швов при сварке биметалла. Присадочный материал изготовлен в виде металлической ленты и имеет следующий состав, мас.%: углерод

0,015 - 0,040; кремний 0,2 - 0,8; марганец 0,5 - 2,5; хром 20,0 - 24,0; никель

14,0 — 18,0; титан или ниобий 0,2 - 0,7; азот 0,02 — 0,1; железо остальное, при условии выполнения следующего соотношения 1,15 К 1.7, где К

% Сг -1 5% $ f+2% Т +О 5% Мп/300

С+30% N+%Ni. Швы, полученные с применением присадочного материала, стойки против образования горячих трещин, обладают повышенной пластичностью, вязкостью и коррозионной . стойкостью. Коэффициент Кустанавливают экспериментально, он связан с образован и ем ра зл ич ных неметаллических включений, растворенных в матрице либо выделяющихся по границам зерен металла шва, и наличием или отсутствием о - фазы в зависимости от соотношения содержания легирующих элементов.

2 табл. сти против межкристаллитной коррозии (MKK) швов при сварке биметалла.

Легирование присадочного материала азотом (0,02-0,1мас.%) обусловлено положительным его влиянием на высоко1емпературную пластичность последнего при технологическом переделе отливок на лист (ковка на прессах и горячая прокатка), а также на повышение пластических свойств и стойкости против MKK швов. Введение в металл азота по нижнему пределу уже достаточно повышает технологичность при его

1618553 переделе. Дальнейшее легирование азотом (более 0,1мас.%) нецелесообразно из-за возможного образования пор при сварке плакирующих швов, а также иэ-эа повышения сопротивления деформирования металла при ковке, Содержание углерода в присадочном материале ограничено диапазоном 0,0150,040 мас.%, Нижний предел установлен с учетом возможностей металлургического производства, а верхний - с учетом обеспечения стойкости металла плакирующих швов против межкристаллитной коррозии .

Кремний является сильным ферритизатором и введение его в количестве, соответствующем нижнему пределу (0,2мас.%) уже достаточно, чтобы в шве было обеспечено не менее "% ферритной фазы, ответственной за достаточную технологическую прочность (тре.-:.иностойкость) металла плакирующих швов. Верхний предел (0,8 мас.%) ооусловлен возможным повышеннымм раэба влением лакирующего шва основным металлом (сварка . а повышенных токах). увеличение содержания кремния выше указанного приводит к черезмерному содержани о ферритной фазы (более 10%) в металле плакирующих швов, .то неизбежно вызывает снижение пластичности и ударной вязкости последних. аким образом, только совместное введение азота и кремния в укаэанных пределах может обеспечить наряду с высокотемпературной пластичностью высокую технологическую прочность (трещиностойкость) и пластичность, а также стойкость против МКК ме.галла плакирующих швов беэ выполнения переходных.

Содержание марганца предлагается в пределах 0,5- 2,5 t"IBc.%, что благоприятно сказывается на повышении раствОримости карбидных фаз в металле шва, тормозит появление пограничных карбидных выделений и повышает высокотемпературную пластичность металла шва. Кроме того, легирование марганцем оказывает благоприятное влияние на морфологию неметаллических включений в литой струк гуре швов, Пределы легирования металла хромом (20,0 - 24,0 мас. 4) обусловле s» благоприятным его влиянием на общу1о коррозионную стойкость и cTQAKocòü;ðïòèâ МКК швов. Как нижний, так и верхний пределы выбраны с учетом разбавления плакиру.ощего металла шва основным металлом в случае выполне ния первого беэ перехсдного слоя.

Содержание никеля дол>кно быть в пределах 14,0- 18,0 мас,% также с учетом 3040% — ного разбавления плакирующего шва основным металлом. Нижний предел леги10

39

55 рования достаточен для предотвращения появления хрупкой мартенситной составляющей в металле шва, вызывающей, как известно, образование трещин, Верхний предел выбран с учетом предупреждения образования стабильно аустенитной структуры швов с пониженной технологической прочностью {трещиностойкостью).

Введение в присадочный материал титана в количестве 0,2 — 0,7мас,% способствует связыванию углерода в металле шва в карбиды, типа TIC и тем самым обеспечению стойкости металла плакирующих швов против межкристаллитной коррозии.

Введение в присадочный материал ниобия в количестве 0,2 — 0,7мас.% обеспечивает стойкость металла плакирующих швов против МКК.

Оптимизация состава присадочного материала для получения высоких пластических свойств в условиях металлургического передела достигается не только выбором легирующих элементов в указанных пределах, но и соответствующим их соотношением, выражаемым с помощью показателя К.

Благоприятный диапазон этого показателя установлен экспериментально и связан с образованием различных неметаллических включений, растворенных в матрице либо выделяющихся по границам зерен металла шва, и наличием или отсутствием о- фазы в зависимости от соотношения содержания легирующих элементов. Высокотемпературная пластичность металла шва при горячем переделе прямо зависит от структуры металла шва, а также морфологии и количества неметаллических включений, При высоких значениях содержания углерода и азота показатель К предполагает увеличение содержания марганца либо других элементов, указанных в числителе формулы, и, наоборот, уменьшение содержания углерода и азота предполагает снижение содержания элементов числителя формулы показателя К. При величинах К 1,7 и К 1,15 в структуре присадочного материала наблю-даются фазовые изменения с образованием хрупкой д — фазы, ухудшающие его.высокотемпературную пластичность.

Для оценки качества указанного присадочного материала были выплавлены экспериментальные плавки металла в соответств . и с табл,1.

Ковку и прокатку их проводили в соответствии с действующими технологическими инструкциями. Из проката толщиной 1,0 мм вырезали полоски лент. шириной 20,0 мм и использовали их в качестве присадочного материала для автомати.еской сварки под флюсом плакирующего слоя биметалла

1618553 один элемент из группы, содержащей титан и ниобий, отл и ча ю щи и с я тем, что, с целью повышения пластических свойств присадочного материала, выполненного в

5 виде ленты при температурах горячего передела, а также повышения пластических свойств швов при сварке биметалла без выполнения переходного слоя,его компоненты содержатся в следующем соотношении, 10 мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Титан или ниобий

Азот

Железо

0,0150,2

0.5

20,0

14,0

0,040

0.8

2,5

24,0

18,0

0,2 - 0,7

0,02 - 0,10

Остальное

30% С + 30% N + % Ni

Таблица 1

Соде жание компонентов, мас.

Плавка

Марганец Хром Никель

Кремний

Ниобий Азот

Углерод

Титан

Железо

0,2

0,5

0,8

0,1

1,0

0,2

0,5

0,8

0,1

1,0

14,0

16,0

18,0

13,0

19,0

13,0

16,0

18,0

13,0

19,0

2

4

6

8

10

0,015

0,027

0,04

0,005

0,05

0,015

0,027

0,04

0,005

0,05

0,5

1,5

2,5

3,0

0,4

0,5

1,5

2,5

3,0

0,4

24,0

20,0

22,0

25,0 l9,0

24,0

20,0

22,0

25,0

19,0

0,2

0,45

0,7

0,8

0,1

0,02

0,06

0,1

0,12, 0,01

0,02

0,06

0,1

0,12

0,01

61,065

61,463

55,86

57,975

60,44

62,065

61,463

55,86

57,975

60,44

0,2

0,45

0,7

0,8

0,1 марки 20К+ 12Х18Н10Т, Из сварных соединений вырезали стандартные образцы для коррозионных и механических испытаний, а также металлографического анализа (для оценки технологической прочности, пористости, структуры и др.)..

Результаты испытаний приведены в табл.2.

Испытаниями установлено, что присадочный материал обеспечивает высокую пластичность при температурах горячего предела, высокую стойкость против MKK u образования хрупкой о — фазы, а также тре. щиностойкость металла плакирующих швов двухслойных сталей типа 20К + 12Х18Н10Т.

Применение присадочного материала на предприятиях химического и нефтяного машиностроения при изготовлении ответственного технологического оборудования для производства минеральных удобрений и различных химических производств позволит значительно повысить качество и эксплутационную надежность сварных соединений.

Формула изобретения

Состав присадочного материала для сварки корроэионно — стойких сталей, содержащий кремний, марганец, хром, никель, железо, углерод, азот и по крайней мере при условии выполнения следующего соотношения 1.,15 К 1,7,где

Сг + 1,5 Sl + 2 Ti + 0,5 Мп

1618553

Таблица 2

Составитель Н, Саленко

Редактор О. Юрковецкая Техред M.Moðlåíòàë Корректор Л. Алексеенко раказ 59/91 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета Ао изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Свар соеди ние получ ное терна плав оряча пласти ость и

ОООС, ичест боро1 о разр пения

8

12

6

13