Малоуглеродистая легированная сталь для холоднотянутой сварочной проволоки

 

Изобретение относится к производству малоуглеродистой легированной стали для изготовления холоднотянутой сварочной проволоки, применяемой для сварки конструкций, работающих в условиях низких температур. Техническим результатом изобретения является обеспечение предела текучести сварных соединений 500 - 670 Н/мм2 и более высокой величины прочности при работе на удар сварных соединений, выполненных сочетанием проволоки и различных флюсов. Сущность изобретения: в малоуглеродистую легированную сталь для холоднотянутой сварочной проволоки, содержащую углерод, кремний, марганец, никель, дополнительно введен титан, а сумма массовых долей никеля и марганца взята в пределах 3,0 - 3,3% при содержании меди не более 0,15%, при этом сумма массовых долей серы и фосфора взята не более 0,013%, при следующем соотношении компонентов, мас. %, в стали: углерод - 0,04 - 0,06; кремний - не более 0,20; марганец - 1,1 - 1,5; хром - не более 0,010; никель - 1,7 - 1,9; молибден - не более 0,08; медь - не более 0,15; сера - не более 0,006; фосфор - не более 0,008; титан - 0,05 - 0,12; алюминий - не более 0,04; ванадий - не более 0,03; мышьяк - не более 0,005; азот - не более 0,008; кислород - не более 0,004; железо - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к области производства легированной стали для изготовления холоднотянутой сварочной проволоки.

Известна малоуглеродистая сталь, содержащая, мас.%: Углерод - 0,08 - 0,16 Марганец - 0,40 - 1,25 Кремний - 0,20 - 0,42 Никель - 1,80 - 2,20 Медь - 1,20 - 1,50 Ванадий - 0,08 - 0,15 Алюминий - 0,02 - 0,08 Кальций - 0,006 - 0,01 Молибден - 0,15 - 0,25
Железо - Остальное
и по крайней мере один элемент, выбранный из группы
ниобий - 0,02 - 0,04
церий - 0,08 - 0,15
Сталь может содержать примеси, мас.%:
Сера - до 0,015
Фосфор - до 0,015
Хром - до 0,30
Азот - до 0,03
Кислород - до 0,0035
(Авт.св. N 503933, М. кл. C 22 C 38/00, 1976 г.).

Эта сталь имеет повышенную загрязненность по неметаллическим включениям и имеет значительно более высокий предел прочности по сравнению со свариваемыми сталями, используемыми в судостроении, газопроводах и других аналогичных конструкциях, работающих в условиях низких температур.

В этой стали используются дорогостоящие легирующие элементы, например ванадий.

Известна наиболее близкая к предложенной малоуглеродистая легированная сталь для производства холоднотянутой сварочной проволоки марки СВ 10ГН, содержащая (мас.%):
Углерод - Не более 0,12
Кремний - 0,15 - 0,35
Марганец - 0,90 - 1,20
Хром - Не более 0,20
Никель - 0,90 - 1,20
Сера - Не более 0,025
Фосфор - Не более 0,030
Железо - Остальное
Сталь может содержать примеси, мас.%:
Молибден в легированной проволоке - Не более 0,15
Медь - Не более 0,25
Ванадий - Не более 0,05
Мышьяк в низкоуглеродистой и легированной проволоке - Не более 0,08
Азот - Не более 0,010
Кислород - Не более 0,006
(ГОСТ 2246-70 "Проволока стальная сварочная", технические условия, Издательство стандартов. М., таблица 2, прототип).

Эта сталь имеет широкий диапазон изменения содержания углерода и, тем самым, создаются условия для широкого разброса механических свойств. По требованиям судостроительных норм, например, предел прочности сварного соединения не должен отличаться от предела прочности свариваемого металла (сталей марок Д-32, Е-32, Д-40, Е-40, 10ХСНД) более чем на 10%.

Эта сталь имеет достаточно высокое содержание вредных примесей (серы, фосфора, азота), что снижает ударную вязкость и влияет на другие механические свойства.

Сварные соединения, сделанные автоматической сваркой под флюсом на основе стали СВ 10ГН (ГОСТ 2246-70) не могут быть использованы для сварки конструкций, работающих при низких температурах, например, в судостроении, т.к. не соблюдаются требования, предъявляемые к сварным соединениям по механическим свойствам (ударной вязкости) и их соответствие свариваемому металлу. Высокие пределы содержания вредных примесей (серы, фосфора, азота, кислорода) не обеспечивают требований к сварному соединению.

В этой стали низкая сумма массовых долей никеля и марганца находится в пределах 1,8 - 2,4%, что не позволяет получить высокую ударную вязкость сварных соединений при температурах ниже -40oC. Кроме того, предел текучести этой стали порядка 420 - 440 H/мм2 не соответствует пределу текучести 500 - 570 H/мм2 сталей класса F 500 и аналогичных сталей российского производства, используемых при строительстве морских сооружений ледового класса.

Отсутствие титана не позволяет ограничить рост зерна в металле в процессе сварки, что приводит к снижению механических (прочностных) свойств сварных соединений.

Сумма массовых долей серы и фосфора составляет до 0,055%, такое высокое содержание не позволяет получить сварные соединения, соответствующие требованиям, предъявляемым к конструкциям, работающим в условиях низких температур (в частности, к работе удара, изгибу на 180o).

Технической задачей изобретения является создание малоуглеродистой легированной стали для изготовления холоднотянутой сварочной проволоки, применяемой для сварки конструкций, работающих в условиях низких температур, и обеспечение предела текучести сварных соединений 500 - 570 H/мм2 и более высокую величину работы удара сварных соединений, выполненных сочетанием проволоки и различных флюсов.

Эта задача достигается тем, что в малоуглеродистую легированную сталь для холоднотянутой сварочной проволоки, содержащую углерод, кремний, марганец, никель, железо и примеси: молибден, медь, алюминий, ванадий, мышьяк, кислород, дополнительно введен титан при следующем соотношении компонентов в стали, мас.%:
Углерод - 0,04 - 0,06
Кремний - Не более 0,20
Марганец - 1,1 - 1,5
Хром - Не более 0,10
Никель - 1,7 - 1,9
Молибден - Не более 0,08
Медь - Не более 0,15
Сера - Не более 0,006
Фосфор - Не более 0,008
Титан - 0,05 - 0,12
Алюминий - Не более 0,04
Ванадий - Не более 0,03
Мышьяк - Не более 0,005
Азот - Не более 0,008
Кислород - Не более 0,004
Железо - Остальное
При этом суммарное содержание никеля и марганца составляет 3,0 - 3,3 мас.% и суммарное содержание серы и фосфора не превышает 0,013 мас.%.

Использование титана в стали позволяет ограничить рост зерна в металле в процессе сварки. Содержание титана 0,05 - 0,12% установлено экспериментально из условия формирования в металле сварного шва карбидов титана, отвечающих стахеометрическому соотношению содержания долей титана и углерода, обеспечивающему стабильность размеров зерен в наплавленном металле (сварном шве). Содержание титана ниже 0,05% не позволяет контролировать рост зерна, а содержание выше 0,12% не приводит к дальнейшему улучшению структуры металла.

Содержание углерода не менее 0,04% взято из условия обеспечения прочности сварных швов.

Содержание углерода не более 0,06% взято из условия повышения хладостойкости сварных швов.

Сумма массовых долей никеля и марганца в пределах 3,0 - 3,3% при содержании никеля 1,7 - 1,9% и содержании марганца 1,1 - 1,5% установлена экспериментально из условия обеспечения хладостойкости сварных швов и стабильности прочностных свойств в диапазоне Gт 500 - 570 H/мм2.

Для сопротивления хрупким разрушениям сварных швов при пониженных температурах содержание фосфора ограничено не более 0,008% при суммарном содержании серы и фосфора не более 0,013%. Суммарное содержание кислорода и азота взято не более 0,011% при содержании азота не более 0,008% и содержании кислорода не более 0,004%.

Выплавка стали производится в 100-тонных дуговых печах с использованием одношлаковых процессов и до 30% жидкого чугуна в заливку. Окисленный период начинается в конце расплавления, что способствует получению низкого содержания газов а металле.

В ковше наводится рафинированный шлак, под которым производится раскисление и легирование металла с одновременной обработкой аргоном в вакууме. В процессе разливки в слиток струя металла защищается с помощью специальных приспособлений и аргона от вторичного окисления.

Результаты испытаний сварных соединений, выполненных предположенной сталью, приведены в таблице.

Испытания подтвердили высокую технологичность использования данной марки стали (не требуется предварительный подогрев свариваемых конструкций, она может использоваться для автоматической сварки под различными видами флюсов).

Из таблицы видно, что сварные соединения, выполненные проволокой, изготовленной из предложенной марки стали, обеспечивают предел текучести 500 - 570 H/мм2, а также более высокую величину работы удара при использовании одних и тех же флюсов для проволоки прототипа и предложенной стали.


Формула изобретения

Малоуглеродистая легированная сталь для холоднотянутой сварочной проволоки, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, серу, фосфор и примеси: молибден, медь, алюминий, ванадий, мышьяк, кислород и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,04 - 0,06
Кремний - Не более 0,20
Марганец - 1,1 - 1,5
Хром - Не более 0,10
Никель - 1,7 - 1,9
Молибден - Не более 0,08
Медь - Не более 0,15
Сера - Не более 0,006
Фосфор - Не более 0,008
Титан - 0,05 - 0,12
Алюминий - Не более 0,04
Ванадий - Не более 0,03
Мышьяк - Не более 0,005
Азот - Не более 0,008
Кислород - Не более 0,004
Железо - Остальное
при этом суммарное содержание никеля и марганца составляет 3,0 - 3,3 мас.%, а суммарное содержание серы и фосфора не превышает 0,013 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 20.11.2004        БИ: 32/2004



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сталям, составы которых пригодны для производства реакторов, труб, печей или их элементов, используемых в нефтехимических процессах

Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов жаропрочной стали

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к ультравысокопрочной с низким коэффициентом текучести стали для магистральных труб, имеющей повышенную низкотемпературную НАZ вязкость и свариваемость на месте и предел прочности по крайней мере 950 МПа, превышающий Х100 API стандарта

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к высокопрочным свариваемым сталям

Изобретение относится к области сварочных металлических материалов

Изобретение относится к металлургии, а именно к ферритной стали с улучшенной обрабатываемостью на прутковом токарном автомате

Изобретение относится к металлургии деформируемых высокопрочных коррозионно-стойких сталей, используемых в судостроении, гидротурбостроении, в частности при производстве деталей судовых гребных винтов и рабочих колес гидротурбин, работающих в коррозионной среде под действием значительных статических и циклических нагрузок

Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочному сплаву, который может быть использован для изготовления реакционных труб установок производства этилена, водорода, аммиака, сероуглерода, метанола и др

Изобретение относится к металлургии, а именно к сталям, используемым в машиностроении для изготовления конструкций, подвергающихся ударно-абразивному износу и работающих при температуре ниже 40oС

Изобретение относится к сталям, составы которых пригодны для производства реакторов, труб, печей или их элементов, используемых в нефтехимических процессах

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали для железнодорожных рельсов низкотемпературной надежности

Изобретение относится к металлургии, а именно к разработке экономнолегированной высокопрочной стали для изготовления холодноштампованных деталей, работающих преимущественно в условиях высокоскоростного импульсного нагружения

Изобретение относится к металлургии сталей, в частности, используемых в судостроении и гидротурбостроении, например при производстве гребных винтов и лопаток гидротурбин, работающих в коррозионной среде (морской и пресной воде) под воздействием значительных статических и циклических нагрузок

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей подшипников, которые работают при воздействии агрессивных сред

Сталь // 2113534
Изобретение относится к металлургии, в частности к стали, которая может быть использована при изготовлении центробежно-литых валов скоростных буммашин

Сталь // 2108405
Изобретение относится к области металлургии, в частности к стали, которая может быть использована при изготовлении центробежнолитых валов буммашин

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным сталям, и может быть использовано при производстве центробежных труб, предназначенных для изготовления змеевиков трубчатых печей, роликов и других деталей, работающих в агрессивных средах при высоких температурах и давлениях

Изобретение относится к металлургии, в частности к использованию сплава для изготовления жаропрочных труб-коллекторов установок производства аммиака, метанола и др

Изобретение относится к аустенитной нержавеющей стали, содержащей включения выбранного состава, полученные произвольно, состав в зависимости от общего состава стали выбирают таким, чтобы физические свойства этих включений благоприятствовали их горячей трансформации стали

Изобретение относится к области сварочных металлических материалов

Изобретение относится к производству малоуглеродистой легированной стали для изготовления холоднотянутой сварочной проволоки, применяемой для сварки конструкций, работающих в условиях низких температур

Наверх