Сварочная проволока для сварки жаропрочных хромистых мартенситных сталей
Владельцы патента RU 2466001:
Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) (RU)
Открытое Акционерное общество Научно-производственное Объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" (RU)
Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению сварочной проволоки для сварки жаропрочных хромистых мартенситных сталей. Проволока содержит, в мас.%: углерод 0,10-0,12, кремний 0,22-0,30, марганец 0,45-0,75, молибден 0,90-1,10, хром 8,50-11,00, никель 0,40-0,60, ванадий 0,18-0,22, ниобий 0,05-0,07, азот ≤0,003, кобальт 1,50-1,80, фосфор ≤0,015, сера ≤0,010, свинец ≤0,006, олово ≤0,006, мышьяк ≤0,006, железо остальное. Использование проволоки позволяет повысить жаропрочность сварных соединений, эксплуатируемых до 630°С.
Изобретение относится к области производства сварочных материалов для сварки жаропрочных хромистых мартенситных сталей типа 10Х9МФБ и может быть использовано при изготовлении ответственных котельных установок с высокими параметрами пара до 630°C в энергомашиностроении, химической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.
Известна сварочная проволока для сварки жаростойких хромистых мартенситных сталей марки Thermanit MTS 3 фирмы Белер - Тиссен, содержащая мас.%:
| Углерод | 0,11 |
| Кремний | 0,30 |
| Марганец | 0,50 |
| Молибден | 1,0 |
| Хром | 9,0 |
| Никель | 0,80 |
| Ванадий | 0,20 |
| Ниобий | 0,06 |
| Азот | 0,05 |
| Железо | Остальное |
(Справочник фирмы Thyssen welding, 1999, стр.518).
Однако сварной шов, полученный при использовании данной сварочной проволоки, имеет низкую жаропрочность по сравнению с основным металлом. Это делает непригодным применение такой проволоки для сварки жаропрочных сталей, эксплуатируемых при температурах до 630°C.
Задачей и техническим результатом изобретения является создание сварочной проволоки для сварки жаропрочных хромистых мартенситных сталей с более высокими показателями жаропрочности сварного соединения.
Технический результат достигается тем, что сварочная проволока для сварки жаропрочных хромистых мартенситных сталей содержит углерод, кремний, марганец, молибден, хром, никель, ванадий, ниобий, азот, кобальт, фосфор, серу, свинец, олово, мышьяк и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Углерод | 0,10-0,12 |
| Кремний | 0,22-0,30 |
| Марганец | 0,45-0,75 |
| Молибден | 0,90-1,10 |
| Хром | 8,50-11,0 |
| Никель | 0,40-0,60 |
| Ванадий | 0,18-0,22 |
| Ниобий | 0,05-0,07 |
| Азот | ≤0,003 |
| Кобальт | 1,50-1,80 |
| Фосфор | ≤0,015 |
| Сера | ≤0,010 |
| Свинец | ≤0,006 |
| Олово | ≤0,006 |
| Мышьяк | ≤0,006 |
| Железо | Остальное |
Повышение жаропрочности сварного соединения жаропрочных хромистых мартенситных сталей связано с введением кобальта в количестве 1,5-1,8 мас.% и содержанием фосфора, серы, свинца, олова и мышьяка в предлагаемых пределах. Этим обеспечивается уменьшение скорости диффузии легирующих элементов в сварном шве и зоне термического влияния и, как следствие, увеличение дисперсности упрочняющих карбидных и интерметаллидных частиц и увеличение характеристик жаропрочности, а также уменьшение количества δ-феррита в структуре сварного шва. Кроме того, содержание указанных компонентов сварочной проволоки в предлагаемых концентрациях способствует получению более высоких характеристик пластичности металла сварного шва.
Сварочную проволоку по изобретению изготавливают следующим образом. Металл заданного химического состава выплавляют в вакуумных 10-тонных печах и кристаллизуют в заготовку с сечением 160×160 мм длиной 6 метров с использованием машины непрерывного литья заготовки МНЛЗ. Затем на прокатном стане Стан-2000 с использованием подогрева заготовку с сечением 160×160 мм протягивают до сечения 40×40 мм, на прокатном стане Стан-250 заготовку с сечением 40×40 мм протягивают в катанку диаметром 5 мм. После стандартной термообработки катанка поступает на волочильный станок 7-кратного увеличения, на котором в несколько переходов получают сварочную проволоку требуемого диаметра.
Испытания сварочной проволоки по изобретению проводили при сварке двух пластин из жаропрочной хромистой мартенситной стали 10Х9МФБ толщиной 36 мм. На пластинах была изготовлена разделка кромок с углом раскрытия 15° и произведена ручная аргонодуговая сварка предложенной сварочной проволокой диаметром 2,0 мм. Число проходов составило 18. Механические испытания сварного шва показали, что достигнут уровень характеристик жаропрочности (длительная прочность , 
, длительная пластичность 
), позволяющий эффективно использовать сварочную проволоку по изобретению для сварки жаропрочных хромистых мартенситных сталей при изготовлении ответственных котельных установок с высокими параметрами пара до 630°C.
Сварочная проволока для сварки жаропрочных хромистых мартенситных сталей, содержащая углерод, кремний, марганец, молибден, хром, никель, ванадий, ниобий, азот и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кобальт, фосфор, серу, свинец, олово и мышьяк при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| углерод | 0,10-0,12 |
| кремний | 0,22-0,30 |
| марганец | 0,45-0,75 |
| молибден | 0,90-1,10 |
| хром | 8,50-11,00 |
| никель | 0,40-0,60 |
| ванадий | 0,18-0,22 |
| ниобий | 0,05-0,07 |
| азот | ≤0,003 |
| кобальт | 1,50-1,80 |
| фосфор | ≤0,015 |
| сера | ≤0,010 |
| свинец | ≤0,006 |
| олово | ≤0,006 |
| мышьяк | ≤0,006 |
| железо | остальное |
