Сварочная проволока
Владельцы патента RU 2511382:
Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" (RU)
Изобретение относится к сварочным присадочным проволокам для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах легированных теплоустойчивых сталей для оборудования и трубопроводов АЭС, работающих при воздействии пароводяной смеси и ионизирующего излучения. Сварочная проволока содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,08-0,12, марганец 1,35-1,65, кремний 0,45-0,7, ванадий ≤0,02, азот ≤0,01, алюминий ≤0,02, титан ≤0,02, никель 1,5-1,8, ниобий ≤0,02, молибден 0,50-0,70, хром 0,005-0,3, кобальт 0,005-0,02, медь 0,005-0,06, мышьяк 0,001-0,02, сера 0,001-0,01, фосфор 0,001-0,01, олово 0,001-0,005, сурьма 0,001-0,005, железо остальное. Проволока обеспечивает понижение критической температуры хрупкости металла шва, повышение циклической прочности и трещиностойкости сварного соединения в условиях радиационного воздействия. 1 пр.
Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к сварочным присадочным проволокам для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах легированных теплоустойчивых сталей для оборудования и трубопроводов АЭС, работающих при воздействии пароводяной смеси и ионизирующего излучения.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является сварочная проволока, содержащая углерод, марганец, кремний, ванадий, азот, алюминий, титан, кальций, никель, ниобий, молибден, церий, рений и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Углерод | 0,05-0,11 |
| Марганец | 1,2-1,8 |
| Кремний | 0,3-0,8 |
| Ванадий | 0,01-0,1 |
| Азот | 0,005-0,015 |
| Алюминий | 0,01-0,05 |
| Титан | 0,005-0,04 |
| Кальций | 0,005-0,05 |
| Никель | 1,5-2,0 |
| Ниобий | 0,005-0,10 |
| Молибден | 0,4-0,8 |
| Церий | 0,02-0.1 |
| Рений | 0,005-0,15 |
| Железо | остальное |
(SU 1284763, В23К 35/30, опубликовано 23.01.1987)
Однако при изготовлении известной сварочной проволоки невозможно избежать присутствия в составе проволоки меди, мышьяка, серы, фосфора, олова и сурьмы, оказывающих заметное влияние на служебные характеристики сварного соединения, в частности на снижение пластических свойств металла шва при длительной эксплуатации в условиях радиационного воздействия (радиационное охрупчивание).
Эти недостатки ограничивают применение известной проволоки для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах деталей из легированных теплоустойчивых сталей оборудования и трубопроводов АЭС с гарантированным сроком эксплуатации не менее 60 лет.
Задачей и техническим результатом изобретения является сварочная проволока, обеспечивающая понижение критической температуры хрупкости металла шва и сварного соединения теплоустойчивых сталей, повышение циклической прочности и трещиностойкости сварного соединения в условиях радиационного воздействия после аргонодуговой сварки с использованием традиционных и, в первую очередь, узких (щелевых) разделок сварных швов.
Технический результат достигается тем, что сварочная проволока содержит углерод, марганец, кремний, ванадий, азот, алюминий, титан, никель, ниобий, молибден, хром, кобальт, медь, мышьяк, серу, фосфор, олово, сурьму и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Углерод | 0,08-0,12 |
| Марганец | 1,35-1,65 |
| Кремний | 0,45-0,7 |
| Ванадий | ≤0,02 |
| Азот | ≤0,01 |
| Алюминий | ≤0,02 |
| Титан | ≤0,02 |
| Никель | 1,5-1,8 |
| Ниобий | ≤0,02 |
| Молибден | 0,50-0,70 |
| Хром | 0,005-0,3 |
| Кобальт | 0,005-0,02 |
| Медь | 0,005-0,06 |
| Мышьяк | 0,001-0,02 |
| Сера | 0,001-0,01 |
| Фосфор | 0,001-0,01 |
| Олово | 0,001-0,005 |
| Сурьма | 0,001-0,005 |
| Железо | остальное |
Введение в состав сварочной проволоки хрома в заявленных количествах обеспечивает понижение критической температуры хрупкости металла шва и сварного соединения.
Содержания кобальта в заявленных концентрациях предотвращает образование наведенной радиоактивности при длительной эксплуатации в условиях ионизирующего излучения.
Концентрация меди, мышьяка, серы, фосфора, олова и сурьмы ограничена заявленными концентрационными пределами для предотвращения радиационного охрупчивания металла шва и сварных соединений при длительной эксплуатации в условиях радиационного воздействия, а также для повышения коррозионной стойкостью в средах АЭС и повышение циклической прочности и трещиностойкости сварного соединения.
Изобретение можно проиллюстрировать следующим примером.
С использованием сварочной проволоки по изобретению автоматической аргонодуговой сваркой с использованием вольфрамового неплавящегося электрода сваривали трубу диаметром 850 мм и толщиной 70 мм из стали 10ГН2МФА, используемой для изготовления оборудования и трубопроводов атомных электростанций.
Сварочная проволока по изобретению диаметром 0,8 мм имела следующий состав, мас.%: углерод 0,09; марганец 1,48; кремний 0,62; ванадий 0,018; азот 0,002; алюминий 0,015; титан 0,014; никель 1,62; ниобий 0,014; молибден 0,62; хром 0,25; кобальт 0,011; медь 0,008; мышьяк 0,0018; сера 0,0054; фосфор 0,0012; олово 0,004; сурьма 0,0035; железо - остальное.
Сварку вели в узкую (щелевую) разделку с использованием двух горелок. Первую горелку устанавливали внутрь разделки и использовали для заварки разделки на толщину 45 мм. Вторая горелка устанавливалась над поверхностью разделки для полной ее заварки.
В результате сварки было получено сварное соединение, в котором шов имел плотное строение без пор, а содержание легирующих компонентов шва обеспечивало требуемый уровень служебных характеристик сварного соединения.
Исследования механических свойств металла сварного шва сварного соединения при различных температурах, испытания на ударную вязкость и определение критической температуры хрупкости металла шва и сварного соединения, испытания на мало- и многоцикловую усталость показали достижение поставленного технического результата и соответствие сварного соединения, выполненного сварочной проволокой по изобретению, требованиям ПНАЭ Г-7-010-89.
Сварочная проволока, содержащая углерод, марганец, кремний, ванадий, азот, алюминий, титан, никель, ниобий, молибден и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хром, кобальт, медь, мышьяк, серу, фосфор, олово, сурьму при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Углерод | 0,08-0,12 |
| Марганец | 1,35-1,65 |
| Кремний | 0,45-0,7 |
| Ванадий | ≤0,02 |
| Азот | ≤0,01 |
| Алюминий | ≤0,02 |
| Титан | ≤0,02 |
| Никель | 1,5-1,8 |
| Ниобий | ≤0,02 |
| Молибден | 0,50-0,70 |
| Хром | 0,005-0,3 |
| Кобальт | 0,005-0,02 |
| Медь | 0,005-0,06 |
| Мышьяк | 0,001-0,02 |
| Сера | 0,001-0,01 |
| Фосфор | 0,001-0,01 |
| Олово | 0,001-0,005 |
| Сурьма | 0,001-0,005 |
| Железо | остальное |
