Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса


 


Владельцы патента RU 2530611:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" (ФГУП "ЦНИИ КМ "Прометей") (RU)
Открытое акционерное общество "Ижорские заводы" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сварочных материалов, и может быть использовано для автоматической сварки теплоустойчивых сталей 2,25Cr-1Mo-0,25V композиции при изготовлении изделий в нефтехимическом машиностроении. Сварочная проволока, содержит, мас.%: углерод 0,12-0,16, кремний 0,15-0,22, марганец 0,70-0,90, хром 2,1-2,5, никель 0,01-0,20, молибден 0,90-1,50, титан 0,05-0,10, ванадий 0,15-0,25, алюминий 0,005-0,020, медь 0,01-0,06, ниобий 0,001-0,05, бор 0,0001-0,005, олово 0,0001-0,001, сурьма 0,001-0,005, мышьяк 0,001-0,010, кобальт 0,005-0,020, азот 0,003-0,015, сера 0,001-0,006, фосфор 0,001-0,006, свинец 0,001-0,010, висмут 0,0001-0,0010, железо остальное. Сварочная проволока характеризуется повышенной ударной вязкостью металла сварных швов при температурах от минус 30°C одновременно с повышением его длительной прочности при рабочих температурах. 2 табл.

 

Изобретение относится к производству сварочных материалов и может быть использовано для автоматической сварки теплоустойчивых сталей 2,25Cr-1Mo-0,25V композиции при изготовлении изделий в нефтехимическом машиностроении.

Для обеспечения надежности и долговечности оборудования металл сварного шва должен обладать комплексом технологических и служебных свойств: высокой прочностью и пластичностью, высокой ударной вязкостью при низких температурах, стойкостью против теплового охрупчивания и длительной прочностью при рабочих температурах.

В настоящее время для сварки 2,25Cr-1Mo-0,25V композиции при изготовлении нефтехимического оборудования предусматривается применение сварочной проволоки марки Св-10ХМФТУ по ТУ 14-1-4914-90, содержащей в своем составе, %:

Углерод 0,07-0,12 Сера не более 0,012
Кремний не более 0,35 Фосфор не более 0,010
Марганец 0,4-0,7 Никель не более 0,3
Хром 1,4-1,8 Медь не более 0,06
Титан 0,05-0,12 Алюминий не более 0,05
Молибден 0,4-0,6 Азот не более 0,015
Ванадий 0,20-0,35 Железо Остальное

Наиболее близким к заявленному составу является состав сварочной проволоки по патенту Российской Федерации №2451588 (прототип), имеющий химический состав, %:

Углерод 0,13-0,18 Кислород 0,001-0,005
Кремний 0,15-0,40 Олово 0,0001-0,001
Марганец 0,30-1,20 Сурьма 0,001-0,008
Хром 1,5-2,5 Мышьяк 0,001-0,01
Никель 0,01-0,20 Кобальт 0,005-0,02
Молибден 0,4-1,2 Азот 0,003-0,015
Титан 0,01-0,15 Сера 0,001-0,006
Ванадий 0,05-0,25 Фосфор 0,001-0,006
Алюминий 0,005-0,05 Свинец 0,001-0,01
Медь 0,01-0,06 Железо Остальное
Ниобий 0,001-0,01

В настоящее время наблюдается тенденция к ужесточению требований к уровню ударной вязкости металла шва при температурах от минус 30°C одновременно с повышением уровня временного сопротивления, предела текучести, относительного удлинения и относительного сужения при температуре испытаний +20°C, временного сопротивления и длительной прочности при температуре испытаний +454°C.

Недостатком указанного состава является низкая длительная прочность металла шва при рабочих температурах, а также низкий уровень работы удара металла шва при температуре испытаний от минус 30°C до минус 18°C.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение ударной вязкости металла сварных швов при температурах от минус 30°C одновременно с повышением его длительной прочности при рабочих температурах, а также повышение его стойкости к образованию трещин повторного нагрева.

Технический результат достигается изменением соотношения легирующих элементов, введением дополнительно в состав заявляемой сварочной проволоки бора и висмута.

Предлагается состав сварочной проволоки, содержащий, масс.%:

Углерод 0,12-0,16 Бор 0,0001-0,005
Кремний 0,15-0,22 Олово 0,0001-0,001
Марганец 0,70-0,90 Сурьма 0,001-0,005
Хром 2,1-2,5 Мышьяк 0,001-0,010
Никель 0,01-0,20 Кобальт 0,005-0,020
Молибден 0,90-1,50 Азот 0,003-0,015
Титан 0,05-0,10 Сера 0,001-0,006
Ванадий 0,15-0,25 Фосфор 0,001-0,006
Алюминий 0,005-0,020 Свинец 0,001-0,010
Медь 0,01-0,06 Висмут 0,0001-0,0010
Ниобий 0,001-0,05 Железо Остальное

Нормирование содержания легирующих элементов выполнено таким образом, чтобы металл сварного шва после соответствующих технологических отпусков обеспечивал требуемый уровень механических свойств. С целью повышения длительной прочности металла шва при рабочих температурах после технологических отпусков вводится следующее ограничение:

(Cr+0,5Mn+2Si+100P+50Sb+40Sn+10As)/(Mo+0,5V)≤3,2

На основании проведенных ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей» экспериментов установлено, что наиболее высокие значения длительной прочности металла шва обеспечиваются при выполнении условия (Cr+0,5Mn+2Si+100P+50Sb+40Sn+10As)/(Mo+0,5V)≤3,2. При невыполнении данного условия наблюдается повышение содержания ферритной структурной составляющей наряду со снижением длительной прочности металла шва.

Повышение содержания молибдена и ниобия, в сравнении с прототипом, позволяет получить металл шва после термической обработки с высокой долей содержания бейнита, что обеспечивает высокий уровень работы удара при отрицательных температурах. Введение в состав проволоки бора и висмута в количестве 0,0001-0,005% и 0,0001-0,0010% соответственно приводит к измельчению зерна металла шва, за счет чего также увеличивается значение работы удара при отрицательных температурах. При снижении содержания указанных элементов ниже обозначенных пределов данный эффект не прослеживается, при превышении - отмечается чрезмерное упрочнение металла шва за счет повышения его отпускоустойчивости.

С целью повышения сопротивляемости металла шва возникновению трещин повторного нагрева при проведении многократных технологических отпусков в процессе изготовления оборудования нефтехимических реакторов вводится следующее ограничение:

(400Pb+200Bi+10As+8Sn+7Sb+2P)≤2,8%

Трещины повторного нагрева возникают по механизму ползучести при релаксации остаточных напряжений во время термической обработки. Как правило, подобные дефекты развиваются по границам исходного аустенитного зерна. При суммарном содержании химических элементов (400Pb+200Bi+10As+8Sn+7Sb+2P) сверх 2,8% по границам исходного аустенитного зерна металла шва образуются дисперсные включения, приводящие к снижению прочности границ зерен и возникновению трещин.

На производственной базе ОАО «МЗ «Электросталь» и ОАО «Ижорские заводы» ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей» провел комплекс работ по изготовлению и испытанию опытно-промышленных партий сварочной проволоки. Химический состав опытных плавок проволоки приведен в таблице 1.

Были изготовлены и испытаны сварные пробы из стали 2,25Cr-1Мо-0,25V композиции с использованием сварочной проволоки опытных составов. Механические свойства металла шва после проведения термообработки приведены в таблице 2.

Для определения стойкости против образования трещин в металле шва были изготовлены сварные пробы повышенной жесткости. Результаты испытаний стойкости металла шва против образования трещин приведены в таблице 2.

Из данных таблиц видно, что несоблюдение соотношения (Cr++0,5Мп+2Si+100Р+50Sb+40Sn+10As)/(Mo+0,5V)≤3,2 приводит к охрупчиванию металла шва, а несоблюдение соотношения (400Pb+200Bi+10As+8Sn+7Sb+2P)≤2,8% приводит к появлению трещин в металле шва. В целом, при соблюдении указанных требований, металл шва обладает высокими прочностными и пластическими свойствами и соответствует предъявляемым требованиям.

Ожидаемый технико-экономический эффект от использования нового состава сварочной проволоки для изготовления корпусов нефтехимического оборудования с высокими рабочими параметрами выразится в повышении срока службы оборудования при обеспечении его повышенной безопасности.

Таблица 1
Химический состав опытных партий сварочной проволоки
№ плавки Содержание элементов, % по мас.
С Si Mn Cr Ni Mo Ti V Al Cu Nb В Sn
1 0,12 0,16 0,72 2,15 0,01 0,92 0,08 0,15 0,008 0,03 0,01 0,003 0,0008
2 0,16 0,21 0,84 2,45 0,03 1,49 0,09 0,24 0,01 0,04 0,05 0,003 0,0007
3 0,16 0,20 0,85 2,45 0,02 0,92 0,07 0,16 0,01 0,03 0,008 0,003 0,0010
4 0,15 0,16 0,75 2,31 0,01 1,45 0,05 0,23 0,01 0,03 0,009 0,003 0,0002
5 0,15 0,18 0,81 2,25 0,01 1,09 0,06 0,21 0,01 0,03 0,009 0,003 0,0006
6 (прототип) 0,18 0,25 0,98 1,90 0,01 0,83 0,09 0,18 0,01 0,04 0,008 0,003 0,0005
№ плавки Содержание элементов, % по мас.
Sb As Co N S P Pb Bi Fe Формула* Формула**
1 0,002 0,002 0,01 0,01 0,003 0,005 0,007 0,0010 Основа 3,5 3,05
2 0,005 0,009 0,01 0,01 0,005 0,005 0,010 0,0010 Основа 2,58 4,34
3 0,005 0,008 0,01 0,01 0,003 0,006 0,006 0,0005 Основа 4,25 2,64
4 0,002 0,005 0,01 0,01 0,004 0,006 0,010 0,0010 Основа 2,40 4,28
5 0,002 0,002 0,01 0,01 0,004 0,004 0,005 0,0005 Основа 2,98 2,15
6 (прототип) 0,002 0,005 0,01 0,01 0,003 0,005 0,006 0,0020 Основа 3,87 2,88
Формула*: (Cr+0,5Mn+2Si+100P+50Sb+40Sn+10As)/(Mo+0,5V)
Формула**: (400Pb+200Bi+10As+8Sn+7Sb+2P)
Таблица 2
Механические свойства металла шва, выполненные сварочной проволокой опытных партий
№ плавки Rm+20 Rp+20 A+20 z+20 Rm+454 KV-18 KV-30 τ Наличие трещин
МПа % МПа Дж ч
1 560-570 420-425 25,5-27,0 78-80 470-475 185-212 87-215 905-1000 +
2 730-740 610-620 18,5-20,0 55-65 600-615 77-89 57-59 ≥1000 +
3 635-640 440-550 20,5-22,0 68-69 485-490 135-191 63-85 630-810 -
4 650-655 560-575 21,0-23,5 69-73 515-525 87-135 47-89 ≥1000 +
5 640-650 540-570 23,5-25,0 74-75 490-495 194-215 71-240 ≥1000 -
6 (прототип) 590-600 475-480 22,0-22,5 64-65 455-460 65-89 32-50 890-1000 +
Требования 585-760 415-620 ≥18 ≥45 ≥461 ≥55 ≥55 ≥900 -
Примечание: Rm - временное сопротивление; Rp - предел текучести; А - относительное удлинение; z - относительное сужение; KV - работа удара; τ - время до разрушения при испытании на длительную прочность

Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, ванадий, алюминий, медь, ниобий, олово, сурьму, мышьяк, кобальт, азот, серу, фосфор, свинец и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бор и висмут при следующем соотношении компонентов, в мас.%:

Углерод 0,12-0,16
Кремний 0,15-0,22
Марганец 0,70-0,90
Хром 2,1-2,5
Никель 0,01-0,20
Молибден 0,90-1,50
Титан 0,05-0,10
Ванадий 0,15-0,25
Алюминий 0,005-0,020
Медь 0,01-0,06
Ниобий 0,001-0,05
Бор 0,0001-0,005
Олово 0,0001-0,001
Сурьма 0,001-0,005
Мышьяк 0,001-0,010
Кобальт 0,005-0,020
Азот 0,003-0,015
Сера 0,001-0,006
Фосфор 0,001-0,006
Свинец 0,001-0,010
Висмут 0,0001-0,0010
Железо Остальное,

при следующих ограничениях по соотношению элементов в сварочной проволоке:
(Cr+0,5Mn+2Si+100P+50Sb+40Sn+10As)/(Mo+0,5V)≤3,2;
(400Pb+200Bi+10As+8Sn+7Sb+2P)≤2,8%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству оцинкованного полосы под полимерное покрытие, преимущественно лакокрасочное с массой цинкового покрытия не более 300 г/м2.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения в горячекатаном стальном листе сопротивления усталости проводят черновую прокатку со степенью обжатия 80% или более и чистовую прокатку при температуре подачи чистовой прокатки в диапазоне 800-950°С стали, содержащей в мас.%: С 0,05-0,15, Si 0,2-1,2, Mn 1,0-2,0, Al 0,005-0,10, N 0,006 или менее, и по меньшей мере один элемент, выбранный из: Ti 0,03-0,13, Nb 0,02-0,10 и V 0,02-0,15, железо и неизбежные примеси - остальное.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения магнитных свойств по всей длине рулона в способе производства текстурованных листов из электротехнической стали из слябов, содержащих в мас.%: от 0,01 до 0,10 С, от 2,5 до 4,5 Si, от 0,02 до 0,12 Mn, от 0,005 до 0,10 Al и от 0,004 до 0,015 N, а от 0,005 до 0,06 S и/или от 0,005 до 0,06 S, температура стального листа контролируется таким образом, чтобы удовлетворять уравнению T(t)<FDT-(FDT-700)×t/6 (где T(t) - температура стального листа (°C), FDT - температура конца прокатки (°C) и t - время (c) после завершения чистовой прокатки) по всей длине рулона в ходе охлаждения после завершения чистовой прокатки при горячей прокатке, и, кроме того, температура концевого участка рулона стального листа, представляющего 10% длины рулона, контролируется таким образом, чтобы по истечении 3 секунд после завершения горячей прокатки она составляла не менее 650°C.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам для постоянных магнитов. Сплав для постоянных магнитов содержит, масс.%: кобальт 34,5-35,5, никель 14,0-14,5, медь 3,8-4,2, алюминий 7,0-7,5, титан 5,0-5,5, сера 0,15-0,25, олово 0,1-0,2, гафний 1,0-2,0, железо - остальное.

Изобретение относится к нанокристаллическому сплаву на основе железа и способу его формирования и может быть использовано в трансформаторе, индукторе, входящем в состав двигателя магнитном сердечнике.
Изобретение относится к литейному производству. Способ включает заливку в охлаждаемую литейную форму первого слоя из суспензионной ферритной стали толщиной, составляющей 10÷50% объема литейной формы.

Способ включает создание металлического слоя (2) с ферритообразующим элементом, по меньшей мере, на одной поверхности пластины (1), выполненной из Fe или сплава Fe, с превращением α-γ.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения в толстолистовой стали низкого соотношения между пределом текучести и пределом прочности, высокой прочности, ударной вязкости и стойкости к последеформационному старению, эквивалентной классу API 5L Х60 и менее, толстолистовая сталь содержит, мас.%: от 0,03% до 0,06% C, от 0,01 до 1,0 Si, от 1,2 до 3,0 Mn, 0,015 и менее Р, 0,005 и менее S, 0,08 и менее Al, от 0,005 до 0,07 Nb, от 0,005 до 0,025 Ti, 0,010 и менее N, 0,005% и менее О, остальное Fe и неизбежные примеси, имеет трехфазную микроструктуру, состоящую из бейнита, мартенсито-аустенитного компонента (М-A) и квазиполигонального феррита, при этом доля площади бейнита составляет от 5% до 70%, доля площади компонента М-А - от 3% до 20%, остальную долю площади составляет квазиполигональный феррит, а эквивалентный диаметр круга для компонента М-А составляет 3,0 мкм и менее.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения изделий на основе железного порошка, и может быть использовано при изготовлении средне- и тяжелонагруженных конструкционных деталей, испытывающих динамические и истирающие нагрузки.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к трубам из высокопрочной стали, пригодным для транспортировки природного газа и сырой нефти. Для повышения прочности трубы при продольном изгибе и ударной прочности зоны термического влияния при сварке часть основного материала содержит, в мас.%: С более 0,03-0,08, Si 0,01-0,5, Mn 1,5-3,0, P 0,015, S≤0,005, Al 0,01-0,08, Nb 0,005-0,025, Ti 0,005-0,025, N 0,001-0,010, 0≤0,005, В 0,0003-0,0020, дополнительно включает один или более из элементов: Cu, Ni, Cr, Мо и V, остальное Fe и неизбежные примеси.

Изобретение может быть использовано при ручной дуговой сварке конструкций химического машиностроения из сталей 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V композиции. Электрод состоит из стержня из легированной стали 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V и покрытия, содержащего следующие компоненты (в % по массе): мрамор 30,5-56,0, плавикошпатовый концентрат 20,0-33,0; двуокись титана 14,0-20,0; песок кварцевый 4,0-10,0; ферросилиций 1,0-3,0; марганец металлический 0,5-3,0; ферротитан 6,0-12,0; сода кальцинированная 0,5-2,5.

Изобретение может быть использовано для пайки высокотемпературным припоем тугоплавких металлических и/или керамических материалов. Припой выполнен из сплава, содержащего компоненты в следующем соотношении, мас.%: цирконий 45-50, бериллий 2,5-4,5; алюминий 0,5-1,5, титан - остальное.
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.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным, стойким к окислению сплавам, пригодным для сварки. Сплав содержит следующие компоненты, масс.%: 25-32 железа, 18-25 хрома, 3,0-4,5 алюминия, 0,2-0,6 титана, 0,2-0,4 кремния, 0,2-0,5 марганца, до 2,0 кобальта, до 0,5 молибдена, до 0,5 вольфрама, до 0,01 магния, до 0,25 углерода, до 0,025 циркония, до 0,01 иттрия, до 0,01 церия, до 0,01 лантана, никель и примеси - остальное.
Изобретение относится к металлургии, а именно к γ/γ'-суперсплавам на основе никеля. Сплав содержит, вес.%: вплоть до 20 суммы Со и Fe, между 17 и 21 Сr, между 0,5 и 3 суммы Мо и W, не более 2 Мо, между 4,8 и 6 Аl, между 1,5 и 5 Та, между 0,01 и 0,2 суммы С и В, между 0,01 и 0,2 Zr, между 0,05 и 1,5 Hf, между 0,05 и 1,0 Si, и между 0,01 и 0,5 суммы по меньшей мере двух элементов из актиноидов и редкоземельных металлов, таких как Sc, Y и лантаноиды, причем содержание каждого элемента составляет не более 0,3.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к ролику для поддержки и транспортировки горячего материала, в частности полученной непрерывной разливкой стальной заготовки на рольганге или в установке непрерывной разливки.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к твердому припою на железохромовой основе с превосходной характеристикой смачивания на материале на основе нержавеющей стали, причем твердый припой образует паяное соединение с высокой прочностью и хорошей коррозионной стойкостью.

Изобретение относится к сварочной проволоке из нержавеющей стали с флюсовым сердечником для сварки стального оцинкованного листа. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали, используемой при производстве сварочной проволоки. .
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при ремонте деталей паровых турбин. Состав присадочного материала в виде порошка для восстановления жаропрочных сталей характеризуется тем, что он содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: Cr - 8-15, Si - 0,2-2,5, С - 0,01-0,18, Мо - 0,4-1,05, W - 0,4-1,2, V - 0,1-0,6, В - 0,01-2,0, Ni - 1-20, Fe - остальное, при этом суммарное значение Мо и W не превышает 1,0 мас.%. Снижается количество дефектов в наносимом покрытии и повышается эффективность ремонтных работ. 1 пр.
Наверх