Состав присадочного материала


 


Владельцы патента RU 2530978:

Общество с ограниченной ответственностью "Технологические системы защитных покрытий" (RU)
Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") (RU)

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.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при ремонте деталей паровых турбин, таких как лопатки, гребешки и др. из высоколегированных жаропрочных сталей и сплавов на железной, железо-никелевой основах.

Условия эксплуатации деталей энергетических установок таковы, что под действием возникающих многократных ударов капель конденсата, мельчайших частиц абразива, температуры, химических реагентов и др. факторов, происходит различный износ их рабочих поверхностей, сопровождаемый потерей исходного профиля, следствием чего является снижение эксплуатационных характеристик установки в целом.

Наиболее интенсивно проявление износа наблюдается на входных кромках, периферийных зонах, а также торцевых поверхностях лопаток, гребешках и др. При длительной работе энергетической установки, а особенно при работе на нестационарных режимах, интенсивность процесса износа может только усиливаться, при этом имеющиеся дефекты могут привести не только к локальному выкрашиванию металла, но обрыву части детали.

Для восстановления рабочего профиля при ремонте, а также увеличения срока эксплуатации деталей находят применение различные покрытия, состав которых обусловлен помимо условий эксплуатации, технологичностью материала деталей при изготовлении и ремонте.

Наибольшее распространение и изученность процесса получили технологии ремонта с использованием сварочных процессов (наплавки), важным фактором реализации которых является правильный выбор сварочных материалов с учетом их адаптации к основному материалу детали. Известно, что хромистые стали свариваются по таким технологическим вариантам:

- с применением сварочных (наплавочных) материалов такого же или сходного с основным металлом химического состава;

- с использованием присадочных материалов аустенитного или аустенитно-ферритного класса (сталей и сплавов). В первом случае формируется сварное соединение с высокой структурной однородностью и высокой хрупкостью (при отсутствии термической обработки) и высокой прочностью (при проведении термической обработки); во втором случае формируется соединение с различными структурными составляющими, которые не рекомендуется эксплуатировать при температурах выше 600°С.

Из уровня техники известен состав присадочного материала для ремонта деталей из жаропрочных сплавов (RU 2354523 С1, МПК В23Р 6/00, опубликовано 10.05.2009). Известный состав выбран в качестве ближайшего аналога.

Состав проволоки включает компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,10-0,30; хром 15,0-20,0; вольфрам 1,4-2,0; молибден 14,0-20,0; никель 2,0-4,0; железо 2,0-4,0; марганец 0,5-1,0; титан 0,5-1,5; алюминий 0,5-1,5; по меньшей мере, один компонент из группы редкоземельных металлов 0,01-0,03; рений 0,01-0,05; кобальт - остальное до 100%.

Недостатками указанного аналога являются то что:

- за счет наличия в своем составе редкоземельных металлов его стоимость значительно повышается, что дополнительно способствует повышению затрат на проводимые ремонтно-восстановительные работы;

- применение указанного материала ограничено лишь для определенного класса материалов, при этом в случае сварки разнородных сталей и сплавов требуется проведение последующей термообработки для снятия внутренних напряжений и обеспечения более плавного перехода от одного материала к другому;

- введение молибдена и вольфрама в указанных пределах при температурах эксплуатации рабочей детали порядка 900°С и выше приводит к формированию сложнолегированных карбидов и фаз Лавеса, что обедняет твердый раствор по данным элементам и существенно снижает характеристики жаропрочности материала.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является восстановление и ремонт дорогостоящих деталей ротора путем нанесения покрытий из порошкового материала.

Желаемый технический результат заключается в снижении количества дефектов в наносимом покрытии и тем самым повышении эффективности ремонтных работ.

Желаемый технический результат достигается тем, что в состав присадочного материала для ремонта деталей из жаропрочных сталей и сплавов на железной и железо-никелевой основах, входят следующие компоненты: хром, кремний, углерод, молибден, вольфрам, ванадий, бор, никель, железо при их соотношении, масс.%: 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 должно превышать 1,0%, а присадочный материал используют в виде порошка.

Состав присадочного порошкообразного материала подобран таким образом, чтобы обеспечить минимальное количество брака, в виде холодных и горячих трещин, при наплавке данного материала без последующей термообработки при сохранении устойчивости к внешним условиям воздействия среды. Это достигается за счет подбора соотношения таких легирующих элементов, как: углерод, молибден, вольфрам, хром, никель и др. Как известно, такие материалы как Ni, Mn, С, Cr, позволяют расширить диапазон начала и окончания мартенситного превращения, тем самым позволяя компенсировать усадочные процессы при наплавке на материалы с мартенситным характером упрочнения.

Модифицирование бором, кремнием в совокупности с углеродом, молибденом, вольфрамом, улучшает высокотемпературную структурную стабильность металла, способствует формированию мелкодисперсных карбидных и других упрочняющих фаз, термодинамически устойчивых в интервале температур 500-630°С.

При модифицировании кремнием и бором свыше 2,0-2,5% происходит образование сложных соединений за счет самофлюсования с формированием устойчивого при высоких температурах стекловидного слоя на поверхности. При этом происходит охрупчивание наплавленных слоев и риск образования поперечных трещин и пор, что снижает усталостные характеристики изделия.

Увеличение содержания углерода свыше приведенных значений приводит к выделению устойчивых карбидов по границам зерен с основными легирующими элементами Cr, Si, Mo, V, В и тем самым снижает коррозионную стойкость и пластические свойства из-за обеднения твердого раствора. Также известно, что увеличение содержания углерода приводит к снижению температуры плавления и уменьшению критической скорости охлаждения стали, что обуславливает увеличение глубины зоны лазерного воздействия и может привести к таким дефектам, как растрескивание.

Суммарное значение Мо и W характеризует «молибденовый эквивалент», определяемый соотношением (Mo+0,5W) не должен превышать 1,0%. В случае его превышения происходит разупрочнение твердого раствора вследствие зарождения, роста и коагуляции в приграничных областях сложнолегированных карбидов и фаз Лавеса, обогащенных атомами молибдена и вольфрама, в результате чего происходит диффузионное обеднение твердого раствора по этим элементами с существенным снижением характеристик жаропрочности материала.

При этом в качестве рекомендуемого способа нанесения данного состава предлагается лазерное излучение, что связано с условием минимального термического воздействия на материал основы, а также незначительной зоной перемешивания с основой детали.

В качестве примера реализации ремонтной технологии можно привести процесс восстановления рабочей лопатки паровой турбины из стали с мартенситным характером упрочнения, типа 13Х11Н2В2МФ-Ш. При этом предварительная механическая обработка восстанавливаемой поверхности проводилась с применением ручного шлифовального инструмента типа пневматической бормашины. Затем проводилась многослойная наплавка разработанным составом на подготовленной поверхности, при этом режим термического воздействия подобран так, чтобы снизить величину зоны перемешивания материала основы с покрытием и тем самым уйти от последующей термообработки детали. При этом проведение процесса восстановления с составом аналогичным разработанному, но имеющему Ni порядка 30% при режимах наплавки с мощностью более 1500 Вт приводило к образованию поперечных трещин в наплавленном слое, тогда как разработанный состав в диапазоне мощностей 500-3500 Вт обеспечивал стабильное отсутствие дефектов в виде растрескивания.

Состав присадочного материала в виде порошка для восстановления жаропрочных сталей, характеризующийся 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.%.



 

Похожие патенты:
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.

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, 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.

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 сварке, в частности к изготовлению порошков, используемых для плазменно-порошковой наплавки антифрикционных упрочняющих покрытий при изготовлении износостойких деталей. Дисперсный композиционный материал для наплавки антифрикционных покрытий на основе алюминиевой бронзы содержит, мас.%: 0,5-2,5 нанопорошка оксида алюминия с размером частиц 20-140 нм; порошок алюминиевой бронзы - остальное. Использование композиционного материала позволяет повысить твердость и износостойкость покрытий или сварных соединений. 7 ил., 2 табл.
Наверх