Способ дуговой сварки

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскмиСоцкалисткческмхРеспублик 191479(51) М. Кл,В 23 К 9/00В 23 К 28/00 с присоединением заявкиГосударстввннык комитет СССР(28) Приоритет по делам изобретений и открытий(53) УДК 621,781. 011 (088 8) Дата опубликования описания 30.12.80(72) Авторы изобретения В. Н. Липодаев и Н. И, Каховский Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е . О. Патона(54) СПОСОБ ДУГОВОЙ СВАРКИ Изобретение относится к области сварки,в частности к способам дуговой сварки нержа.веющих сталей аустенитного класса, и можетбыть использовано в химическом машиностроении и друтих отраслях промышленности примногослойной сварке конструкций повышеннойтолщины (20 - 60 мм),Основная трудность при многослойной сварке толстостенного оборудования из аустенитных1 О сталей и сплавов - предупреждение образования горячих трешин в металле, шва, Причем по мере заполнения разделки наплавляемыми сварочными материалами склонность последующих слоев шва к образованию горячих трещин уменьшается, что объясняется более низким уровнем сварочных напряжений, возникающих при сварке последних слоев шва, и меньшимтемпом нарастания деформаций в них по сравнению с предыдущими, в особенности это сказывается при сварке чистоаустенитных ста.лей.Известны способы дуговой сварки чистоаустенитных сталей и сплавов, заключающиеся в применении сварочных материалов аустенит.ного класса 1,Применение прн многослойной сварке материалов аустеннтного класса, обеспечивающих одинаковый нли близкий химический состав металла шва в сравнении с основным материалом не гарантирует достаточно высокой трешиноустойчивости металла шва, особенно при сварке стали толщиной 20 мм и более. В этом случае корневые слои шва и близлежащие к корневому проявляют склонность к образованию горячих трещин.Известен также способ дуговой сварки неУ ржавеющих сталей аустенитного класса, наиболее близкой к данному изобретению по технической сушности, при котором сварку выполняют в несколько слоев, причем внешние слои выполняют коррозионно-стойким материалом (2 .Для повышения стойкости многослойного аустенитного металла шва, особенно нижележащих его слоев, применяют сварочные материалы ферритного класса. При этом резко ловы. шается стойкость металла шва против образования горячих трешин благодаря достижению791479 51 О 3аустенитно-ферритной структуры его, Однакоразличная доля участия основного металла вслоях металла шва и по его высоте (максимальная при выполнении корневого валика иминимальная при выполнении верхних слоев)приводит в этом случае к широкому изменению количества ферритной фазы в металлешва (до 30%).Металл шва с таким содержанием, феррита,характеризуется низкими пластичностью и ударной вязкостью, что обусловлено возможностьюобразования хрупкой сигма фазы в многослой.ном шве из-за превращения феррита, а такжевыделения сложных железохромтитановых карбидов, охрупчивающих металл шва. Вьщелениехрупких карбидов обусловлено ограниченнойрастворимостью углерода в феррите, значительно меньшей, чем в аустените.Целью изобретения является повышение пластичности и ударной вязкости металла шва присварке чистоаустенитных сталей,,Для этого сварку внутренних слоев, являющихся несущими, выполняют аустенитно.мартенситно-ферритными материалами.На чертеже представлен график зависимостисостава сварного шва от применения при свар.ке материалов различного состава.Обоснованием применения двух видов сварочных материалов различного структурногокласса является следующее, Известно из прак.тики эксплуатации толстостенного химическогооборудования, что ответственным за коррозионную стойкость его является поверхностный коррозионно-стойкий слой металла и соответствен.но металла шва, обращенных к коррозионнойсреде, толщиной 2 - 10 мм в зависимости отхарактера агрессивной среды и температурыэксплуатации, Остальные слои основного метал.ла и соответственно металла шва являются несущими, обеспечивающими необходимую сопротивляемость сварной конструкции воздействиюсилового фактора (давления и нагрузок),Таким образом, требования к поверхностным слоям металла шва одни, а к остальным слоям металла шва другие. Несущие слои металла шва должны обладать равнопрочностью с основ. ным металлом, пластичностью и высокой стой. костью против образования горячих трещин и других дефектов. Поверхностный (коррозионно-стойкий) слой должен обладать прежде всего требуемой коррозионной стойкостью, Вопрос о его стойкости против образования: горячих трещин снимается, так как при сварке поверхностного слоя уровень сварочных напря. жений и темп нарастания деформаций достаточ. но малы и трещины не возникают,При перемешивании наплавленного металла с аустенитно-мартенситно.ферритной структурой с чистоаустенитным основным металлом обес 4печивается аустенитно-ферритная структура металла шва с небольшим количеством феррита, На чертеже показана линия, соединяющая состав наплавленного основного металла, жирной линией отмечен участок возможных составов металла шва при различной доли участия основного металла в нем. Благодаря тому, что эта линия пересекает граничную линию аустенитной и аустенитно-ферритной области состо. яния высоколегированного литого металла под небольшим утлом,колебание ферритной фазы в многослойном металле шва с различной до. лей основного металла незначительно (до 10%). Такой аустенитно.ферритный металл шва(с ограниченным содержанием феррита) несклонен к отмеченным выше видам охрупчива. ния и обладает высокой пластичностью и вязкостью.П р и м е р, Была выполнена экспериментальная проверка предлагаемого способа сварки.В качестве основного металла применяли стабильноаустенитный сплав 06 ХН 28 МДТ толщиной45 и 20 мм. На пластинах из указанного сплава размерами 200 х 450 х 45 мм выполнялиХ-образную и Ч-образную разделку с притуплением 2 мм и симметричным углом раскрытиякромок 55+5. Сварку несущего слоя выполняли материалами аустенитно-мартенситно-феррит.ного класса (опытная порошковая проволока 30типа 06 Х 18 Г 8 диаметром 3 мм) за 8 и 4 прохода соответственно, Сварку коррозионно.стой-кого слоя выполняли электродами маркиАНВдиаметром 3 мм за 6 и 4 прохода соот.ветственно. Режимы сварки паспортные,Из сарных соединений были вырезаны мик.рошлифы (темплеты) на все сечение шва, Ме.таллографическими исследованиями не обнаруженогорячих трещин в многослойном металле шва. Коррознонные образцы (18 шт), вырезанныеа 0 из поверхностных слоев (с обеих сторон), бы. ли испытаны на склонность к межкристалитнойкоррозии по методу "В" и "Ву" (ГОСТ 603275). Ни на одном образце не выявлено склонности к МКК по двум методам испытания. В таолице приведены механические свойства металла шва в сравнении с основным металлом. Испытания подтвердили высокое качество металла шва в целом. Способ дуговой сварки обладает эначитель ной экономической эффективностью, Он позволяет резко увеличить качество сварных соединений благодаря предотвращению охрупчивания металла шва, При этом предупреждается брак и необходимость его устранения при всевозможных технологических переделах сварного оборудования (гибке, вальцовке, штамповке и т.д.)Экономическая эффективность от примене. ния предлагаемого способа сварки составляет не менее 50 тыс, руб.гол791479 Материал Предел прочности,кгс/см ОтносительУдарная .вязкость,кгс/см Уголзагиба,град. ное удлинение, % 55,0 180 24,0 18,0 48,5 180 36,8 180 21,0 Способ дутовой сварки нержавеющих сталей аустенитного класса, при котором сварку выполняют в несколько слоев, причем внешние слои выполняют коррозионно-стойким материалом, отличающийся тем,что, с целью повышения пластичности и ударной вязкости металла шва при сварке чистоаусте 32 26 2 ХЬ 2 Ь 2 Ь ЗФ 350/11 Тираж 1160 Подписное НИИПИ За ап ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Основной материал 55,8 Несущий слой шва 62,4 Коррозионно-стойкийслой шва 58,4 Формула изобретения нитных сталей, сварку внутренних слоев, являющихся несущими, выполняют аустенитно мартенситно-ферритными материалами.Источники информации, 26 принятые во внимание при экспертизе1. Каховский Н. И. Сварка высоколегированных сталей. "Техника", 19752. Авторское свидетельство СССР по заявкеЮф 2453751/25-27, кл. В 23 К 9/00, 8,11.77.