Состав сварочной проволоки

(51) В 23 К 35 30".6 . 2 С 38 5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ М. зот, нец угле ний, ч а пов ноу шва сле р ышения окстойчивоссоставдующем соуглеродАзот Хром Никель Коемни Маргак Железо УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙИ ОТКРЫТИИ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) преимущес зионносто Бюл. 9 бда и Н.И.Давидчук042,2(088.8)ское.свидетельство СССРВ 23 К 35/30, 1977.ое свидетельство СССРВ 23 К 35/30,18,0876 СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ,твенно для сварки корройких сталей, содержащий хром, никель, коемжелезо, о т л ия тем, что, с цельюлиностойкости и трещии металла. сварногоодержит компоненты втношении, мас.Ъ:0,002-0,020,002-0,01530,0-35,01,2-2,22,0-3,04,0-6,0Остальное35 50 60 Изобретение относится к сварочным материалам, конкретно к составу присадочной проволоки, предназначенной для сварки химическойаппаратуры с особыми требованиямисопротивляемости воздействию высоких температур.Известен состав сварочной проволоки (,13, содержащий следующие компоненты, мас.:Углерод 0,002-0,02Азот 0,002-0,015Хром 20-27Молибден 1-3,8Лантан 0,4-0,8Никель 1-ЗНиобий 0,2-0,4Железо ОстальноеОднако несмотря на достаточно высокие механические свойства выполненных швов, последние не обладаюттребуемой окалиностойкостью поитемпературах 1100-1200 С, наиболееочасто встречающихся в эксплуатациипиролизных химических установок,Также известен состав сварочной проволоки 2 3, преимущественнодля сварки коррозионностойких сталей, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.:Углерод 0,001-0,2Кремний 3,5-5,5Марганец 015-2Хром 27-30Никель 10-13Медь 0,5-2Азот 0,05-0,35Железо ОстальноеИспользование указанного состава не позволяет получить свальнойшов, обладающий требуемой окалиностойкостью и трещиноустойчивостью,Цель изобретения - повышениеокалиностойкости и трещиноустойчивости металла сварного шва.Цля достижения поставленной цели состав сварочной проволоки преимущественно для сварки коррозионностойких сталей, содержащий углерод, азот, хром, никель, кремний,марганец, железо, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.:Углерод 0,002-0,02Азот 0,002-0,015Хром 30,0-35,0Никель 1,2-2,2Кремний 2,0-3,0Марганец 4,0-8,0Железо ОстальноеВведение компонентов (азота и углерода), являющихся неизбежными при оеальном производстве сварочной проволоки, в целом ухудшает механические свойства металла шва, Однако из-эа отсутствия шихтовых материалов и надежной технологии изготовления достичь содержания углерода и азота в составе проволоки каждого менее 0,002 практически невозможно. В то же время содержание их соответственно выше 0,02 и 0,015 приводит к выраженному уменьшению трещиноустойчивости.Хром вводится в проволоку по прямому назначению - для придания требуемой окалиностойкости. Вместе с тем концентрация его откорректирована с учетом оптимального проявления на окалиностойкость сварного шва. Так, в случае легирования проволоки менее 30 хрома (при любом предлагаемом соотношении остальных компонентов) достичь удовлетворитель. ной жаростойкости при 1200 оС у наплавленного металла не представляется возможным. В то же время содержание его свыше 35, не оказывая дальнейшего положительного влияния на рассматриваемый показатель качества, обуславливает снижение и, как следствие, тоещиноустойчивости.Никель относится к компонентам, вводимым по прямому назначению для улучшения вязкости и сопротив,ляемости хрупкому разрушению, Тем не менее в предлагаемом составе сварочной проволоки концентрации его также изменены, что связано со следующими экспериментально установленными Фактами. Во-пеовых, при легировании проволоки менее 1,2 никеля, например 1,0, заваренные ею под полюсом швы, проявляют низкую трещиноустойчивость и обладают неудовлетворительными механическими свойствами (пластичностью). Во-вторых, превышение никеля против 2,5 вызывает образование в структуре наплавленного металла остаточного аустенита, приводящего к резкому снижению окалиностойкости вследствие выраженной неоднородности распределения легирующих элементов в составляющйх гетерогенной структурыаустените и йеррите.Кремний и марганец - компоненты, которые придают проволоке тоебуемые свойства, металла шва, так как обуславливаютдискретное изменение его окалиностойкости и трещиноустойчивости. Для количественной оценки воз- . действия этих элементов испытанияМ подвергают ряд составов, в которых конйентрацию кремния и марганца изме. няют соответственно в пределах 1-4 и 2-8, а содержание прочих элементов назначают согласно установленным поеделам. Одновременно с этим испытаниям подвергают также и ряд известных составов.Все эксперименты проводят с привлечением образцов из наиболее характерной для жаростойкой химаппаратуры стали 08 Х 23 С 2 Р, Сварку проволоками всех составов выполняют на1073050 Содержание компонентов,Состав Р си Га ИЬ Сг И 1 Мо Аналог 0,2 0,4 0,2 0,002 0,002 20 0,4 0,8 3,8 0,4 0,015 27 0,02 Предлагаемые 3,0 2,0 0,015 28 0,015 370,010 33 0,01 3,0 2,0 0,01 2,0 1,0 0,02 0,02 3,0 2,8 0,010 350,011 340,012 300,013 350,011 33 2,8 2,0 0,02 3,0 2,2 0,02 0,01 1,2 4,0 2,2 0,02 10 2,0 1,2 0,002 0,002 30 3,0 2,2 0,015 35 0,02 12 стандартном оборудовании и режимах под серийным флюсом АН, а также в среде углекислого газа.Наилучшими свойствами (окалиностойкостью и трещиноустойчивостью) обладают сварные швы, выполненные .проволокой с содержанием 2,8 кремния, 5,5 марганца и остальных ингредиентов в предлагаемых пределах. Пои этом положительное воздействие указанных компонентов проявляется лишь при условии совместного их введения в состав предлагаемой проволоки. Так, при легировании предлагаемой проволоки (при содержании никеля 3,0, кремния 2,2 и хоома 30), выполненные под флюсом и в углекислом газе швы хотя и обладают наиболее высокой окалиностойкостью, однако отличаются весьма низкой пластичностью и сопротивляемостью хрупкому разрушению, что обуславливает появление в них трещин при сварке.С другой стороны, легирование проволокой, содержащей только 6 марганца (при содержании 1,2 никеля и 35 хрома - состав 9), непозволяет достичь требуемой окалиностойкости сварных швов, хотя иотмечается их достаточно высокие5 пластичность и трещиноустойчивость,связанная с наличием в структуреостаточного аустенита. Совместноевведение в предлагаемый состав менее 2 кремния и 4 марганца мало1 О сказывается на окалиностойкости итрещиноустойчивости, выполненныхпод флюсом и в углекислом газе сварных швах; превышение же этих компонентов соответственно выше 3 и 6не приводит к дальнейшему улучшению требуемых свойств и в отдельных случаях может отрицательносказаться на трещиноустойчивости ижаростойкости, По этой причинеО (пределы содержания кремния и марганца в составе проволоки ограниченыдо 2-3 и 4-6,В таблице приведены состав сварочной проволоки и свойства сварного шва.1073050 Продолжение таблицы Содержание компонен тов,ВСвойства шва при Состав ю ф сварке под флюсом сварке в углекислом газе Предельнаяокалиностойкость,ОтносиАналог 860 Остальное 820 0,41 0,37 920 0,26 900 0,33 Предлагаемые 0,23 5,0 960 0,21 1000 1250 0,01 1280 5,0 0,009 0,009 1180 0,008 1200 6,0 0,42 940 5,0 0,39 960 1260 0,39 0,40 1270 5,5 0,012 1230 0,008 1250 0,51 920 0,52 940 6,0 0,05 970 0,07 980 2,0 0 27 1150 0,24 1180 4,0 0,39 1210 0,32 1220 6,0 12 П р и м е ч а н и е. Предельную окалиностойкость выявляют гравиметрическим методом, а за показатель ее принимали максимальное значение температуры, вызывающей резкое изменение коррозионной стойкости (изменение веса образца) Относительную трещиноустойчивость оценивают испытаниями на деформационный параметр - при значениях его менее 0,01 мм сварные швы имели трещины. кремния и марганца состоит в образовании поверхностных пленок требуемого, с точки зрения окалиностойкости, состава, имеющих хоробрую адгеОптимальными являются составы 7, 11 и 12.Предполагаемый механизм благоприятного совместного воздействия тельнаятрещиноустойчивость,мм Предельная окалиностййкость, С Относительная трещино- устойчивость,ммЗаказ 260/12 Тираж 1037 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зию с металлом и способствующих подавлению нежелательных диффузионныхпроцессов, а также повышению показателей вязкости высоколегированного феррита. Предлагаемый состав проволоки в отличие от базового объекта, в качестве которого принят аналог, позволяет достичь требуемые окалиностойкость и трещиноустойчивость швов при сварке особоокалиностойких ферритных сталей год флюсом и в среде углекислого газа. Предлагаемый состав проволоки отличается простотой в производстве и использовании; он может применяться вовсех отраслях машиностроения, из-.готавливающих сварные конструкциииз окалиностойких сталей. Экономи ческий эффект от внедрения предлагаемого состава проволоки составляет ориентировочно.5-6 руб/кг наплавленного металла, что достигается эа счет отказа от использования 10 для сварки ранее рекомендуемых инертных газов, повьыения на 10-15 производительности работ и улучшениятрещиноустойчивости и окалиностойкости,