Состав сварочной проволоки

(19) (1 П ИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 РОВОЛОКИ,высокохро1 Х КОРодержа 54)(57) СОСТАВ СВАРОЧНОЙ реимущественно для сварки истых феррито-мартенситнь озиониостойких сталей, с аустенизаторовсоставляет 1,12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71 ) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт технологии химического и нефтяного аппаратостроения(56 ) 1.Авторское свидетельство СССРМ 967745, кл, В 23 К 35/30, 13.05.812. Авторское свидетельство СССРМ 537778, кл. В 23 К 35/30, 04.12,74(прототип ),4(5 ) В 23 К 35/30 С 22 С 38/5 щнй углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, железо, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения ударной вязкости и стойкости свар ного щва .,к коррозионному растрескиванию под напряжением в растворах, содержащих хлориды, состав содержит компоненты в следующем соотношении, мас,%:Углерод 0,01-0,11Кремний 0,30-0,65Марганец 14-17Хром7-20Никель 3-5Титан 0,4-0,5Железо Остальноепричем соотношение ферритизаторов уСф(,66 41ЙЛОС 4 0,5 Мо1Известна сварочная проволока 1, используемая для сварки коррозионностойких сталей, содержащая следующие компоненты, мас.%: 35Углерод 0,01-0,05Кремний О, 1-0,5Марганец 8-16Хром 24-27Никель 1,5"5,0Молибден 0,1"0,4Титан 0,20-0,55Азот 0,001-0,010Медь 0,1-0,5РЗМ 0,01-0,1045железо ОстальноеОднако при использовании данной проволоки иэ-за высокого содержания хрома метаЬл шва находясь в ферритном состоянии при температуре 50 вышее. 1150 С, обладает склонностью к быстрому необратимому росту зерен, что охрупчивает его, Поэтому при сварке стали 08 Х 13 ие удается получить высокой ударной вязко сти металла шва. Кроме того, состав1 известной проволоки не обеспечивает стойкость сварных соадиненйй к кор 40 Изобретение относится к сварке,а именно к автоматической сваркепод флюсом высокохромистых коррозионностойких сталей, в частности коррозионностойкой стали феррито-мартенситного класса типа 08 Х 13,11 рименение известных хромоникелевых аустенитных сварочных материалов, имеющих в своем составе до 20%дефицитного никеля, не обеспечивает 1 Остойкость металла шва к коррозиипод напряжением (коррозионномурастрескиванию ) в растворах, содержащих хлориды, и воздействию значительных циклических термических 15напряжений, Кроме того, наплавленныйметалл обладает недостаточной твердостью,11 рименение сварочных материалов,по составу близких к свариваемой 20стали, например проволоки маркиСвХ 13, требует для исключениявозможности образования холодныхтрещин предварительного и сопутствующего подогрева при сварке до 200- 25300 С и последующего немедленногоотпуска изделий при 670-720 С,Очто сопряжено с дополнительными энерго- и трудозатратами, технологическими трудностями и ухудшением усло- З 0вий труда сварщиков,розионному растрескиванию в хлоридсодержащих средах.Известна также сварочная проволока 12 следующего состава, мас.%:Углерод 0,02-0,10Марганец 5-20Хром 16-8Кремний 0,2-0,6Азот 0,2-0,5Церий 0,01-0,50Бор 0,)001 - 0,200Ниобий 0,2-0,4Титан 0,1-0,4Алюминий 0,1-0,7Железо ОстальноеСостав дополнительно содержит никель до 2 мас.%,Однако указанная проволока необеспечивает достаточно высокогоуровня значений ударной вязкости металла шва иэ-за упрочнения его нитридами и карбидами. Сварные соединения подвержены коррозионному растрескиванию, так как металл шва обладает стабильной аустенитнойструктурой.Цель изобретения - повышение ударной вязкости и стойкости сварногошва к корроэионному растрескиваниюпод напряжением в растворах, содержащих хлориды.Указанная цель достигаетея тем,что состав сварочной проволоки,преимущественно для сварки высокохромистых феррито-мартенситныхкоррозионностойких сталей, содержащий углерод, кремний, марганец,хром, никель, титан, железо, содержит компоненты в следующем соотношении, мас,%:Углерод 0,01-0,11Кремний 0,30-0,65Марганец 14-17Хром 17-20Никель 3-5Титан 0,4-0, 5Железо Остальноепричем соотношение ферритизаторов иС 1 И 5 Б 14 ЬаустенитовИЭОС+0,5 Мтсоставляет 1, 12-2;23.Соблюдение соотношенияСеФ 166+4 Т" 121 12-2 23Йф ЪОС+ 0,5 Мапри изготовлении проволоки предлагаемого состава позволяет получить наплавлеиный металл с ферритомартенситной структурой, обладающей0,010,3141730,465,29 0,06 0,46 15,6 18,74 0,44 60,74 УглеродКремнийМарганецХромНикельТитанЖелезо 3 11395 высокими эксплуатационными свойствами.В случае, если соотношение Со 456 +41Й ЗОСФОБМп7 5 металл шва не обладает стойкостью к коррозионному растоескиваниюСои,56 Ф 4 ТЕсли соотношение,дЙ ВОСТРО,6 Мп то металл шва, имеющий феррито-мар тенситную структуру, не обладает высокой ударной вязкостью,При содержании в составе сварочной проволоки хрома менее 17 Х ухудшается сопротивляемость швов корроэионному износу, 11 овьппение содержания хрома более 20 Х приводит к снижению вязкости и пластичности сварного шва.При выборе пределов оптимального содержания марганца в сварочной проволоке руководствовались получением феррито-мартенситной структуры металла шва, обеспечивающей стойкость сварных соединений к коррозионному растрескиванию и высокие значения ударной вязкости.Экспериментально установлено, что данные условия соблюдаются при содержании марганца в металле шва в пределах 6-7 Х, На основе указанного выше выбраны пределы содержания марганца в сварочной проволоке 14-17 Х с учетом угара и разбавления,Кремний до 0,65 Х улучшает жид 35 котекучесть металла шва, а дальнейшее повьппение его содержания приводит к образованию легкоплавких силикатов, что вызывает образование По обычной технологии производилась сварка опытных пластин из ст. 08 Х 3. Результаты испытаний сварных швов показали, что лучшие свойства дает проволока по варианту 2. горячих трещин и отрицательно влияет на механические свойства сварного соединенияДля связывания углерода и азота в тугоплавкие соединения и раскисления в состав сварочной проволоки введен титан в пределах 0,4-0,5 Х. Повышение содержания титана более 0,5 Х нежелательно в связи с отрица 4 тельным влиянием на ударную вяз кость металла шва,Никель в пределах 3-5 Х в состав проволоки введен для получения высокой ударной вязкости и пластичности металла шва, Это объясняется ,своеобразным воздействием никеля на свойства высоколегированного феррита, заключающимся в увеличении растворимости углерода. При этой снижение содержания никеля в проволоке менее ЗХ не позволяет достичь эамвтного влияния на ударную вязкость металла шва, а превышение его содержания свыше 5 Х вызывает появление в структуре некоторого количества аустенитной составляющей, снижающей коррозионную стойкость.Введение никеля в указанных пределах способствует образованию в структуре ниэкоуглеродистой мартен- ситной составляющей, сдерживающей рост ферритного зерна дроблением его мартенситными иглами, а также позволяет расширить пределы допустимого содержания углерода в металле шва.Для определения свойств металла шва и сварных соединений изготовлены три варианта сварочной проволоки, состав которых приведен в табл.1.Т а б л и ц а 1 Металл шва , полученный при сварке проволоками данного состава код флюсом 48 - ОФ - 6 имеет следующий химический состав (табл.2).1139599 Т а б л и ц а 2 Сварочная проволока Состав металла щва, % с Бм 1 сг 1 ит ( А 1 ьсе 1( Ге Ос 149 1 з 56 Оь 020 0,014 0,24 5,0 Состав 1 ное Остале 15,48 2,31 0,035 Состав 2 0,054 0,32 5,68 ноеОс- тальСостав 3 0,081 0,59 6,31 16,31 2,8 0,049 ное 0,1 0,002 0,003 0,18 Ос- таль- ное Прототип 20,08 0,47 5,22 14,5 1,1 0,017 0,11 Угол Ударная двязкостьа (при+20 фс ),Дж(смг Сварочная проволока Пределпрочности,МПа загибаград Состав 1 415 Состав 2 410 50 106 68 137 40 81 46 65 Состав 3 Прототип (2) Термообрабатка соединений после сварки не,проводилась, Металл шва показал высокую стойкость против различных видов растрескивания. Это подтверждается металлографичес 25 кими исследованиями макро- и микро- . структуры сварного соединения,Микроструктура металла шва феррито-мартенситная д незначительным количеством мелкодисперсных включений глобулярной Формы.Механические свойства металла шва приведены в табл.З.Т а б л и ц а 3 Испытание .металла на корроэионноерастрескивание производили согласно Ьотребованиям отраслевого РТМ 26-01-38-70. Для исследований применяли плос.кие образцы (ГОСТ 497-61 ), вырезанные из металла шва.Оценку склонности металла к коррозиоиному растрескиванию производили качественным методом при постоянной деформации, Деформация в образцах создавалась путем их изгибав приспособлении из инертного материала до упруго-напряженного состояния, Величина напряжений изгиба вобразцах создавалась равной 80-902от предела текучести материала, В качестве коррози.иной среды применяли раствор СаС 1 (60 вес,ч, СаС 1.2и 40 вес.ч. Н 0) Ц и 21. Дпя ускорения растрескивания добавляли 0,17хлористой ртути. Температура раствора 98 С.Все образцы испытывали одновременно в одном сосуде при полном погружении и соотношении обьема растворак поверхности образца более 20 сменана 1 см 2,Считается, что испытания хромистых нержавеющих сталей в растворах,содержащих ионы хлора, с достаточнойдостоверностью отражают Йоведениеметалла в реальных условиях, работы(например, неочищенная жидкость вкоксовой камере ).Результаты испытаний приведены втабл.4,11 1О 1 1 е 1 О а 1 Ж Н 1 а О 1 Е 0 1 н аЫа жа иа ж 1 б н 1 б ЧЯ о 1 Н и а 1 н 1 Е 1 Ж 1 ф 1 н 1 О 1 О 1 н 1 О 1 1 1Р о о (Ч Ъ 11 о1 сч1 сч а л е б М х х