Сварочная проволока

7546 АЗ СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 38 58 35/ЗО,С(57) Использование: механизированнаяэлектродуговая сварка, преимущественно,обретение относ иалам, В частности я механизирован рхравновесным со может быть испол ии изделий криог тойких никелевых ится к сварочным к сварочной провоной сварки сталей держанием азота, а ьзовано при изгоенной техники из сталей с 6 и 9 воиств сварных соматер локе дл со све также товлен хладо никел для сварки хромо- став которой вхоющих количествах 0,02 - 0,1.15 - 20 16-180,2-0,6 0,2-0,5 0,01 - 0,5 0,001 - 0,2 ее время начато производстомышленных партий сталей о класса типа 06 Х 18 АГ 12, ОЗХ 20 Г 12 АС 4, 06 Х 14 АГ 14, 4 и др. Эти стали с содержани предназначены для эамеоящих никельсодержащих о их относят к труднасваривавлам вследствие повышенной вов к пористости, вызываемой неизбежной дегазации сва. Деазотация вызывает также 0,1-0,4 0.1-0,7 Остальное. ки является е для сваркиверхравнодается искпровованилейзота о с еу ГОСУДАРСТВЕЙНОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) В настоящ во опытно-пр аустенитног ОЗХ 18 АГ 12, 06 Х 20 Г,.11 АН ем азота до О ны дорогост сталей, Однак емым матери склонности ш азотом, из-эа рочной ванны коррозионностойких высоколегированных сталей аустенитного класса со сверхравновесным содержанием азота (до 0,7%), используемых в химическЬй и нефтяной промышленности, а также хладостойких никелевых сталей, применяемых в криогенной технике, Сущность изобретения, Проволока содержит (мас.0): углерод 0,01-0,04, кремний 0,05-0,3, марганец 6 - 10, хром 19 - 25, никель 18,0 - 28,0, молибден 1 - 6; вольфрам 0,1 - 6,0, ванадий 0,01-1,0, иттрий 0,001 - 0,01, азот 0,25 - 0,65; железо - остальное. При этом содержание компонентов должно удовлетворять определенным следующим соотношениям. 3 табл. снижение. прочностныхединений.Известна проволокмарганцевых сталей, вдят компоненты в след(мас,7 ь):УглеродМарганецХромКремнийАзотЦерийБорНиобийТитанАлюминийЖелезоНедостатком этойто, что в случае использхромомарганцевых ставесным содержанием а1797546 Железо Остальное, При этом соотношение компонентов (Мп + Сг+ /)/(С + Ю); (Сг+ Мо+ ЧЧ + Ч)/(С + М 1 + ЬЛп); (С + й + Сг + Я + Я/(% + Мп) находится в следующих пределах, соответственно: 1,20-1,6;, 0,88 - 1,18; 0,86-1,12 Известно, что дополнительное введение иттрия и ванадия в высоколегированные стали с содержанием азота до 0,35% позволяет повысить их механичеокие свой. ноаустенитных сталей, состоящая изингредиентов, содержащихся в следующихколичествах (в мас.%):Углерод 0,001 - 0,03 Марганец3-9 30 ства, стойкость против образования криКремний 0,05 - 0,2 Хром15-20 : Никель 12 - 18 Молибден . 2-6 сталлизационных и подсолидусных трещин,Однако, применительно к сварке сталей; легированных азотом в сверхравновеснойконцентрации (до 0,7%), решение проблемы Вольфрам, . 1 - 6 35 достижения равнопрочности сварных соеКобальт 5 - 10 динений при сохранении высоких показатеАзот0,08-0,2 - лей вязкости и пластичности Железо . Остальное, стабильноаустенитного шва при комнатной К недостаткам этой проволоки относит- . температуре, подавление процессов порообразования в металле сварного шва, обесшвов обеспечивается в узком диапазоне печения стойкости против. образования сварочных режимов только в случае сварки . трещин повторного нагрева возможно дохромомарганцовистых сталей типа: полйительным введением иттрия и ванадия 06 Х 18 АГ 12 с содержанием азота до 0,7%, но лишь и рй выполнении указанных соотношепри этом наблюдается существенное сни ний компонентов. Предложенное техническое решениесоответствует критерию "Существенные отжение прочностных характеристик металла шва по сравнению со свойствами основного металла. При сварке встык элементов ме-; личин",поскольку никем нигде ранее не таллоконструкций с толщиной основного . Описано и не вытекает с очевидностью из свойств металла данной системы легироватехнологической прочности из-за возникнония вения подваликовых трещйн:О соответствии технического решения Целью изобретения является получениекритерию "Положительный эффект" свидеравнопрочных сварных соединений с высотельствуют данные, приведенные ниже в соОтветствующем разделе сти металла шва со стабильноауСтенитнойструктурой при комнатной температуре, . Ограничение верхних пределов содер-. предотвращение пористости, обеспечение жания углерода (0,04%) и кремния (0,3%) стойкости против образования трещин .по л позволяет снизить склонность металла вторного нагрева применительно к сварке ",. сварных швов к горячим трещинам, а также лючить возникновения пор в металле сварных швов,Известен состав сварочной проволоки для сварки высоколегированных сталей, в состав которой входят компоненты при сле дующем соотношении (мас.%):- Углерод0,07-0,11Кремний0,01-0,70 Марганец 1-2 Хром .15 17 10 Никель . 24-27 Молибден 5,5-7,0 Азот . 0,03-0,10 Алюминий0,03-0,10 Титан 0,03-0,10 15 Ванадий 0,7 - 1,1 Недостатком этой пРоволоки является то, что в случае использования ее для сварки хромомарганцевых, хромоникелевых и хромоникельмарганцевых сталей с содержанием азота свыше 0,35% металл сварных швов. склонен, к возникновению дефектов типапор,В качестве прототипа выбрана.проволока для сварки высоколегированных стабиль ся то, что получение качественных сварных 40 металла 22 мм и более наблюдается потеря 50 кими показателями вязкости и пластично гсталей, легированных азотом в сверхравновесной концентрации.Поставленная цель достигается благодаря тому, что сварочная проволока, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, вольфрам и азот, дополнительно содержит иттрий и ванадий при следующем соотношении компонентов (мас %)Углерод 0,01 - 0,04 Кремний 0,05-0,3 Марганец 6 - 10 Хром 19-25 .Никель 18,0 - 28 Молибден 1 - 6 Вольфрам 0,3 - 6 Ванадий 0.01-1 Иттрий 0,001-0,01 Азот 0,25 - 0,65в связи с необходимостью обеспечения коррозионной стойкости,Нижний предел марганца (6%) выбран из условия достаточной растворимости азота в расплаве и подавления д -феррита в высокотемпературной области термического цикла сварочной ванны, Верхний предел марганца (10%) ограничен необходимостью устранения охрупчивания швов при использовании проволоки, содержащей никель по нижнему пределу. а хром и азот - верхнему.Нижний предел хрома (19%) взят из условия стабилизации аустенита и повышения растворимости азота в жидкой фазе. Верх.- ний предел хрома (25%) ограничен необходимостью предотвращения образования сигма-фазы в шве и снижения содержания элемейтов-ферритиэаторов.Нижний предел по никелю(18,0) определен условием обеспечения стабильноаустенитной структуры в подсолидусной области при содержании элементов-ферритиэаторов по максимуму, а марганца, углерода и азота - по минимуму, Верхний предел никеля (28%) ограничивается его отрицательным влиянием на растворимость азота в расплаве.Пределы легирования по ванадию (0,01 - 1%) определялись из условия максимального растворения и связывания в нитриды выделяющегося сеерхравновесного азотаи обеспечения комплекса механических свойств сварного соединения на уровне 85-90% от свойств основного металла за счет упрочнения аустенитной матрицы мелкодисперсными включениями избыточной фазы Чй.Для компенсации неизбежной деазотации и разупрочнения металла наибольший эффект упрочнения аустенитных швов достигается при комплексном легировании ванадием, молибденом (1 - 6%) и вольфрамом (0,1 - 6%).Введение иттрия (0,001-0,01%) е сварочную проволоку и, соответственно, легирование им стабильноаустенитных швов повышает их трещиностойкость; Наличие иттрия в сварочной проволоке приводит к образованию интерметаллидных соединений с хромом, способствует формированию мелкозернистой структуры с высокими прочностными и пластическими свойствами, Легироеание иттрием металла положительно влияет на прокатываемость и процесс волочения при изготовлении сварочной проволоки.Введение азота в указанных пределах (0,25 - 0,65%) преследует цель стабилизировать аустенит и обеспечить прочность сварных швов не ниже 700-800 МПа, 30 мм. Сварка производилась встык без раэ 35 делки кромок двухсторонним швом на по 40 швов к образованию трещин повторного нагрева проводили с помощью испытаний ме 50 55 5 10 15 20 25 Исследованиями, проведенными в институте, и практикой работ по сварке высоко- азотистых сталей установлено, что пористость отсутствует в швах, выполненных проволоками с сочетанием Сгвкв. = 21 - 28: Мэкв. = 23-26. Сгвкв и Мвкв. - рассчитывали по общепринятой методике. Эквивалентное содержание Сг и Ю заявляемой проволоки соответственно составляет; Сгвкв. = 27; Ювкв. =26,В результате проведенных исследований авторами определены следующие соотношения легирующих элементов: (Мп + Сг+ /)/(С + М ) = 1,20 - 1,66 - из условия обеспечения максимальной растворимости азота в металле,шва данной системы легирования;(Сг+ Мо+ В/+ Ч)/(С+ М + Мп) = 0,88-1,18 - иэ условия получения беспористых швов при сварке высокоаэотистых сталей;. (С+ М + Сг+ И/+ Я/(% + Мп) = 0,86-1,12 - из условия получения равнопрочного сварного соединения.Для оценки качества и свойств предлагаемых составов сварочной проволоки в сравнении с запредельными составами и составом-прототипом были выплавлены в индукционной печи экспериментальные 7-килограммовые плавки, химсостав которых приведен в табл,1, Иэ полученной стали изготавливали проволоку диаметром 3 мм и применяли ее для автоматической сварки под флюсом АНКМУ сталей 06 Х 18 АГ 12(содержание азота 0,3-0,7:%) толщиной 6 - 7 гонной энергии 750 КДж/м. Качество швовопределяли радиографическим контролем иоценивали по ГОСТ 7512-82;Изучение склойности металла сварных талла швов по методике Варестрейн., Оценка производилась по двум параметрам: средней длине трещины и ширине зоны растрескивания.Металл сварных швов, выполненных проволоками заявляемого состава, обладает уровнем механических свойств не ниже, чем у основного металла (табл.2). Швы, выполненные проволокой-прототипом, имеют удовлетворительные прочностные характеристики, но недопустимую пористость. Запредельным составам проволок (600, 601,620) соответствует высокая степень пористости металла сварных швов, существенное снижение характеристик пластичности по сравнению со свойствами основного металла, а также низкая стойкость против образования трещин повторного нагрева при1797546 Сварочная проволока заявляемого состава может найти применение на заводах химического и нефтяного машиностроения для изготовления ответственного оборудования из сталей, содержащих повышенное или сверхравновесное содержание азота. при атом соотношение компонентов (Мп + Сг + /)7 т(С+ В); (Сг + Мо + В/ + Я/(С + Ю+ Мл); (С + М + Сг+ Ю + Ч)/(% + Мп) находится в следующих пределах соответственно: 1,20-1,66; 0,88 - 1,18; 0,86 - 1,12,Таблмпа 1 Хмеческна состав мсслелоеаннмп проволок к ров, насАСо О Т ИгЕе0,08-0,20 леона ооемомемме коеонгг3 Проел.амп 0001-0030низкой степени деформации 1,0-2,507табл,З). Испытания на ММК по методу АМ показали отсутствие межкристаллитной корро зии во всех испытанных швах,Формула изобретения Сварочная проволока для дуговой сварки, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, вольфрам, азот, железо, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью получения равнопрочных сварных . соединений с высокими показателями вязкости и пластичности металла шва со стабильноаустенитной структурой п ри комнатной температуре, предотвращения пористостй, обеспечения стойкости против образования трещин повторного нагрева применительно к сварке сталей, легированных азотом в сверхравновесной концентрации, ее состав дополнительно содержит иттрий и ванадий при следующем соотношении компонентов, мэс. : УглеродКремнийМарганецХромНикельМолибденВольфрамВанадийИттрийАзотЖелезо 0,01 - 0,04 0,05 - 0,3 6 - 10 19 - 25 18,0 - 28 1 - 6 0,1 - 6 0,01 - 1 0,001 - 0,01 0,25.-0.65 Остальное10 1797546 Таблица 2 Результаты механических испытаний металла сварных ввов выполненных проволоками исследуемых составов на стали 06 Х 18 АГТ 2 е гтИеханические свойства металла вваМ Фа . 82 ЕС 7,Ийа И 7 жlмаФ е Качествовва поГОСТ7512-82балл Содержание азота в основном металле Иаркировка проволоки 0,2ИПа Прототип 6-2 6-1 500 Б6-3 501 6-3 Б824 Б6-3 825 6 "3 Б600 6-1 Б"1 601 6-3 6-3 620 6-2 6-2 О р и и е ч а н и е. еБ- недопустимые дефекты;.6-2 - наличие допустиах дефектов;Б- отсутствие дефектов Таблица 3 Результаты испытаний на,склонность к образованиютрещин повторного нагрева исследуемых материалов (по методу Варестрейн)Составитель В;Пес ехред М.Моргента ор С.Кулакова в Корректор Н;Гунько Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4/5 аказ 661 ВНИИ ий комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Производственно-издат 0,3 0,7 0,3 0,7 0,30,7 0,3 0,7 0,3 О,7 0,3 07 0,3 0,7 0,3 О,7 400 650 480 700 50 а 710 480 732 500 720 380 580 480 720 500 730 700 33890 3762 30890 14780 30880 4720 28901 12750 32856 12700 . 24800 19720 18880 9780 19890 9 486