Патент на изобретение №2153410

(54) СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к сварочным материалам. Состав сварочной проволоки для выполнения корневого слоя шва при сварке конструкций из коррозионно-стойкой мартенситной стали повышенной прочности содержит следующие компоненты, мас.%: углерод до 0,3, хром 14,0 – 15,0, никель 8,0 – 10,0, молибден 1,8 – 2,2, кремний 1,3 – 1,7, марганец до 0,7, железо остальное. Состав позволяет сваривать корневой слой шва из коррозионно-стойких сталей без образования трещин.

Изобретение относится к области сварки, в частности к сварочным материалам для сварки конструкций из коррозионно-стойких мартенситных сталей повышенной прочности, работающих в условиях глубокого холода.

Известно применение для сталей мартенситного класса различных марок сварочной проволоки, например Св-08Х14ГТН, Св-12Х13, Св-08Х18Н2ГТ и других [1, стр. 175].

Однако при сварке конструкций из коррозионно-стойкой стали 03Х12Н10МТ (ВНС-25), в структуре которой не содержится -феррита, благодаря чему сталь имеет высокую вязкость и обладает повышенной работоспособностью при криогенных температурах, имеется вероятность образования горячих трещин в сварных швах, особенно при выполнении корневого слоя, поскольку отсутствие -феррита неблагоприятно сказывается на свариваемости, сопротивляемости образованию горячих трещин [1, стр.161].

Имеется большое количество литературных данных о взаимосвязи между стойкостью сварных швов против образования горячих трещин и их микроструктурой. Так, известно, что однофазные швы значительно более подвержены горячим трещинам, чем двухфазные, в которых содержится – феррита 3 – 8%. Двухфазные швы более стойки против образования горячих трещин, чем однофазные, поскольку совместная кристаллизация двух фаз приводит к изменению строения шва, замене грубой транскристаллитной структуры дезориентированной структурой с развитой поверхностью кристаллитов и значительной протяженностью их границ [2, 3, 4, 5].

Склонность стали ВНС-25 к образованию горячих трещин характеризуется низкими значениями критической скорости деформации (A_кр = 0,8 – 2,2 мм/мин ) – методика МВТУ имени Баумана. Поэтому качественные сварные соединения из стали BHС-25, выполненные без присадочного материала, возможны только для ненапряженных конструкций с малой толщиной свариваемых материалов ( 2,5 мм).

При сварке конструкций больших толщин с напряженными замкнутыми контурами из стали ВНС-25 возникает вероятность образования трещин, особенно при выполнении корневого слоя шва, где содержится пониженное количество -феррита в металле шва.

Задачей изобретения является создание состава сварочной проволоки, позволяющей сваривать корневой слой шва конструкций из стали ВНС-25 без образования трещин.

Для решения поставленной задачи предлагается состав сварочной проволоки, содержащей углерод, хром, никель, молибден, кремний, марганец и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод – До 0,3
Хром – 14,0 – 15,0
Никель – 8,0 – 10,0
Молибден – 1,8 – 2,2
Кремний – 1,3 – 1,7
Марганец – До 0,7
Железо – Остальное
Сварочная проволока данного состава содержит повышенное по сравнению со сталью ВНС-25 количество элементов ферритолизаторов, молибдена 1,8 – 2,2 и кремния 1,3 – 1,7, что позволяет получить в металле шва двухфазную ферритную структуру с содержанием -феррита в количестве 4,0 – 5,0, а содержание хрома в количестве 14,0 – 15,0 обеспечивает отсутствие трещин в корневом слое шва.

Пример.

Для определения необходимого минимального количества хрома в проволоке для сварки корневого слоя было проведено определение A_кр при сварке стали ВНС-25 проволокой Св-03Х12Н9М2С-ВИ [6], содержащей хрома 12, марганца 0,7, молибдена 2,0 мас.%, на поверхность которой гальваническим способом наносился хром в различном количестве. Дополнительно проводился контроль на отсутствие трещин в корневом слое шва при сварке реальных конструкций из стали ВНС-25 проволокой Св-03Х12Н9М2С-ВИ с разным весовым процентом нанесенного гальваническим способом хрома. В результате установлено, что минимальное содержание хрома в составе сварочной проволоки, которое гарантирует отсутствие трещин в корневом слое шва, составляет 14,0 – 15,0. При таком количестве хрома в проволоке при сварке сталей ВНС- 25 A_кр составляет 6,0 – 6,2 мм/мин. Механические свойства сварных соединений из стали ВНС-25, в которых корневой слой выполнен проволокой указанного состава, составляют:
⁺_в²⁰= 97,8-101,1 кгс/мм², a₁₁⁺²⁰ = 7,3 – 14,4 кгм/см²,
^–_в¹⁹⁶= 141,2-142,0 кгс/мм², a₁₁^-196 = 5,2 – 9,8 кгм/см².

Дальнейшее повышение содержания хрома приводит к снижению a₁₁^-196 до 2,5 кгм/см², что снижает надежность сварных конструкций, эксплуатируемых при криогенных температурах из-за опасности хрупкого разрушения.

Источники информации
1. “Сварка в машиностроении” под редакцией А.И.Акулова, т. 2. М., Машиностроение, 1978.

2. Б. И. Медовар “Сварка жаропрочных аустенитных сталей и сплавов”, М., Машиностроение, 1966.

3. Г.Л.Петров и др. “Сварка жаропрочных нержавеющих сталей”, М., Машгиз, 1963.

4. Г.И.Погодин-Алексеев “Теория сварочных процессов”, М., Машгиз, 1950.

5. Н.И.Каховский “Сварка нержавеющих сталей”, Киев, Техника. 1968.

6. ТУ 14-1-3013-80.

Формула изобретения

Состав сварочной проволоки для выполнения корневого слоя шва при сварке конструкций из коррозионно-стойкой мартенситной стали повышенной прочности, характеризующийся тем, что он содержит углерод, хром, никель, молибден, кремний, марганец и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод – До 0,3
Хром – 14,0 – 15,0
Никель – 8,0 – 10,0
Молибден – 1,8 – 2,2
Кремний – 1,3 – 1,7
Марганец – До 0,7
Железо – Остальное