Патент на изобретение №2253556
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СВАРОЧНАЯ ПРОВОЛОКА
(57) Реферат:
Изобретение может быть использовано при сварке металлоконструкций, работающих под давлением и при коррозионном воздействии среды при температурах от минус 100°С до плюс 450°С. Сварочная проволока выполнена из стали, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,03-0,10, кремний 0,05-0,60, хром 0,01-0,30, марганец 0,50-1,40, никель 0,30-1,80, молибден 0,001-0,35, ванадий 0,01-0,10, алюминий 0,01-0,05, кальций 0,001-0,005, титан 0,001-0,05, медь 0,01-0,50, азот 0,001-0,012, мышьяк 0,0005-0,008, сера 0,0005-0,015, фосфор 0,001-0,015, железо – остальное. Сварочная проволока обеспечивает повышение ударной вязкости сварного шва при отрицательных температурах и увеличение стойкости против охрупчивания в среде сероводорода в сочетании с необходимой прочностью. Для получения равномерной структуры металла шва содержание фосфора связано с суммарным содержанием марганца и никеля заданным соотношением. 2 табл.
Изобретение относится к дуговой сварке плавлением, в частности к стальной сварочной проволоке, предназначенной для сварки нефте-, газо- и продуктопроводов, сосудов давления, цистерн, элементов кузовов железнодорожных вагонов, морских платформ и других металлоконструкций, работающих под давлением и при коррозионном воздействии среды, различной техники и ее элементов при температурах от минус 100°С до плюс 450°С. Известна сварочная проволока [ОСТ 108.300.02-86], содержащая, мас.%: углерод 0,07-0,12 кремний 0,15-0,45 марганец 0,50-1,10 никель 1,9-2,20 молибден 0,40-0,70 ванадий 0,02-0,08 хром не более 0,30 медь не более 0,20 азот не более 0,008 мышьяк не более 0,008 сера не более 0,020 фосфор не более 0,020 железо – остальное. Однако сварка с использованием известной проволоки не позволяет обеспечить необходимые характеристики металла шва: пластичность и вязкость, сопротивление хрупкому и усталостному разрушению, а также сопротивление коррозионному растрескиванию в среде сероводорода. Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является сварочная проволока по патенту RU 2148674 С1, 10.05.2000, содержащая, мас.%: углерод 0,04-0,06 кремний не более 0,20 марганец 1,1-1,5 хром не более 0,10 никель 1,7-1,9 молибден не более 0,08 медь не более 0,15 сера не более 0,006 фосфор не более 0,008 титан 0,05-0,12 алюминий не более 0,04 ванадий не более 0,03 мышьяк не более 0,005 азот не более 0,008 кислород не более 0,004 железо – остальное. Использование данной проволоки также не позволяет получить необходимые характеристики сварного шва при сварке металлоконструкций, работающих в агрессивной среде под давлением. Техническим результатом данного изобретения является повышение ударной вязкости сварного шва при отрицательных температурах, увеличение стойкости против охрупчивания в среде сероводорода в сочетании с необходимой прочностью. Технический результат достигается тем, что сварочная проволока, выполненная из стали, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, молибден, ванадий, хром, медь, азот, мышьяк, серу, фосфор, железо, алюминий и титан, дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,03-0,10 кремний 0,05-0,60 хром 0,01-0,30 марганец 0,50-1,40 никель 0,30-1,80 молибден 0,001-0,35 ванадий 0,01-0,10 алюминий 0,01-0,05 кальций 0,001-0,005 титан 0,001-0,05 медь 0,01-0,50 азот 0,001-0,012 мышьяк 0,0005-0,008 сера 0,0005-0,015 фосфор 0,001-0,015 железо остальное. При этом концентрация фосфора связана с суммарным содержанием марганца и никеля следующим соотношением: P(2Ni+Mn)<0,04 Алюминий, кальций и титан в заявленных пределах введены в металл сварочной проволоки в оптимизированных соотношениях как комплекс раскисляющих и модифицирующих добавок, повышающих ударную вязкость металла шва при отрицательных температурах. Экспериментальным путем установлено, что для получения равномерной и без сегрегации структуры металла шва с повышенными значениями пластичности, вязкости при высоком сопротивлении коррозионному воздействию необходимо обеспечить выполнение следующей зависимости: P(2Ni+Mn)<0,04, где Р – содержание фосфора, мас.%; Mn – содержание марганца, мас.%; Ni – содержание никеля, мас.%. Для изготовления опытных вариантов сварочных проволок с различным содержанием вредных примесей использовали специально подобранные сочетания шихтовых материалов с максимальными и минимальными концентрациями серы, фосфора, мышьяка. Содержание остальных элементов: активных раскислителей (алюминия, титана, кальция, кремния) и легирующих (марганец, никель, хром, молибден, ванадий) варьировали введением по расчету присадок перед окончанием плавки. Выплавленный в индукционной печи металл восьми плавок разливали в слитки массой по 50 кг. Слитки ковали для получения заготовок размером 40×40×2500 мм для горячей прокатки на круг диаметром 8,0 мм. После очистки поверхности катанки от окалины и ржавчины волочением вхолодную получили проволоку диметром 6,0 мм. Наклеп проволоки сняли термической обработкой в проходной печи. При дальнейшем холодном волочении проволок на диаметр 4,0 мм величину деформации после термической обработки выбирали, исходя из требования ГОСТ 2246, – предел прочности металла сварочной проволоки Изготовленные опытные проволоки использовали для автоматической сварки под флюсом проб размером 12×450×250 мм из проката низколегированной стали 06Г2ФБАА. Свариваемые кромки проб проката механически обработали под сварку для получения односторонней V-образной разделки с углом раскрытия 90°. Сварку проб выполняли опытными проволоками в два прохода с использованием малоактивного керамического флюса ФЦ-37. Механические свойства металла швов определяли в состоянии после сварки. Химический состав образцов сварочной проволоки и результаты испытаний механических свойств сварных швов, полученных данными проволокам, приведены соответственно в таблицах 1 и 2. На основании результатов испытаний можно констатировать, что для получения оптимальной структуры шва с минимальной сегрегационной неоднородностью, высоких значений пластичности (относительное удлинение) и ударной вязкости при отрицательных температурах, а также удовлетворительной коррозионной стойкости в среде сероводорода необходимо использовать сварочную проволоку предложенного состава, учитывая соотношение, указанное в формуле изобретения. Так, например, в вариантах 2, 4, 5, 6, где соотношение больше 0,04, наблюдается понижение значения пластичности и ударной вязкости. В вариантах 1, 3, 7, 8 соотношение Р(Mn+2Ni) менее 0,04 и это приводит к существенному повышению ударной вязкости при отрицательных температурах и пластичности.
Формула изобретения
Сварочная проволока, выполненная из стали, содержащей углерод, кремний, марганец, никель, молибден, ванадий, хром, медь, алюминий, титан, азот, мышьяк, серу, фосфор и железо, отличающаяся тем, что сталь дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 0,03-0,10 Кремний 0,05-0,60 Хром 0,01-0,30 Марганец 0,50-1,40 Никель 0,30-1,80 Молибден 0,001-0,35 Ванадий 0,01-0,10 Алюминий 0,01-0,05 Кальций 0,001-0,005 Титан 0,001-0,05 Медь 0,01-0,50 Азот 0,001-0,012 Мышьяк 0,0005-0,008 Сера 0,0005-0,015 Фосфор 0,001-0,015 Железо Остальное при этом содержание фосфора связано с суммарным содержанием марганца и никеля следующим соотношением: P(2Ni+Mn)<0,04, где Р, Ni и Mn – содержание соответствующих компонентов в мас.%.
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 11.06.2006
Извещение опубликовано: 10.06.2007 БИ: 16/2007
NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.07.2010
Извещение опубликовано: 20.07.2010 БИ: 20/2010
TK4A Поправки к публикациям сведений об изобретениях в бюллетенях “Изобретения (заявки и патенты)” и “Изобретения. Полезные модели”
Напечатано: Дата прекращения действия патента: 11.06.2006
Следует читать: Дата прекращения действия патента: 11.06.2008
Номер и год публикации бюллетеня: 16-2007
Код раздела: MM4A
Извещение опубликовано: 20.07.2010 БИ: 20/2010
|
||||||||||||||||||||||||||
882 МПа (90 кг/мм2).
