Патент на изобретение №2261161
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ
(57) Реферат:
Изобретение может быть использовано для сварки высококремнистых сталей аустенитного класса внутриреакторного оборудования, работающих при высокой температуре в контакте с жидкометаллическими теплоносителями на основе свинца. Проволока содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,005-0,030, кремний 1,60-2,40, марганец 1,00-2,00, хром 15,00-17,00, никель 10,00-13,00, вольфрам 1,20-2,00, титан 0,20-0,60, цирконий 0,06-0,18, железо – остальное. Отношение суммарного содержания титана и циркония к содержанию углерода должно быть больше или равно 22. Указанный состав обеспечивает повышение длительной и технологической прочности, снижение склонности к тепловому охрупчиванию металла шва. 3 табл.
Изобретение относится к металлургии сложнолегированных сварочных материалов, используемых в ядерной энергетике, для сварки высококремнистых сталей аустенитного класса внутриреакторного оборудования, работающего при высокой температуре в контакте с жидкометаллическими теплоносителями на основе свинца. Наиболее близкой по составу ингредиентов и назначению к предлагаемой сварочной проволоке является сварочная проволока марки Св-08Х14Н9С3Б (ЭП-305) по ТУ 14-1-1890-76, содержащаяся в мас.%:
Указанная сварочная проволока обладает высокими механическими и коррозионными свойствами. Однако имеет недостаточно высокую длительную и технологическую прочность, а также повышенную склонность к тепловому охрупчиванию металла шва после длительных выдержек при 500 и 550°С. Техническим результатом изобретения является повышение длительной прочности, снижение склонности к тепловому охрупчиванию металла шва и повышение технологической прочности. Поставленный технический результат достигается за счет того, что в сварочную проволоку, содержащую углерод, кремний, марганец, хром, никель и железо, дополнительно введены вольфрам, титан и цирконий при следующем соотношении компонентов в мас.%:
При этом отношение суммарного содержания титана и циркония к содержанию углерода должно быть больше или равно 22 За счет снижения содержания углерода и кремния, введения регламентированного количества титана и циркония достигается уменьшение склонности к тепловому охрупчиванию при длительных тепловых выдержках при температурах 500-550°С. Цирконий и титан связывают углерод в термически стойкие карбиды. При этом наиболее полное связывание растворенного углерода достигается при отношении суммарного содержания титана и циркония к общему содержанию углерода более Увеличение содержания вольфрама способствует повышению длительной прочности стали за счет упрочнения твердого раствора и выделения мелкодисперсной фазы Лавеса, а также увеличивает стойкость к образованию горячих трещин при сварке. Увеличение содержания никеля произведено для обеспечения необходимого содержания феррита в двухфазной структуре металла сварного шва при заданном химическом составе, что улучшает стойкость к образованию горячих трещин при сварке. Авторами были выплавлены в вакуумно-индукционных печах три слитка заявляемого и один известного составов (табл. 1), проведена горячая пластическая обработка, включая ковку, прокатку и волочение, в результате чего получена проволока диаметром 2,0; 3,0; 4,0 и 5,0 мм и осуществлена ручная аргонодуговая сварка с использованием этой проволоки пластин толщиной до 40 мм стали ЭП-302. Из сварных соединений были изготовлены образцы для испытаний на длительную прочность, ударный изгиб с надрезом по металлу шва, макро- и микрошлифы. Склонность металла шва к тепловому охрупчиванию определялась по изменению ударной вязкости (KCV, Дж/см2) при комнатной температуре испытания после длительных (до 10000 часов) выдержек при температурах 500 и 550°С. Технологическая прочность определялась по отсутствию горячих трещин в металле шва, оцениваемую при радиографическом и капиллярном контроле сварных соединений и металлографических исследованиях. Результаты испытаний (табл. 2 и 3) подтверждают, что заявляемый состав сварочной проволоки превосходит известную по стойкости к тепловому охрупчиванию и длительной прочности, а также технологической прочности. Радиографический контроль, дефектоскопия и металлографические исследования не выявили наличия в металле шва горячих трещин, микротрещин. В связи с этим заявляемая проволока может быть использована для сварки деталей толщиной более 8 мм в отличие от известной проволоки ЭП305, которая допускается для сварки стали ЭП302 толщиной не более 8 мм (РД5.9633-75. Основные положения. «Сварка конструкций специальных судовых энергетических установок из стали аустенитного и перлитного классов и железоникелевых сплавов»). Ожидаемый технико-экономический эффект от использования предлагаемой выразится в увеличении срока службы оборудования атомных энергетических установок за счет повышения длительной прочности, более высокой стойкости металла шва к тепловому охрупчиванию и уменьшению затрат при марочных работах в связи с упрощением технологии сварки.
В таблице приведены усредненные значения испытаний трех образцов на точку.
Примечание: Испытания на длительную прочность проводили на базе 10 тыс. ч.
Формула изобретения
Состав сварочной проволоки, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вольфрам, титан и цирконий при следующем соотношении элементов, мас.%:
при этом отношение суммарного содержания титана и циркония к содержанию углерода должно быть больше или равно 22.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
