Патент на изобретение №2302326
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ СВАРКИ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ СТАЛЕЙ И ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ НА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ
(57) Реферат:
Изобретение относится к сложнолегированным жаропрочным сплавам на никелевой основе для сварки коррозионно-стойких аустенитных сталей и жаропрочных сплавов на никелевой основе. Состав сварочной проволоки содержит компоненты, мас.%: углерод 0,005-0,03, кремний 0,10-0,30, марганец 1,8-6,5, хром 18,0-22,0, ниобий 2,0-3,5, молибден 3,0-6,0, вольфрам 0,8-3,0, кальций 0,001-0,1, магний 0,001-0,1, иттрий 0,005-0,1, церий 0,005-0,1, никель и примеси – остальное. Суммарное содержание кальция, иттрия, церия и магния должно быть меньше или равно 0,15. Суммарное содержание марганца, молибдена и вольфрама должно быть в пределах 7,5-13,0. Отношение содержания ниобия к содержанию углерода больше или равно 100. Снижается склонность металла шва к тепловому охрупчиванию, образованию горячих трещин при длительной эксплуатации в интервале температур 550-750°С и к межкристаллитной коррозии. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к металлургии сложнолегированных жаропрочных сплавов на никелевой основе, содержащих в качестве основных легирующих элементов хром, марганец, молибден, вольфрам, ниобий и используемых в энергетике, машиностроении и в других отраслях промышленности для сварки коррозионно-стойких аустенитных сталей и жаропрочных сплавов на никелевой основе, работающих соответственно в морской воде, воде и паре высоких параметров при температуре до 350°С, а также в среде газовых теплоносителей с низким окислительным потенциалом при температурах 500-950°С. Известен состав сварочной проволоки на никелевой основе 06Х15Н60М15, содержащий в мас.% С Наиболее близким по технической сущности и составу компонентов является состав сварочной проволоки, содержащий:
при этом содержание примесей следующее: железо 0,2-0,5 мас.%. (SU №780374 А1, В23К 35/30, публ. 07.04.1990 г.). Металл шва, выполненный известным составом сварочной проволоки, обладает высокими прочностными свойствами и стойкостью к коррозионному растрескиванию в морской воде и воде высоких параметров. Однако он имеет повышенную склонность к образованию горячих трещин, тепловому охрупчиванию при длительной эксплуатации в интервале температур 550-750°С и межкристаллитной коррозии. Техническим результатом изобретения является снижение склонности металла шва к тепловому охрупчиванию, образованию горячих трещин при длительной эксплуатации в интервале температур 550-750°С и к межкристаллитной коррозии. Технический результат достигается за счет того, что в сварочную проволоку, содержащую углерод, кремний, марганец, хром, молибден, вольфрам, ниобий, магний, иттрий и никель, согласно изобретению он дополнительно содержит кальций и церий при следующем соотношении компонентов в мас.%:
при этом: суммарное содержание кальция, иттрия, церия и магния должно быть меньше или равно 0,15 (Са+I+Ce+Mg) суммарное содержание марганца, молибдена и вольфрама должно быть в пределах 7,5-13,0 (Mn+Mo+W)=7,5-13,0, отношение содержания ниобия к содержанию углерода должно быть больше или равно 100 (Nb/C а содержание примесных элементов железа, алюминия, серы и фосфора не должно превышать следующих значений, мас.%:
Введение вольфрама в пределах 0,8-3,0 мас.% способствует повышению прочности, в том числе длительной прочности металла сварного шва за счет образования труднорастворимых карбидов при рабочей температуре 550-750°С. При более высоком содержании вольфрама наблюдается охрупчивание металла сварного шва. Введение кальция, иттрия, церия и магния способствует повышению пластичности металла шва в горячем состоянии и снижает склонность металла шва к образованию горячих трещин. Однако суммарное содержание этих элементов должно быть меньше или равно 0,15 мас.%. При более высоком их содержании наблюдается образование в металле шва эвтектик этих элементов, что приводит к его охрупчиванию. Суммарное содержание марганца, молибдена и вольфрама должно быть в пределах 7,5-13,0 мас.%. При содержании эти элементов менее чем 7,5 мас.% наблюдается образование горячих трещин вследствие увеличения температурного интервала хрупкости и образования легкоплавких вторичных эвтектических фаз. При содержании этих элементов более чем 13,0 мас.% наблюдается снижение пластических свойств металла шва вследствие выделения карбидных и интерметаллидных фаз при длительной эксплуатации при повышенных температурах. Содержание железа более чем 1,0 мас.% приводит к охрупчиванию металла шва при длительной эксплуатации при высоких температурах в связи с образованием фаз Лавеса. Содержание алюминия более чем 0,1 мас.% приводит к снижению технологической прочности. Отношение содержания ниобия к содержанию углерода должно быть больше или равно 100, так как при меньшем соотношении наблюдается склонность металла шва к межкристаллитной коррозии после отпуска при температуре эксплуатации 550-750°С в воде и паре высоких параметров. Пример конкретного выполнения Авторами предлагаемого изобретения были выплавлены в открытой индукционной печи три 100-килограммовые слитка заявляемой и один слиток известного состава сварочной проволоки. Выплавленные слитки были прокованы на прутки диаметром 16 мм, из которых была изготовлена сварочная проволока. Сварочная проволока заявляемого и известного составов была подвергнута аустенизации при температуре 950°С в течение 1,5 час с последующим охлаждением на воздухе, а затем ею была проведена сварка в Х-образную разделку стали марки ХН65МВУ ГОСТ 5632-72. Из сварного шва были изготовлены образцы для испытания на статическое растяжение, а также на склонность к тепловому охрупчиванию и образованию горячих трещин. Испытания на статическое растяжение образцов проводились при комнатной и повышенной до 750°С температурах по стандартной методике. Испытания ни тепловое охрупчивание проводились путем испытания металла шва на ударный изгиб образцов, изготовленных по ГОСТ 6996-66. Испытания на склонность к образованию горячих трещин проводились по методике МВТУ им. Н.Э.Баумана путем определения максимальной скорости растяжения, не приводящей к растрескиванию кристаллизующегося металла сварочной ванны (Акр мм/мин). Испытания на склонность к межкристаллитной коррозии (МКК) проводили по ГОСТ 6032-2003, методом АМУ, после старения металла шва при температурах 350-750°С в течение 1-1000 час. Химический состав сварочной проволоки предлагаемого и известного составов приведен в таблице №1, свойства металла сварного шва – в таблице №2. Технико-экономическая эффективность от использования данного изобретения по сравнению с известным выразится в повышении надежности
Формула изобретения
1. Состав сварочной проволоки для сварки коррозионно-стойких сталей и жаропрочных сплавов на никелевой основе, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, вольфрам, ниобий, магний, иттрий и никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кальций и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
при этом суммарное содержание кальция, иттрия, церия и магния должно быть меньше или равно 0,15, (Ca+Y+Ce+Mg) 2. Состав сварочной проволоки по п.1, отличающийся тем, что содержание примесных элементов железа, алюминия, серы и фосфора не должно превышать следующих значений, мас.%:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0,08; Si
-фазы.
100),
0,2, МПа
5, %