Состав порошковой проволоки

Состав порошковой проволоки

Реферат

 

Изобретение относится к сварке, а именно к материалам для механизированной электродуговой сварки преимущестенно коррозионно-стойких высоколегированных хромоникелевых сталей типа 18 - 10, используемых в химическом, пищевом машиностроении и других отраслях. Цель изобретения - повышение стойкости металла шва против общей и межкристаллитной коррозии, улучшение сварочно-технологических свойств при сварке во всех простанственных положениях со свободным формированием металла шва за счет получения проволоки малого диаметра 0,8 - 1,6 мм. Порошковая проволока (ПП) состоит из оболочки, изготовленной из нержавеющей хромистой стали с содержанием углерода 0,01 - 0,025%, хрома 24,0 - 27,0% и шихты. Шихта ПП содержит, мас.%: электролитический никель 30,0 - 54,0; металлический марганец 1,5 - 15,0, феррониобий 2,0 - 7,0, рутил 5,0 - 25,0, плавиковый шпат 5,0 - 25,0; магнезит 5,0 - 20,0; гексафторсиликат натрия 0,6 - 3,0; калий-натриевая силикатная глыба 0,5 - 4,0; феррованадий 0,6 - 5,0; оксид хрома 0,6 - 5,0. В составе шихты ПП дополнительно содержится металлический хром в количестве 1,0 - 16,0 мас.%. Коэффициент заполнения ПП составляет 20,0 - 30,0 мас.%. Применение низкоуглеродистой хромистой оболочки наряду с комплексным легированием наплавленного металла ниобием и ванадием в сочетании с введением в шпаковую систему оксида хрома дает возможность выполнять сварку во всех пространственных положениях и обеспечить наиболее полную степень стабилизации металла шва, что способствует наибольшей стойкости его против межкристаллитной и общей коррозии. 1 з.п. ф-лы, 5 табл.

Изобретение относится к сварке, а именно к сварочным материалам, в частности к самозащитным порошковым проволокам, предназначенным для механи- зированной электродуговой сварки во всех пространственных положениях со свободным формированием металла шва преимущественно коррозионно-стойких высоколегированных хромоникелевых сталей типа 18-10. Цель изобретения - повышение стойкости металла шва против общей и межкристаллитной коррозии, улучшение сва- рочно-технологических свойств проволоки при сварке во всех пространственных положениях со свободным формированием металла шва за счет получения проволоки малого диаметра. Применение в качестве оболочки ленты из высколегированной стали 01х25 дает возможность получить порошковую проволоку 0,8-1,6 мм, что обеспечивает возможность сварки во всех пространственных положениях со свободным формированием металла шва. Низкое содержание углерода в хромистой оболочке позволяет получить хромоникелевый металл шва с содержанием углерода не более 0,06%, в то время как при применении стальной оболочки из стали 08КП, 10ПС содержание углерода в наплавленном металле может достигнуть 0,12%. Низкое содержание углерода в сочетании с дополнительной стабилизацией ниобием за счет содержания в порошковой проволоке феррониобия в количестве 2,0-7,0 мас.% резко повышает стойкость металла шва против межкристаллитной коррозии (МКК). Пределы по легированию наплавленного металла ниобием выбраны из расчета выполнения следующего соотношения: Nb8С, т.е. содержание ниобия должно в восемь раз превосходить содержание углерода в наплавленном металле. При содержании феррониобия в проволоке менее 2,0 мас.%, что соответствует содержанию ниобия в наплавленном металле менее 0,3 мас.%, соотношение Nb8C выполняться не будет, т.е. эффект стабилизации реализуется не полностью и стойкость металла шва против МКК снижается. Введение в порошковую проволоку феррониобия более 7,0 мас.% нецелесообразно по экономическим причинам. Еще в большой мере стойкость металла шва против МКК повышается при дополнительном введении в проволоку феррованадия в количестве 0,6-5,0 мас.%. Причем при раздельном введении феррониобия либо феррованадия в количествах больше чем при совместном их введении степень стабилизации недостаточна. При содержании феррованадия в проволоке в количестве менее 0,6 мас.% влияние его на степень стабилизации и, следовательно, повышение стойкости металла шва против МКК незначительно. Введение феррованадия в проволоку более 5,0 мас.% не является необходимым как с точки зрения его влияния на повышение коррозионной стойкости, так и по экономическим причинам. Кроме того, одновременное введение феррованадия более 5,0 мас.% и феррониобия более 7,0 мас.% может привести к снижению пластических свойств металла шва и, как следствие, к понижению деформационной способности сварного соединения, т. е. к уменьшению угла загиба, а также к снижению ударной вязкости. Влияние ванадия на повышение стойкости металла шва против МКК проявляется не только в связывании углерода и уменьшении выделения карбидов хрома из твердого раствора. Ванадий, находясь в твердом растворе, повышает скорость диффузии хрома в аустените, способствуя быстрейшему выравниванию концентрации хрома по телу зерна при выделении карбидов хрома в критическом интервале температур, тем самым оказывая благоприятное влияние на повышение стойкости металла шва против МКК. При использовании в качестве оболочки ленты из хромистой стали 01х25, легирование наплавленного металла хромом осуществляется либо полностью оболочкой, либо незначительная часть хрома долегируется шихтой, содержащей хром в количестве 1,0-16,0 мас.%, т.е. обеспечение в наплавленном металле хрома в количестве 18,0 - 23,0 мас.% происходит в основном за счет оболочки, что способствует повышению степени надежности легирования хромом и, следовательно, повышению надежности обеспечения коррозионной стойкости металла шва. Таким образом, даже случайное изменение коэффициента заполнения порошковой проволоки не сможет вызвать резкого уменьшения содержания хрома в направленном металле, т.е. повышается равномерность легирования и, следовательно, общая коррозионная стойкость. Введение в проволоку оксида хрома в количестве 0,6-5,0 мас.% также способствует повышению коррозионной стойкости металла шва. Присутствие в расплавленном шлаке оксидов хрома способствует меньшему окислению хрома, коэффициент перехода хрома в наплавленный металл увеличивается, что повышает коррозионную стойкость последнего. Наличие в порошковой проволоке оксида хрома в количестве менее 0,6 мас.% не оказывает влияния на повышение коэффициента перехода хрома в металл шва, введение более 5,0 мас.% не обеспечивает необходимых физико-химических свойств шлака из-за увеличения концентрации оксида хрома в шлаке, ухудшаются сварочно-технологические свойства порошковой проволоки. Одновременно при оптимальном содержании оксида хрома в порошковой проволоке (0,6-5,0 мас.%) улучшается отделимость шлаковой корки, устраняется пригар. Применение низкоуглеродистой хромистой оболочки наряду с комплексным легированием наплавленного металла ниобием и ванадием в сочетании с дополнительным введением в шлаковую систему оксида хрома не только дает возможность выполнить сварку во всех пространственных положениях со свободным формированием, но и обеспечить наиболее полную степень стабилизации металла шва, что способствует наибольшей стойкости его против межкристаллитной и общей коррозии. Наличие в порошковой проволоке никеля электролитического в количестве 30,0-54,0 мас.% обусловлено обеспечением хромникелевого наплавленного металла типа 18-10. Металлический марганец вводится в качестве раскислителя и как легирующий элемент, повышающий стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин. Пределы по марганцу (1,5-15,0 мас.%) выбраны исходя из условия обеспечения необходимых значений Сr_экв и Ni_экв, т.е. при выбранных пределах легирования наплавленного металла хромом, никелем и марганцем в последнем содержание ферритной фазы находится в пределах 2,0-8,0 мас. % , при этом обеспечивается высокая стойкость металла шва против образования горячих трещин. Введение магнезита в количестве 5,0-20,0 мас.% совместно с рутилом и плавиковым шпатом, находящимися в проволоке (5,0-25,0 мас.%), способствует получению комплекса физико-химических свойств шлака, обеспечивающего оптимальное сочетание сварочно-технологических свойств проволоки при сварке хромникелевых сталей во всех пространственных положениях. Введение гексафторсиликата натрия в количестве 0,6-3,0 мас.% повышает стойкость металла шва против пористости. Причем при содержании его в количестве менее 0,6 мас.% влияние последнего на стойкость против пористости не проявляется, верхний предел (3,0 мас.%) выбран, исходя из гигиенических соображений. Калий-натриевая силикатная глыба повышает стабильность горения дуги и способствует улучшению кроющей способности шлака, шлак становится более длинным. При наличии силикатной глыбы в количестве менее 0,5 ас.% влияние ее на улучшение сварочно-технологических свойств проволоки незначительно, при содержании более 4,0 мас.% может появиться пригар. Таким образом, наличие рутила, плавикового шпата, магнезита, гексафторсиликата натрия, калий-натриевой силикатной глыбы и оксида хрома обеспечивает хорошее формирование металла шва, легкую отделимость шлаковой корки, высокую стойкость против пористости, стабильное горение дуги при сварке со свободны формированием металла шва во всех пространственных положениях высоколегированных коррозион- но-стойких хромникелевых сталей. Состав порошковой проволоки предполагает использование в качестве оболочки ленты из высоколегированной стали марки 01Х25 с коэффициентом заполнения, соответствующим 20,0-30,0 мас.%. Применение лент различных типоразмеров дает возможность получения порошковых проволок различных диаметров (от 0,8 до 1,6 мм), т.е. соответствующих заявляемым. Так, например, при использовании в качестве оболочки ленты размером 0,4х10 можно получить порошковую проволоку диаметром 1,2 мм с коэффициентом заполнения 20,0 мас.%. Проволоки с коэффициентами заполнения 25, и 30,0 мас.% уже будут получаться большего диаметра (1,4; 1,6 мм) при использовании ленты этого же типоразмера. Использование ленты толщиной 0,3 мм, например типоразмера 0,3х10, позволит увеличить коэффициент заполнения до 25,0 - 30, мас.%, а также уменьшить диаметр проволоки до 1,0 м. Уменьшение ширины ленты обеспечит получение проволок малого диаметра, т.е. типоразмеры 0,3х6; 0,3х8 дадут возможность получить проволоки диаметром 0,8-1,0 мм с коэффициентом заполнения 20,00-25,0 мас.%. Таким образом, при использовании лент различных типоразмеров обеспечивается возможность получения проволок широкой номенклатуры по диаметрам 0,8-1,6 мм и с коэффициентом заполнения 20,0-30,0 мас.%, т.е. с теми пределами, которые приведены для предлагаемой проволоки. В зависимости от конкретного содержания хрома в ленте и от действительного коэффициента проволоки хром либо полностью отсутствует (как в проволоке по п.1), либо дополнительно содержится в шихте проволоки в количестве 1,0-16,0 ас.% (как в проволоке по п.2). Для оценки возможности выполнения сварки во всех пространственных положениях, а также сварочно-технологических свойств порошковых проволок были изготовлены проволоки диаметром от 0,8 до 1,6 м. Коэффициент заполнения составлял 20,0-30,0 мас.%. Предельное отклонение по коэффициенту заполнения соответствовало 1,0 мас.%. Состав шихты порошковых проволок приведен в табл.1 (составы по пп.1 и 2). Состав ленты, применяющейся при изготовлении порошковой проволоки, приведен в табл.2. Изготовляли порошковые проволоки на стандартном оборудовании, включающем профилегибочное устройство (приставку) и шестибарабанный волочильный стан. Изготовление порошковых проволок не вызывало затруднений. Затем проволоки прокаливали при 200-250^оС в течение 2 ч. Порошковыми проволоками полуавтоматом А-537 выполняли сварку во всех пространственных положениях. При этом визуально определяли сварочно-технологические свойства проволок по устойчивости горения дуги, формированию шва, отделимости шлаковой корки, наличию пор. Для оценки стойкости металла шва против общей и межкристаллитной коррозии порошковыми проволоками сваривали стыки из стали 08Х18Н12Т толщиной 8 мм с V-образной разделкой кромок. Затем определяли стойкость металла шва против общей коррозии и МКК по методу АМ. Результаты приведены в табл.3. Проволоками различных диаметров от 0,8 до 1,6 м с составами проволок, соответствующими приведенным в табл.1 (N 1-5), можно выполнять сварку практически во всех пространственных положениях: вертикальном, способом сверху вниз и наоборот, горизонтально на вертикальной плоскости, а также потолочным. Возможность сварки во всех пространственных положениях со свободным формированием металла шва обеспечивается малым диаметром проволок. Проволоки 1-3 обладают хорошими сварочно-технологическими свойствами: стабильным горением, хорошим формиро- ванием металла шва, отсутствием пор, легкой отделимостью шлаковой корки при сварке во всех пространственных положениях, а также обеспечивают высокие коррозионные свойства металла шва не только в состоянии после сварки, но и после провоцирующего нагрева. При сварке проволокой сварочно-технологические свойства неудовлетворительные: процесс нестабильный и плохая отделимость шлаковой корки. Кроме того, общая коррозионная стойкость металла шва и стойкость против межкристаллитной коррозии ниже, чем у проволок 1-3. Проволока 5, хотя и обладает удовлетворительными сварочно-технологическими свойствами, однако они хуже, чем у проволок 1-3. Наблюдается небольшой пригар, а также проявляется склонность к пористости, особенно при сварке в горизонтальном положении на вертикальной плоскости и в потолочном. Применение изобретения целесообразно в трестах и монтажных управлениях Минмонтажспецстроя СССР при выполнении сварочных работ на монтаже, а также в химическом машиностроении, атомной энергетике и других отраслях машиностроения. Порошковая проволока рекомендуется в первую очередь взамен электродов при ручной электродуговой сварке, а также взамен проволоки сплошного сечения при сварке в защитных газах. Использование порошковой проволоки при внедрении технологии полуавтоматической сварки взамен существующих технологий позволит повысить качество выполняемых работ, особенно на монтаже, и обеспечить экономический эффект, так как увеличивается производительность труда, а также снижается трудоемкость работ.

Формула изобретения

1. СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ для механизированной сварки высоколегированных коррозионно-стойких хромникелевых сталей, состоящей из стальной оболочки, содержащей углерод и железо, и порошкообразной шихты, содержащей никель, металлический марганец, плавиковый шпат, магнезит, гексафторсиликат натрия, калий-натриевую силикатную глыбу, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости металла шва против общей и межкристаллитной коррозии и возможности выполнения сварки во всех пространственных положениях со свободным формированием металла шва за счет получения порошковой проволоки малого диаметра 0,8 - 1,6 мм, а также улучшения при этом сварочно-технологических свойств порошковой проволоки, сталь оболочки содержит 0,001 - 0,025% углерода и 24,0 - 27,0% хрома, а шихта дополнительно содержит феррониобий, феррованадий, рутил и оксид хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%: Никель - 30,0 - 54,0 Марганец - 1,5 - 15,0 Плавиковый шпат - 5,0 - 25,0 Магнезит - 5,0 - 20,0 Гексафторсиликат натрия - 0,6 - 3,0 Калий-натриевая силикатная глыба - 0,5 - 4,0 Феррониобий - 2,0 - 7,0 Феррованадий - 0,6 - 5,0 Рутил - 5,0 - 25,0 Оксид хрома - 0,6 - 5,0 коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 20 - 30%. 2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что шихта дополнительно содержит металлический хром в количестве 1,0 - 16,0 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000