СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ

СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ


RU (11) 2261161 (13) C1

(51) 7 B23K35/30, C22C38/50 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004113752/02 
(22) Дата подачи заявки: 2004.05.05 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.05.05 
(45) Опубликовано: 2005.09.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ТУ 14-1-1890-76 Св-08Х14Н9СЗБ (ЭП-305). SU 727382 A, 15.04.1980. SU 821105 A, 15.04.1981. SU 1780965 A1, 15.02.1992. RU 2188109 С2, 27.08.2002. JP 57199593 А, 07.12.1982. 
(72) Автор(ы): Карзов Г.П. (RU); Бережко Б.И. (RU); Зеленин Ю.В. (RU); Яковлев В.А. (RU); Николаев Ю.К. (RU); Галяткин С.Н. (RU); Марков В.Г. (RU); Зимин Г.Г. (RU); Леонов В.Н. (RU); Филин А.И. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" (ФГУП "ЦНИИ КМ "ПРОМЕТЕЙ") (RU) 
Адрес для переписки: 191015, Санкт-Петербург, ул. Шпалерная, 49, ФГУП "ЦНИИ КМ "ПРОМЕТЕЙ", зам.генерального директора Г.П.Карзову 

(54) СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИИзобретение 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.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


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.%:

углерод 0,05-0,10 
кремний 2,8-3,5 
марганец 1,5-2,0 
хром 13,5-15,5 
никель 8,0-9,0 
ниобий 0,8-1,1 
сера не более 0,018 
фосфор не более 0,025 
железо остальное 


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.%:

углерод 0,005-0,030 
кремний 1,6-2,4 
марганец 1,0-2,0 
хром 15,0-17,0 
никель 10,0-13,0 
вольфрам 1,2-2,0 
титан 0,2-0,6 
цирконий 0,06-0,18 
железо остальное 


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.

Таблица 1

Химический состав заявляемой и известной марок стали 
Сталь Условный № плавки Содержание элементов в мас.% 
Углерод Кремний Марганец Хром Никель Вольфрам Титан Ниобий Цирконий Сера Фосфор Железо 
Предлагаемая 1 0,005 1,6 1,0 15,0 10,0 1,2 0,20 0,18 0,009 0,017 Остальное 76 
2 0,02 1,9 1,5 16,2 12.1 1,6 0,50 - 0,12 0,010 0,020 Остальное 31 
3 0,03 2,4 2,0 17,0 13,0 2,0 0,60 - 0,06 0,011 0,016 Остальное 22 
Известная 4 0,08 2,8 1,5 15,9 8,3 - - 0,9 - 0,009 0,025 Остальное 


Таблица 2

Изменение ударной вязкости металла шва (KCV) (Дж/см2) при комнатной температуре испытания заявляемой и известной марок сварочной проволоки после тепловых выдержек продолжительностью 104 часов. 
Сварочная проволока Условный номер лавки После сварки После выдержки 10 4 часов при температурах, °С 
500 550 
Предлагаемая 1 128 55 50 
2 126 45 40 
3 113 35 30 
Известная 4 80,4 5,1 4,7 


В таблице приведены усредненные значения испытаний трех образцов на точку.

Таблица 3

Длительная прочность металла шва заявляемой и известной марок сварочной проволоки 
Сварочная проволока Условный номер плавки Предел длительной прочности за 104 ч, МПа 
Температура испытаний, °С 
500 550 
Предлагаемая 1

2

3 290

300

320 190

190

200 
Известная 4 230 165 


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.%:

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 


при этом отношение суммарного содержания титана и циркония к содержанию углерода должно быть больше или равно 22.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Технология сварки и сварочное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+сварка -металлов".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сварка" будут найдены слова "газасварка", "электросварка" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("сварка!").



Рейтинг@Mail.ru