состав сварочной проволоки

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.

Описание изобретения к патенту

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.