ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА МАРКИ 48ПП-10Т ДЛЯ СВАРКИ ХЛАДОСТОЙКИХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ Российский патент 2007 года по МПК B23K35/368 

Описание патента на изобретение RU2300452C1

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к порошковым проволокам, и может быть использовано для механизированной сварки в защитном газе низколегированных хладостойких сталей нормальной и повышенной прочности в различных отраслях промышленности, например в трубной, судостроительной и нефтехимической отраслях промышленности, с обеспечением хладостойкости шва при температурах до минус 60°С.

Производство стальных конструкций связано с большими объемами сварки, в том числе механизированной сваркой в защитном газе. При этом значительный объем сварки выполняется в пространственных положениях, отличных от нижнего. Кроме того, современные лакокрасочные средства требуют высокой чистоты окрашиваемой поверхности. Для изготовления таких конструкций обычно применяется механизированная сварка сплошной проволокой, которая существенно уступает по производительности и сварочно-технологическим свойствам порошковой проволоке [1].

Более низкие сварочно-технологические свойства (потери на разбрызгивание, плавность сопряжения шва с основным металлом, формирование шва в положениях, отличных от нижнего без прерывания дуги) сплошной проволоки по сравнению с порошковой обуславливаются отсутствием шлака. Шлак образуется в процессе плавления наполнителя порошковой проволоки.

Существующие отечественные порошковые проволоки не обеспечивают требуемую хладостойкость при температурах до минус 60°С.

Известна порошковая проволока марки 48ПП-8Н [2], обеспечивающая хладостойкость при температурах до минус 20°С.

Однако в настоящее время уровень требований по хладостойкости металла сварных швов значительно возрос.

Сплошные проволоки, которые удовлетворяют данным требованиям, уступают порошковым проволокам в сварочно-технологических свойствах.

Ближайшей по составу и назначению к заявляемой является порошковая проволока марки 48ПП-8Н 111, принятая за прототип, содержащая порошкообразную шихту при следующем соотношении компонентов, мас.% от проволоки:

Рутиловый концентрат4,35-8,35Полевой шпат0,50-1,50Электрокорунд0,25-0,65Кремнефтористый натрий0,20-0,50Ферросилиций0,30-0,70Ферромарганец1,45-3,45Железный порошок3,65-5,65Калий-натриевая силикат-глыба0,15-0,45Комплексная лигатура0,35-0,75Оболочка из низкоуглеродистой сталиОстальное

комплексную лигатуру, содержащую компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Бор0,055-0,085Магний2,8-3,6Алюминий1,2-1,8Литий0,026-0,038ЖелезоОстальное

сталь оболочки, составляющую 78-88,8% от общей массы проволоки и имеющую следующий состав, мас.%:

Углерод0,06Марганец0,30Кремний0,03Фосфор0,015Сера0,015

Данная порошковая проволока-прототип для сварки низколегированных сталей обеспечивает высокую хладостойкость сварного шва за счет микролегирования бором при температурах до минус 20°С. Недостатком данной порошковой проволоки-прототипа является недостаточно высокий уровень работы удара при температуре минус 60°С из-за низкой раскисленности металла шва и отсутствие легирования элементами, повышающими работу удара при отрицательных температурах.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание порошковой проволоки, обладающей значительно улучшенными вязкостными характеристиками сварного соединения при температурах до минус 60°С.

Технический результат достигается тем, что в порошковую проволоку для механизированной сварки низколегированных хладостойких сталей, состоящую из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей полевой шпат, электрокорунд, кремнефтористый натрий, ферросилиций, ферромарганец, железный порошок и комплексную лигатуру, дополнительно введены двуокись титана, периклаз и никель, а комплексная лигатура содержит лантан, празеодим, церий и неодим (РЗМ), при следующем соотношении компонентов, мас.% от проволоки:

Двуокись титана4,21-7,32Полевой шпат0,50-1,50Электрокорунд0,21-0,71Натрий кремнефтористый0,20-0,50Ферросилиций0,35-0,65Ферромарганец1,20-3,10Никель0,7-1,4Периклаз0,2-0,4Железный порошок2,1-4,7Комплексная лигатура0,22-0,83Оболочка из низкоуглеродистой сталиОстальное

комплексная лигатура содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Лантан15-40Празеодим1-10Церий15-20Неодим3-7ЖелезоОстальное

сталь оболочки составляет 78-88,8% от общей массы проволоки и имеет следующий состав, мас.%:

Углерод0,04-0,08Марганец0,15-0,30Кремний0,01-0,03Фосфор0,007-0,012Сера0,01-0,02

Двуокись титана, вводимая в порошкообразную шихту вместо рутилового концентрата, как в проволоке-прототипе, являясь синтетическим компонентом, не содержит природных углеводородов, влияющих на содержание диффузионно-подвижного водорода в наплавленном металле и, как следствие этого, на склонность к образованию холодных трещин. Кроме того, двуокись титана содержит меньше серы и фосфора, ухудшающих вязкостные свойства металла шва.

Снижение количества двуокиси титана менее указанного нижнего предела приведет к ухудшению сварочно-технологических свойств проволоки, а повышение ее количества выше верхнего предела - к снижению хладостойкости металла шва.

Введение никеля в шихту способствует увеличению жесткости матрицы и, как следствие этого, усилению поглощения энергии, что положительно влияет на хладостойкость металла шва. Повышение содержания никеля выше указанного верхнего предела приведет к значительному росту прочности шва и снижению его вязкопластичных свойств. Снижение содержания никеля менее указанного нижнего предела приведет к снижению ударной вязкости в области отрицательных температур.

Введение периклаза повышает основность шлака, улучшая его рафинирующую способность, увеличивает вязкость шлака. Снижение содержания периклаза менее указанного нижнего предела приведет к снижению ударной вязкости металла шва в области отрицательных температур, а повышение содержания этого компонента выше указанного верхнего предела - к снижению сварочно-технологических характеристик.

Комплексная лигатура обеспечивает модифицирование металла шва к увеличению хладостойкости и снижению склонности к водородному трещинообразованию. Входящие в состав комплексной лигатуры лантан, празеодим, церий и неодим, являясь редкоземельными элементами, обеспечивают микролегирование, способствуют измельчению зерна и увеличению работы удара. Повышение содержания комплексной лигатуры выше указанного верхнего предела приведет к значительному росту прочности шва и снижению его вязкопластичных свойств. Снижение содержания комплексной лигатуры менее указанного нижнего предела приведет к снижению ударной вязкости в области отрицательных температур.

Предлагаемую порошковую проволоку для механизированной сварки изготавливают по следующей технологии.

Подготовленные компоненты шихты (размолотые до размера гранул 0,1-0,3 мм и просушенные) взвешиваются дозами на один замес, помещаются в кюбель и транспортируются к смесителю. Смешивание компонентов производится любым способом, обеспечивающим достаточную однородность смешанной шихты. После смешивания шихта в кюбеле подается на линию для изготовления порошковой проволоки. В профилегибочной приставке происходит формирование из ленты и заполнение шихтой трубчатой металлической оболочки проволоки, после чего заготовка на волочильной машине обжимается до требуемого диаметра (1,2-1,6 мм). После волочения проволока прокаливается и наматывается на кассеты требуемого диаметра.

Было изготовлено три варианта составов, близких к составу предлагаемой порошковой проволоки, условно обозначенных I, II, III и приведенных в таблице 1. Там же приведен состав порошковой проволоки-прототипа, использованной для сравнения, условно обозначенный IV.

В таблице 2 приведены химические составы металла швов, сваренных с использованием приведенных в таблице 1 вариантов составов, а в таблице 3 - механические свойства металла швов указанных вариантов порошковой проволоки.

Таблица 1ИнгредиентыСодержание ингредиентов в проволоке, мас.%Предлагаемый составIV (прототип)IIIIII12345Рутиловый концентрат---6,35Двуокись титана4,215,7657,32-Полевой шпат0,51,01,51,0Электрокорунд0,210,460,710,45Натрий кремнефтористый0,20,350,50,35Ферросилиций0,350,50,650,5Ферромарганец1,202,153,102,45Никель0,71,051,4-Периклаз0,20,30,4-Железный порошок2,13,44,74,65Калийнатриевая силикат-глыба---0,3Комплексная лигатура0,220,5250,830,55

Таблица 2Варианты порошковой проволокиСодержание элементов в металле шва, %СSiMnNiОSРI0,050,220,910,950,060,0160,007II0,060,261,051,080,040,0120,009III0,080,321,251,150,030,0120,009IV0,070,251,02-0,070,0170,012

Таблица 3Варианты порошковой проволокиσв, МПаσ0,2, МПаδ5, %Работа удара, KV, Дж при температуре-20°С-60°СIIIIIIIV

Оптимальные пределы содержания компонентов наполнителя порошковой проволоки заявленного состава, а также их соотношения определяли по результатам испытаний ударной работы разрушения металла сварных швов образцов при -20°С и -60°С и по определению химического состава наплавленного металла.

Как следует из таблицы 3, сварные швы, полученные при использовании порошковой проволоки, изготовленной согласно предлагаемому изобретению, обеспечивают работу удара металла шва не менее 51 Дж при температуре испытания -60°С и не менее 76 Дж при температуре -20°С (у прототипа 26 и 72 Дж соответственно).

Исходя из результатов испытаний по определению работы удара разрушения металла шва при -20°С и -60°С, а также на основании микроструктурного исследования металла шва был определен оптимальный состав предлагаемой порошковой проволоки, которым является состав II, содержание компонентов рудоминеральной и легирующей частей которого указано в таблице 1.

Таким образом, предлагаемая порошковая проволока для механизированной сварки низколегированных хладостойких сталей нормальной и повышенной прочности позволяет обеспечить благоприятное формирование металла шва при сварке и высокую хладостойкость сварного соединения при температурах до минус 60°С и расширяет ее технологические возможности по сравнению с прототипом.

Источники информации

1. Бишоков Р.В., Мельников П.В., Шарапов М.Г. «Порошковая проволока для полуавтоматической сварки хладостойких низколегированных сталей». - Вопросы материаловедения №1(18) - 1999 г., с.55-63.

2. Патент РФ №2166419, 7 В23К 35/368, 1999 г., БИ №13 - прототип.

Похожие патенты RU2300452C1

название год авторы номер документа
ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА ДЛЯ СВАРКИ ТРУБ КАТЕГОРИИ ПРОЧНОСТИ Х70-Х80 2008
  • Горынин Игорь Васильевич
  • Малышевский Виктор Андреевич
  • Бишоков Руслан Валерьевич
  • Мельников Петр Васильевич
  • Березовская Лариса Алексеевна
  • Могильников Владимир Анатольевич
RU2387526C2
СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ СВАРКИ ТРУБ КАТЕГОРИИ ПРОЧНОСТИ Х90 2008
  • Горынин Игорь Васильевич
  • Малышевский Виктор Андреевич
  • Бишоков Руслан Валерьевич
  • Мельников Петр Васильевич
  • Березовская Лариса Алексеевна
  • Могильников Владимир Анатольевич
RU2387527C1
ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ И ЛАЗЕРНО-ДУГОВОЙ СВАРКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ 2019
  • Мельников Петр Васильевич
  • Гежа Виктор Викторович
  • Могильников Владимир Анатольевич
  • Старцев Василий Николаевич
  • Пронин-Валсамаки Михаил Михайлович
RU2713767C1
СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ 1999
  • Горынин И.В.
  • Малышевский В.А.
  • Баранов А.В.
  • Шарапов М.Г.
  • Грищенко Л.В.
  • Киселев Я.Н.
  • Мичурин Б.В.
  • Бугай А.И.
  • Коротков В.А.
  • Коршунов Л.А.
  • Есипов В.Д.
  • Аверьянов А.А.
RU2166419C2
СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ 2004
  • Аверьянов Алексей Алексеевич
  • Рыбин Валерий Васильевич
  • Шарапов Михаил Григорьевич
  • Бугай Александр Иванович
  • Шамин Сергей Анатольевич
RU2274535C2
ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА ДЛЯ СВАРКИ СТАЛЕЙ 1991
  • Гришанов Аркадий Александрович
  • Паньков Василий Иванович
RU2012470C1
ЭКОНОМНОЛЕГИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОД МАРКИ 48XH-7 ДЛЯ СВАРКИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ХЛАДОСТОЙКИХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ 2004
  • Малышевский Виктор Андреевич
  • Баранов Александр Владимирович
  • Леонов Валерий Петрович
  • Бишоков Руслан Валерьевич
  • Гежа Виктор Викторович
  • Барышников Александр Павлович
  • Юркинский Сергей Владимирович
  • Андреев Сергей Владимирович
  • Аввакумов Юрий Владимирович
  • Москалев Иван Дмитриевич
RU2268129C1
Редкоземельная аустенитная порошковая проволока для подводной мокрой сварки высокопрочных сталей 2022
  • Паршин Сергей Георгиевич
  • Никулин Василий Евгеньевич
  • Антипов Иван Сергеевич
  • Левченко Алексей Михайлович
RU2792266C1
ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА ДЛЯ СВАРКИ СТАЛЕЙ 1991
  • Гришанов Аркадий Александрович
  • Паньков Василий Иванович
RU2012469C1
ЭЛЕКТРОД ДЛЯ СВАРКИ ХЛАДОСТОЙКИХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ КАТЕГОРИИ X80 2008
  • Горынин Игорь Васильевич
  • Малышевский Виктор Андреевич
  • Бишоков Руслан Валерьевич
  • Гуц Анатолий Викторович
  • Брусницын Юрий Дмитриевич
  • Кащенко Денис Анатольевич
  • Боков Алексей Алексеевич
RU2387525C2

Реферат патента 2007 года ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА МАРКИ 48ПП-10Т ДЛЯ СВАРКИ ХЛАДОСТОЙКИХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение может быть использовано для механизированной сварки в защитном газе низколегированных хладостойких сталей нормальной и повышенной прочности в различных отраслях промышленности, например в трубной, судостроительной и нефтехимической отраслях промышленности. Порошковая проволока содержит, мас.%: двуокись титана 4,21-7,32; полевой шпат 0,50-1,50; электрокорунд 0,21-0,71; натрий кремнефтористый 0,20-0,50; ферросилиций 0,35-0,65; ферромарганец 1,20-3,10; никель 0,7-1,4; периклаз 0,2-0,4; железный порошок 2,1-4,7; комплексная лигатура 0,22-0,83; оболочка из низкоуглеродистой стали - остальное. Комплексная лигатура содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: лантан 15-40; празеодим 1-10; церий 15-20; неодим 3-7; железо - остальное. Сталь оболочки составляет 78-88,8% от общей массы проволоки и имеет следующий состав, мас.%: углерод 0,04-0,08; марганец 0,15-0,30; кремний 0,01-0,03; фосфор 0,007-0,012; сера 0,01-0,02. Изобретение позволяет повысить работу удара металла шва за счет легирования никелем и микролегирования РЗМ, обеспечивая благоприятное формирование металла шва при сварке и высокую хладостойкость сварного соединения при температурах до минус 60°С, и расширяет технологические возможности предлагаемой проволоки. 3 табл.

Формула изобретения RU 2 300 452 C1

Порошковая проволока для механизированной сварки хладостойких низколегированных сталей, состоящая из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей полевой шпат, электрокорунд, кремнефтористый натрий, ферросилиций, ферромарганец, железный порошок и комплексную лигатуру, отличающаяся тем, что порошкообразная шихта дополнительно содержит двуокись титана, периклаз и никель, а комплексная лигатура содержит лантан, празеодим, церий, неодим и железо при следующем соотношении компонентов проволоки, мас.%:

Двуокись титана4,21-7,32Полевой шпат0,50-1,50Электрокорунд0,21-0,71Натрий кремнефтористый0,20-0,50Ферросилиций0,35-0,65Ферромарганец1,20-3,10Никель0,7-1,4Периклаз0,2-0,4Железный порошок2,1-4,7Комплексная лигатура0,22-0,83Сталь оболочкиОстальное

при этом сталь оболочки составляет 78-88,8% от общей массы проволоки и имеет следующий состав, мас.%:

Углерод0,04-0,08Марганец0,15-0,30Кремний0,01-0,03Фосфор0,07-0,012Сера0,01-0,02

а комплексная лигатура содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Лантан15-40Празеодим1-10Церий15-20Неодим3-7ЖелезоОстальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2300452C1

СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ 1999
  • Горынин И.В.
  • Малышевский В.А.
  • Баранов А.В.
  • Шарапов М.Г.
  • Грищенко Л.В.
  • Киселев Я.Н.
  • Мичурин Б.В.
  • Бугай А.И.
  • Коротков В.А.
  • Коршунов Л.А.
  • Есипов В.Д.
  • Аверьянов А.А.
RU2166419C2
Состав шахты порошковой проволоки 1990
  • Флоринский Юрий Борисович
  • Головко Владимир Николаевич
  • Сергеев Александр Владимирович
  • Безлюда Григорий Павлович
  • Ведмецкий Юрий Васильевич
  • Дьякова Тамара Павловна
  • Куприн Михаил Николаевич
SU1706817A1
Состав порошковой проволоки для сварки в защитных газах 1982
  • Владимиров Николай Федорович
  • Германова Нина Олеговна
  • Грищенко Леонид Владимирович
  • Киселев Ян Николаевич
  • Криворотов Валерий Иванович
  • Тынтарев Александр Моисеевич
  • Шишкин Ярослав Григорьевич
SU1058750A1
JP 56164142 A1, 09.09.1983.

RU 2 300 452 C1

Авторы

Малышевский Виктор Андреевич

Бишоков Руслан Валерьевич

Мельников Петр Васильевич

Березовская Лариса Алексеевна

Даты

2007-06-10Публикация

2005-09-15Подача