Сварочный материал из двухфазной ферритно-аустенитной нержавеющей стали Советский патент 1988 года по МПК B23K35/30 

СП

i Изобретение относится к сварке, в (частности к сварочным материалам из двухфазной ферритио-аустенитной мер- ржавеющей стали.

Цель изобретения - повышение кор- ;розионной стойкости металла сварного :шва в среде, содержащей азотную кис- лоту,

; Углерод в составе сварочного мате- (риала является элементом, способству- 1ЮЩИМ эффективному образованию аусте- :нита. Однако содержание углерода ;должно быть ограничено, поскольку он ;образует карбиды .в металле сварного :шва, которые в свою очередь повьшают вероятность межкристаллитной коррозии в среде азотной кислоты. Содержание углерода ограничивается 0,009 - 0,024 мас.%. Кремний и марганец ис- ;пользуются в качестве раскислителей в процессе выплавки сварочного материала. Оптим шьное содержание этих компонентов сварочном материале, мас.%: кремн.ш 0,57-1,54 и марганец о,54-1,67.

Хром в составе сварочного материала необходим как для образования феррита в сварном шве, так и для образования двухфазной структуры аусте- нита и феррита. Хром являетс я необходимым для обеспечения двухфазной структуры аустенита и феррита, а также для обеспечения коррозионной стойкости в азотной кислоте. Для обеспе- чения хорошей коррозионной стойкости необходимо вводить хром, не менее 23,88 мас.%. При надлежащей равновесности структуры коррозионная стой кость к азотной кислоте повышается с i увеличением содержания хрома, Одна- I ко при содержании хрома более 29,30 мас.% в нежелательной степени повышается твердость и затрудняется процесс изготовления сварочного ма- териала, а также существенно ухудшается вязкость и пластичность материала сварного шва, что в свою очередь улучшает работоспособность сварного соединения. Никель участвует в образовании аустенита, который играет важную роль (наряду с хромом) в образовании двухфазной структуры. Никель необходим также в качестве Элемента, снижающего активную скорость растворения, т.е. общую коррозию. Учитывая, что сварочный металл подвергается быстрому нагреву и охлаждению, желательным-является содер5

,

0 5 0

0 5 0 5

0

5

жание никеля 7,23-11,94 мас.%, которое является оптимальным с точки зрения структуры (между содержанием аустенита и феррита) и соответствует Содержанию хрома, являющегося основным ферритообразующим компонентом.

Азот - сильный аустенитообразующий материал (как углерод и никель) и эффективный с точки зрения предотвращения таких видов коррозии, как пит- тинг-коррозия, однако повышенное содержание азота вызьюает появление газовых пузырей в стальном слитке при производстве нержавеющей стали и затрудняет горячую механическую обработку. Оптимальное содержание азота в сварочном материале 0,075-0,19 мас.%.

Сварочный материал обеспечивает ферритно-аустенитную двухфазную структуру при сварке ферритно-аусте- нйтных двухфазных нержавеющих сталей.

Содержание аустенита в области сварки должно находиться в интервале 40 80% по объему с помощью контроля содержания никеля в интервале от -11,47 до -7,0, т.е. содержание компонентов ограничивается уравновешивающим количеством никеля..

-11,47 уравновешивающее количество Ni ;-7,0, где уравновешивающее количество Ni Ni, % +.0,5 х Мп, % + -f- 30 X (С + N), % - 1,1 (Сг, % + + 1,5 X Si, %) + 8,2.

Только при таком соотношении компонентов (а не за счет действия отдельных компонентов) обеспечивается устойчивость к коррозии сварных швов в среде азотной кислоты.

Если ур авновешивающее количество никеля становится меньше -11,47,.то содержание аустенита в сварном шве падает ниже 40% по объему, что способствует тенденции избирательной коррозии между свариваемыми элементами. При таком уравновешивающем количестве никеля нево.зможно повысить коррозионную стойкость к азотной кислоте даже за счет увеличения содержания хрома. Кроме того, увеличение содержания хрома сдвигает уравновешивающее количество никеля в сторону снижения коррозионной стойкости в азотной кислоте, в результате чего скорость коррозии возрастает. Увеличение уравновешивающего количества никеля более -7,0 приводит также к увеличению содержания аустенита до 80% по объему и выше, что ухудшает коррозионную стойкость материала сварного шва к меж- кристаллитной коррозии, поскольку структура приближается к однофазной аустенитной и становится неэкономичной, так как требует увеличения содержания дорогого никеля. Кроме того, ухудшается обрабатываемость металла горячим способом

Из двухфазной ферритно-аустенитной нержавеющей стали были изготовлены образцы сварных элементов для сварки с использованием различных сварочных материалов, приведенных в таблице. Эти образцы бьши подвергнуты пяти пов торяющимся циклам испытания в кипящей

азотной кислоте длительностью по 48 ч I

при концентрации раствора азотной кислоты 65% с добавлением иона хромата в количестве iOO ч. на млн. При каждом цикле испытаний раствор обновляли с тем, чтобы объем раствора на единицу площади поверхности образца оставался не менее 20 см /см .

После испытаний проводили исследо- вания микрощлифов образцов на межкри- сталлитную коррозию и выясняли зависимость между химическим составом сварочного материала и степенью меж- кристалпитной коррозии. Результаты испытаний приведены в таблице.

Как следует из приведенных данных, на образцах, сваренных с использованием предлагаемого сварочного материала, межкристаллитная коррозия практически не лаблн1дается, в то время как на образцах, сваренных с использованием сварочного материала с урав новепгивающим количеством никеля, не отвечающим условию от -11,А7 до -7,0 jtMeeT место коррозия.

Формула изобрет е- н и я

Сварочньй материал из двухфазной ферритно-аустенитиой нержавеющей стали, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, азот, железо, отличающийс я тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости металла сварного шва в среде, содержащей азотную кислоту, состав содержит компоненты при следующем со отношении, мас.%:

Углерод 0,009-0,024 Кремний . 0,57-1,54 Марганец 0,54-1,67 Хром 25,88-29,30

.Никель7,23-11,94

Азот0,075-0,19

Железо Остальное причем содержание компонентов состав удовлетворяет следующей фop ryлe:

-1 1,47 Ni, % + 0,5 Мп, % + 30 (С + N), % -1,1 (Сг, % + -1- 1-,5 Si, %) + 8,2 -7,0.

Изобретение относится к сварочному материалу из двухфазной феррит- но-аустенитной нержавекнцей стали, об- paзyющe y материал сварного шва, об падающий высокой коррозионной стойкостью. Цель изобретения - повьшение коррозионной стойкости металла сварного шва в среде, содержащей азотную кислоту. Сварочный материал содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,009-0,024; кремний 0,57-1,54; марганец 0,54-1,67; хром 25,88-29,30; никель 7,23-11,94; азот 0,075-0,19; железо - остальное. Со- дерл;ание компонентов ограничивается уравновешивающим количеством никеля. -11,47 уравновешивающее количество никеля - 7,0, где уравновешивающее количество никеля Ni Ni, % + 0,5 х хМп, % + 30 X (С + N), %- 1,1 (Сг, % + 1,5 X Si, %) + 8,2. При уравновешивающем количестве никеля, меньшем 11,47, содержание аустенита в сварном шве падает ниже 40% по объему, что способствует избирательности коррозии. Увеличение уравновешивающего количества никеля более -7,0 приводит к увеличению содержания аустенита в сварном шве до 80% по объему и выше, что ухудшает коррозионную стойкость материала сварного шва к межкристал- литной коррозии, поскольку структура приближается к однофазной аустенитной и становится незкономичной. Только при указанном соотношении компонентов и контроле уравновешивающего количества никеля от - 11,47 до -7,0 обеспечивается устойчивость к коррозии сварных швов в среде азотной кислоты. 1 табл. § СО оо 00 О5

0,0100,631,00

0,0090,601,04

0,0131,541,67

0,0241,031,45

0,0170,620,66

0,0141,390,54

0,0150,570,58

25,88 7,310,101 Остальное

27,57 10,320,105 То же

29,30 8,020,152 - 26,91 9,010,075 - 26,74 7,230,09 - 28,50 11,,19 - 26,01 10,920,09 - Примечание. О- межзеренная коррозия не наблюдается;

& - некоторая межзеренная коррозия; X - сильная межзеренная коррозия.

Продолжение таблицы