Способ сварки плавлением хромомарганцевых аустенитных сталей Советский патент 1979 года по МПК B23K9/16 

(54) СПОСОБ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ ХРОМОМАРГАНЦЕВЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к способам сварки плавлением и может быть использовано для сварки хромомарганцевых аустенитных сталей типа 10Х17АГ14, 06Х17Г17ДАМБ и др., легированных с целью получения аустенитной структуры азотом (вместо никеля) в количестве до 0,5 вес.% н применяемых взамен хромоникелевых коррозионностойких сталей в химической, энергетической и других отраслях промышленности.

Известен способ сварки плавлением хромомарганцевых сталей аус тенитными проволоками типа СВ-08Х20Н9Г7Т 1.

В этом случае при сварке на различных режимах при многослойной сварке хромоникельмарганцевыми проволоками типа Св-08х20Н9Г7Т, особенно соединений с разделкой кромок, металл шва по поперечному сечению имеет хиг-даческую неоднородность, вызывающую неравномерное распределение высокотемпературного феррита по сечению шва. Его количество может изменяться от О до 20% и более. Это связано с различными долями в образовании галла шва в корне и его вершине. Количество феррита свыие 5% является недопустимым, так как при работе конструкции в диапазоне температур более происходит охрупчивание металла шва, вызывающее снижение ударной вязкости и пластичност

Известен способ сварки плавлением с подачей электродной проволоки, химический состав которой аналогичен основному металлу 2.

Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает необходимого содержания феррита по всему сечению шва, а именно менее 5%, и, следовательно, не предотвргицает охрупчивание металла шва при температуре свыше 350 С.

Это является следствием того, что в процессе сварки хромомарганцевых легированных азотом сталей при переплавлении основного и присадочного металла из расплава в процессе кристаллизации происходитдесорбрция азота, что вызывает уменьшение содержания азота и, как следствие повышение содержания 8 -феррита в металле шва.

Например, содержание азота в металле шва стали 10Х17АГ14, сваренной под флюсом, составляет 0,22 при его содержании и в основном металле 0,35%. Содержание (5 -феррита в uiD,e и в этом случае может изменяться от О дс 10% к более. Извостеп также способ получения стойких против коррозии ферритноаустенит ых сварных швов 3 , Металл шва легируют через прозолоку ил флюс элементами (аустенизатора -., ферритизаторами), взятыми в количестве ,, обеспечивающем соотношение .ша. /СГэка ,це . - 0,3--0,4 и Содержание углерода не более Этот способ также не позволяет получать сварные швы по всеглу сечени с содержанием феррита менее 5%,, что вызывает охрупчииание металла D-JBOE при работе их свыие и снижение эксплуатационной наделшости, Целью изобретения является повышение эксплуа.тационкык свойств сварных соединений путем получения аусте нитной структуры сварных швов или структуры с регламентированньм содер жанием б -феррита (д-фазы до 5%) Это достигается тем, что в способ сварки плав71анием хромомарганцевых аустенитных сталей, содержсицих азот при котором металл шва легируют элементами a;/cтeнизaтopa 1и, г: CBapO4n:vf ванну подают чистый никель в колкчест.ве 2,0% от веса переплавленного металла на каждые 0,1% дecopбиpo:зa ш го КЗ сварочной ванны в процессе сза ки азота, при этом количество дасорбированнсго азота определяют предварительно на образцах. Э к с п е р и м е н т ал ь н о установленочто в процесса сварки плавление -. хро момарганцевых аустенитных сталей,со держащих азот, происходит десорбция азота f- который является основным эпе ментом, обеспечивающим аустенитную структуру При сварке неплавяадимся электрод в аргоне хромом ар ганце вой стали,, со держащей 0,5% азо-та, в зависимости от времени пребывания ванны в распл ленном состоянии, количество азота меняется в шве от О,. 5 до 0,0% при времени пребывания сварочной ванк:ы расплавленном состоянии соответстве но 0-30 с ГГри этом содержание рита изменяется от О до 20% и Из полученных данных следует, чт при сварке xpoi-ломарганцевкх сталей:, содержащий азот, в зависимости or р жимов сварки содержание & -феррита в шве может колебаться от О до 20% и более, что вызывает, как указано выше, охрупчивание металла швов при работа их свывде и снижение эксплуатационной належности Предлагаемый способ осутцествляют следующим образом. Перед ;;ачллом пролпаригельно определяют процент орбк рочаннс-го азота из |.1е:алла шва или из каждо то валика при многослойнсй сварке, Для этого металл сваривают выбранни-. способом: в арго;-;е к е плавящимся згеьтродом с присадочЕ;0 1 проволокой состава аналогичного ос но-в ному металлу или без нее, плавящимся электродом в среде замитных гаяов или под слоем флюса на релсимах, оптимальнул;;; для данной мерки стали, тояшигть: :-; подготовки кромок под сварку. Зате.-; гй-зовым анализом по одной i-: -л-ой методике определяют количество аэотг, Е металле иза мл:- у; уга-кд с -; зэ.-iK-C; и р основном метз:лле. Разнг-да з сои в металле ыва опреде.1Яет количество десорби JO анисго лз , шва азота-. В процессе раг;г паЕлеи:::;- и -4pi-ji;:тзллиза1:,ии сварочной ва1Ь Ы происходит десорбц -5Я азота, язляющегося аустенизатсро;-,;,, а ит-тг у;тура ф1 к ::}-руйтся в за ЗИП и мости от -у;одер; акия о;:;та счного азота с р-а.злг чн;;:;-.-; лоличестзом высо}-;;)тс;мг ерату-рмого фс}зритЕ. Прк содеркаиии азота 3 ,. 5 ; струк1-у-ра гьва аусхенитная f при 0% гзста в шве - св .1.:с - --фаррмта . Дл.-; по1 учения аустенмтной яли ayci-енигноферритной струх-гуЕ ы десорбиройанный из маталла DjBa азот компе с:,;руК)Т ЕБедс 1Иям Ч - стого никеля, r.-p;i этом кoличecj во :з:1одимс:го i; с ;-;г : с;г-;у10 ван-;j :- ..(злл зависит че то..кС от пос пан--а десорбироБакного азота, ко и О1- веса распчавльг-нсуо г..зталла Дяй получения еьу гтеьитной структурк Б сЕэ.рсчнзк вакну- llO, дс;:1олнительно никель в количестве ,П вес .и от васа перс плавленного :-; :таллг. на каждые 0,1% десорбировагного азота Экспериментально устаковлено, что при комг снсации 2,04 чистС1о никеля количества дecopб ;poвaннor o азота,, превышающего (или взздение ни-к-эля меньше 2,,0% на. 0,1% десорбцрованного азота} металл шва ямеет аустенитно-ферритяуто структур с -содержанием феррита более 8--10%, что вь5зывает охрупчивание металла ШЕ;а пои эксплуатадик конструкции выше 350°Со При введении в сварочную ванну 3,0% чистого никеля на 0,1% десорбирова.нного азота (или компенсация чистого никеля количества десорбиро-ванногс; азота меньше ) металл имеет глубоко аустенитную -структуру,, обладающую более низтсой технологической прочностью, Ддя определения количества никеля, подаваемого н сварочную ванну, определяют вес переплавленного металла по известньям формулам. Определив про-цент десорбированного азота и вес переплавленного металла, определяю количество подаваемого никеля. В случае подачк никеля в виде порошка, достаточно определить кол чество подаваемого никеля, если же никель подают в сварочную ванну в виде проволоки, то целесообразно п ресчитать вес подаваемой проволоки на скорость ее подачи по известным формулам. Вес подаваемой проволоки равен GNi 0,02КР. VAtj-, - коэффициент, учитывающи десорбцию азота из сваро ной ванны или колич- ство десорбированного азота и равен 0,01-г5,. О,, что озна чает кратность десорбиро эанного азота в % к 0,-1% - площадь поперечного сече ния шва; V,.p, скорость сварки; t - время сварки; У удельный вес свариваемог металла. Пример. Предлагаемы:.-: способ сваривают стыковые соединения пласт из хромомарганцевой аустенитной ст ли 06Х17Г17ДАГ-1Б толщиной 7 M.I. Швы выполняют аргонодуговой сваркоЛ с двух сторон неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки из чистого никеля. Для определения процента десорбированного из сварочной ванны в процессе сварки азота перед началом сварки на пластинах размером 300 х X 150 X 7 выполняют валики неплавящимся электродом в аргоне без садочной проволоки. Режим сварки: сварочный ток 200 А,- напряжение дуги 14 В, расход аргона 10 л/г-шн, скорость сварки 4,16 м/час. Содержа ние азота в швах и ocHoaaoiM металле определяют газовым анализом, методо вакуумплавления, Результаты анализа содержание азота в основном металле 0,4 вес«%; в uiBe 0,28% Количество десорбированного азота из шва 0,12 вес,%, Площадь сечения сварного шва, определенная металлографическим путем Рц, 0,3 см .Цля расчета количества подаваемого в сварочную ванну никеля определяют вес расплавленного металла (металла шва) по формуле GUI t 7ом где F,,, -- площа,иь поперечного сечения шва; V|,g -- скорость сварки; t -- вре:ля ев арки г - удельный вес свариваемого металпа. Для удобства расчета определяют вес 1 м Вес никелевой проволоки определяют по формуле пр 4 np4ip где d - диаметр подаваемой проволоки ; %.р - скорость подачи проволоки t - время сварки; Тпр вес никелевоЯ проволоки. Зная вес расплавленного металла, вес подаваемой проволоки и процент десорбированного азота, определяют скорость подачи проволоки (диаметр проволоки If О мм) . V - l ш 6 30 й,021,г 0,3 u,iiи 6 р . 0.095 см/сек S.J5 /vac Так определяют скорость подачи никелевой проволоки, при которсП ее поступает з шов 2% от зеса переплавленного метппла на каждые 0,-1% дэсорбr;poвa : oгo азота. Затем н i указпгчном режима выполняют сва:-с- пластин с подачай никелевой тропэлоки, Скорость подач;: подсчитывают для к алддого прохода. Полученные шпы не имеют дефектов (пор, грс;-ди:;, насплаБле ;н : к: н ,цр.}. Металлографические и ееладов ани я образцов, ;1: лрезанных из сварных соединений показали, что изы плоп-и е, фор;-.П1роза.Пге хорошее, дефекты отсутствуютМеталл шва предс ав.ииет собоЯ аустенитную структуру с равномерно pacripa -iSJiensii-JivS ферритом,1 количество которого не лревьзиает 2, Предла: ае:--ый способ позволяег . иск.гпо гить недопустимую по содар жанию 1 -феррит структурную г:еоднородность по сечению шва при сварке на различных режимах и при различной доле участия основного и присадочного металла; обеспечить получение аустенитноферритной (до 5% д -феррит) или аустенитной структуры шва как при днослойной так и при многослойной сварке хромомарганцевых сталей плаок различного химического состава, граниченного верхним и нижним преелами содержания элементов по ГОСТ ли ТУ; повысить эксплуатационную надежность сварных конструкций, работаюих при температуре ныне 350 С за счет отсутствия недопустимого измеения механических свойств металла ва, а следовгигельно и обеспечить олее широкое внедрение хромомарганновых аустенитных сталйй, применяемых в настоящее время взамен хромоникелевых сталей.

Формула изобретения

Способ сварки плавлением хромомарглнцевых аустенитных сталей, содержащих азот, при котором металл шва легируют элементами аустенизаторами, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств сварных соединений путем получения аустенитной структурЕЛ или структуры с регламентированным содержанием феррита, в сварочную

Ванну подают чистый никель в количестве 2,0% от веса переплавленного металла на каждые 0,1% десорбированного из сварочной ванны в процессе сварки азота, причем количество десорбированного азота определяют предварительно на образцах. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Авторское свидетельство СССР № 228174, кл. В 23 К 35/24, 1964 г.