Сталь для сварочной проволоки

 

Изобретение относится к составу для сварочной проволоки для дуговой, преимущественно полуавтоматической сварки, в среде углекислого газа стали с любым содержанием азота, проводимой на форсированном режиме. Задача изобретения - разработка состава стали для сварочной проволоки, использование которой в указанных параметрах сварки предотвращает газовыделение при застывании сварочной ванны, сводит к минимуму механическое остаривание металла шва, тем самым увеличивает стойкость сварного шва к образованию пор и холодных трещин и за счет этого повышает эксплуатационную надежность сварных конструкций. Сталь содержит компоненты, мас. %: углерод 0,01 - 0,15; марганец 0,5 - 2; кремний 0,5 - 1,5; хром 0,01 - 0,4; никель 0,8 - 1,5; медь 0,01 - 0,32; алюминий 0,001 - 0,05; кобальт 0,001 - 0,1; титан 0,05 - 0,15; железо - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к составам сталей, содержащих хром, никель, медь, кобальт, титан, а также марганец более 1,5 по массе и предназначенных для производства сварочной проволоки, используемой при дуговой полуавтоматической сварке в среде углекислого газа.

Известна сталь для сварочной проволоки, используемой при дуговой полуавтоматической сварке в среде защитного углекислого газа, следующего состава, по массе: Углерод 0,05 0,11 Кремний 0,70 0,95 Марганец 1,80 2,10 Хром Не более 0,20 Никель Не более 0,25 Сера Не более 0,025 Фосфор Не более 0,030 Железо Остальное Сварной шов, образуемый при сварке проволокой из данного состава стали, не обеспечивает высокой надежности конструкции от разрушения, так как не исключает образования в нем пор и холодных трещин.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и составу к заявляемому является сталь [1] содержащая следующие компоненты, по массе:
Углерод 0,07 0,12
Кремний 0,40 1,20
Марганец 0,50 1,00
Хром 0,50 1,00
Никель 0,30 1,00
Медь 0,35 0,65
Алюминий 0,005 0,06
Титан 0,005 0,03
Кальций 0,005 0,01
Кобальт 0,005 0,25
Железо Остальное
При форсированных режимах сварки стальных конструкций проволокой данного состава с любым, в том числе повышенным, содержанием азота в свариваемой стали, идет интенсивное газовыделение во время застывания сварной ванны, а также механическое остаривание металла шва в результате воздействия сварочных напряжений, что влечет за собой ослабление стойкости металла шва против образования пор и холодных трещин и, как следствие этого, снижение эксплуатационной надежности сварных конструкций.

Задачей изобретения является разработка состава стали для сварочной проволоки, использование которой при форсированных режимах полуавтоматической сварки в среде углекислого газа металлов с любым, в том числе повышенным, содержанием в них азота, предотвращает или сводит к минимуму газовыделение при застывании сварочной ванны, существенно снижает механическое остаривание металла шва от воздействий сварочных напряжений, тем самым увеличивая стойкость металла шва к образованию пор и холодных трещин, практически исключает эти дефекты и за счет этого повышает эксплуатационную надежность сварных конструкций.

Поставленная задача решается тем, что в известной стали, в составе которой имеются железо, углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, алюминий, титан и кобальт, ее компоненты взяты при следующем их соотношении, по массе:
Углерод 0,01 0,15
Марганец 0,50 2,00
Кремний 0,50 1,50
Хром 0,01 0,40
Никель 0,80 1,50
Медь 0,01 0,32
Алюминий 0,001 0,05
Титан 0,05 0,15
Кобальт 0,001 0,10
Железо Остальное.

Приведенное содержание в стали углерода, марганца и кремния обусловлено тем, что именно в этих пределах данные элементы обеспечивают требуемый уровень прочности и пластичности металла сварного шва.

Содержание в стали и, соответственно в проволоке хрома и меди, ниже приведенных пределов практически не оказывает какого-либо влияния на свойства металла сварного шва. Содержание меди в указанных пределах повышает стойкость сварного шва против коррозии за счет снижения интенсивности электрических процессов окисления поверхности металла. Это легирование оказывает влияние и на повышение хладостойкости сварного шва в связи с повышением вязкости феррита. При этом коррозионная стойкость и хладостойкость сварного шва заметно усиливается при одновременном присутствии в сварочной проволоке в выбранных пределах хрома и никеля, поскольку они способствуют повышению растворимости меди в твердом растворе и препятствуют ее выделению в виде свободно структурной эпсилон-фазы.

При содержании в стали хрома и меди выше верхних пределов наблюдается нежелательное повышение твердости металла шва при сварке микролегированных сталей. Алюминий в пределах 0,001 0,05 способствует получению мелкозернистой структуры сварного шва.

Кобальт при содержании в стали менее 0,001 не оказывает влияние на структуру и свойства сварного шва. В интервале до 0,10 его введение в сварочную проволоку формирует более дисперсную структуру металла, благодаря чему улучшает пластические, вязкостные свойства металла шва и несколько повышает предел его текучести. Дальнейшее увеличение содержания кобальта в проволоке сверх 0,10 экономически нецелесообразно.

Титан в пределах 0,05 0,15 в отличие от прототипа, где он присутствует в количестве 0,005 0,03 в проволоке из данной стали при форсированных режимах сварки стали с любым содержанием азота образует стойкие нитриды титана, которые предотвращают газовыделение при застывании сварочной ванны и механическое остаривание металла в результате воздействия сварочных напряжений, что повышает стойкость металла шва к образованию пор и холодных трещин и тем самым увеличивает эксплуатационную надежность сварных конструкций.

Выплавка данного состава стали для сварочной проволоки не вносит каких-либо изменений в общеизвестные технологии производства низколегированных марок стали.

В промышленных условиях были выплавлены опытные партии стали по аналогу [1] прототипу [2] и предложенного состава по среднему значению содержания каждого ингредиента, кроме титана, который присутствовал в пяти различных количествах.

Результаты исследования металла сварного шва после проведения в форсированном режиме полуавтоматической сварке в среде углекислого газа, выполненной с использованием проволоки из стали предлагаемого состава приведены в таблице.

Сварку вели со скоростью V_св 150 см/мин.

Таким образом, заявленный состав стали для сварочной проволоки решает поставленную задачу, благодаря чему обеспечивается в итоге повышение эксплуатационной надежности сварных конструкций.

Формула изобретения

Сталь для сварочной проволоки, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, медь, алюминий, титан, кобальт, железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.

Углерод 0,01-0,15
Марганец 0,50-2,00
Кремний 0,50-1,50
Хром 0,01-0,40
Никель 0,80-1,50
Медь 0,01-0,32
Алюминий 0,001-0,05
Титан 0,05-0,15
Кобальт 0,001-0,10
Железо Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1