Сварочный материал из двухфазной ферритно-аустенитной нержавеющей стали

 

Изобретение относится к сварочному материалу из двухфазной ферритно-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. Содерл;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 межкристаллитной 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 23 К 35/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ГЗАТЕВТЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3707305/25-27 (22) 16.02.84 (31) 25190/83 (32) 17.02.83 (33) ЛР (46) 15.11.88. Бюл. Ф 42 (71) НИППОН Стэйнлес стил Ко, ЛТД и Сумитомо Кемикал Компани Лимитед (л) (72) Масахиро Аоки, Киити Сайто, Такеси Есида, Норияси Икеда, Масанори Такахаси, Масао Охкубо и Масааки

Нагаяма (JP) (53) 621.791.04(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 106159, кл. В 23 К 35/30, 1956.

Заявка Японии М 56-77095, кл. В 23 К 35/24, опублик. 25.06.81. (54) СВАРОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ИЗ ДВУХФАЗНОЙ

ФЕРРИТНО-АУСТЕНИТНОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ (57 ) Изобретение относится к св арочному материалу из двухфазной ферритно-аустенитной нержавеющей стали, образующему материал сварного шва, об" ладающий высокой коррозионной стойкостью. Цель изобретения — повышение коррозионной стойкости металла сварного шва в среде, содержащей азотную кислоту. Сварочный материал содержит

„„SU „„1438600 A 3 ком н н нты при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,009-0,024; кремний

0,57-1,54; марганец 0,54-),67; хром

25 88-29,30; никель 7,23-11,94; азот

0,075-0,19; железо — остальное, Содержание компонентов ограничивается уравновешивающим количеством никеля.

-11,47 (уравновешивающее количество никеля (— 7,.0, где уравновешивающее количество никеля Ni = Ni, % + 0,5 х х Мп, % + 30 х (C + N), % — !,l (Cr, % + 1,5 х Si %) + 8,2. При уравновешивающем количестве никеля, меньшем

ll,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 межкристаллитной коррозии, поскольку структура приближается к однофазной аустенитной и становится неэкономичной. Только при указанном соотношении компонентов и контроле уравновешивающего количест-. ва никеля от — 11,47 до -7,0 обеспечивается устойчивость к коррозии сварных швов в среде азотной кислоты.

1 табл.

1438600

Изобретение относится к сварке, в, частности к сварочным материалам иэ

I двухфазной ферритно-аустенитной нержавеющей стали. . Цель изобретения — повышение Kop" роэионной стойкости металла сварногс шва в среде, содержащей азотную кислоту.

Углерод в составе сварочного мате- 19

:,риала является элементом, способствующим эффективному образованию аустенита. Однако содержание углерода должно быть ограничено, поскольку он образует карбиды,в металле сварного 15 шва, которые в свок» очередь повышают вероятность межкристаллитной коррозии в среде азотной кислоты. Содержание углерода ограничивается 0,009

0,024 мас./. Кремний и марганец ис- 20 пользуютея в качестве раскислителей в процессе выплавки сварочного материала. Оптим .льное содержание этих компонентов . сварочном материале, .мас.7: кремнлй 0,57-1,54 и марганец

0,54-1,67.

Хром в составе сварочного материала необходим как для образования феррита в сварном шве, так и для образования двухфазной структуры аусте- ЗО нита и феррита. Хром является необходимым для обеспечения двухфазной структуры аустенита и феррита, а также для обеспечения коррозионной стой(. кости в азотной кислоте. Для обеспе- З5 чения хорошей корроэионной стойкости необходимо вводить хром не менее

25,88 мас. . При надлежащей равновесности структуры коррозионная стой кость к азотной кислоте повышается с 40 увеличением содержания хрома. Однако при содержании хрома более

29,30 мас.% в нежелательной степени повышается твердость и затрудняется процесс изготовления сварочного материала, 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 содержанне никеля 7,23-11,94 мас °, которое является оптимальным с точки зрения структуры (между содержанием аустенита и феррита) н соответствует содержанию хрома, являющегося основным ферритообраэующим компонентом.

Азот — сильный аустенитообразующий материал (как углерод и никель) и эффективный с точки зрения предотвращения таких видов коррозии, как питтинг-коррозия, однако повышенное содержание азота вызывает 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.X.

Сварочный материал обеспечивает ферритно-аус тенитную двухфазную структуру при сварке ферритно-аустенитных двухфазных нержавеющих сталей.

Содержание аустенита в области сварки должно находиться в интервале

40 — 807 но объему с помощью контроля содержания никеля в интервале от

-1l 47 до -7,0, т.е. содержание компонентов ограничивается уравновешивающим количеством никеля..

-l1,47 (уравновешивающее количество Ni (-7,0, где уравновешивающее количество Ni = Ni, 7 +.0,5 х Мп, 7. +

+ 30 х (С + N), — l,l (Cr, +

+ 1 5 x Si, 7) + 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 уравновешивающее количество никеля становится меньше -11,47,.то содержание аустенита в сварном шве падает ниже 407 по объему, что способствует тенденции избирательной коррозии между свариваемыми элементами.

При таком уравновешивающем количестве никеля невозможно повысить коррозионную стойкость к азотчой 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 807. по объему и выше, что ухудшает коррозионную стой1438600

Уравнове- Результашиваюшее ты корроколичест-, зионных во, Ni, испытаний .! в среде азотной

1 кислоты

Образец

Cr Ni

1 0,010 0,63 1,00 25,88 7,31 0,101 Остальное

2 0,009 0,60 1,04 27,57 10,32 0,105 То же

-10, 16

-8,86

3 0,015 1,54 1,67 29,30 8,02 0,152

4 0 024 1 03 1 45 26 91 9 01 0 075

5 0,017 0,62 0,66 26,74 7,23 0,09

6 0,014 1,39 0,54 28,50 11,94 0,19

-9,61

-9,9 — ll,47

7 0015 057 058 2601 1092 009

-7,0 кость материала сварного шва к межкристаллитной коррозии, поскольку . структура приближается к однофазной аустенитной и становится неэ.:ономич 5 ной, так как требует увеличения содержания дорогого никеля. Кроме того, ухудшается обрабатываемость металла горячим способом.

Из двухфазной ферритно-аустенитной 10 нержавеющей стали были изготовлены образцы сварных элементов для сварки с использованием различных сварочных материалов, приведенных в таблице °

Эти образцы были подвергнуты пяти пов-15 торяющимся циклам испытания в кипящей азотной кислоте длительностью по 48 ч

I при концентрации раствора азотной кислоты 65% с добавлением иона хромата в количестве 100 ч. на млн. При 20 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- 25 вания микрошлифов образцов на межкристаллитную коррозию и выясняли зависимость между химическим составом сварочного материала и степенью межкристаллитной коррозии. Результаты З0 испытаний приведены в таблице.

Как следует из приведенных данных, на образцах, сваренных с использованием предлагаемого сварочного материСодержание компонентов, мас.% ала, межкристалпитная коррозия практически не наблюдается, в то время как на образцах, сваренных с использованием сварочного материала с уравновешивающим количеством никеля, не отвечающим условию от — 11,47 до -7,0, имеет место коррозия.

Формула и з о б р е т е н и я

Сварочный материал из двухфазной ферритно-аустенитнои нержавеющей стали, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, азот, железо, отличающийся 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

Никель 7,23-11,94

Азот 0,075-0,19

Железо Остальное причем содержание компонентов со став а удовлетворяет следуюшей формуле:

-11,47 Ni, % + 0,5 Мп, % +

+ 30 (С + N), % -1,1 (Сг, %. +

+ 1-,5 Si %) + 8,2 < -7,0.

1438600

Продолжение таблицi

Содержание компонентов, мас.X

Обра" зец

Fe в среде азотной кислоты

0,095 Остальное

1,104 То же

8 0,013 0,58 !,20 27,81 6,61

9 0,014 0,63 1,06 27,16 14,27

Х

О, l 03

0,10

0 12

-5,5

П р и м е ч а н и е. Π— межзеренная коррозия не наблюдается; д — некоторая межзеренная коррозия;

Х вЂ” сильная межзеренная коррозия °

Составитель И. Гершанова

Редактор М. Петрова Техред М.Ходанич Корре р екто А. Обручар

Пр нзводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. рм тны, 10 0013 065 1,07 2661 606

11 0,014 0,58 0,57 27,56 7,22

12 0,012 0,57 0,55 26,50 12,14

Заказ 5973/58 Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Уравнове" Результашивающее ты корроколнчест- зионнык во, Ni испытаний

-13,35

-4,38

-)2,07

-12,3