SU1116092A1 - Сталь - Google Patents

Abstract

СТАЛЬ, преимущественно дл  сварочной проволоки, содержаща  углерод , кремний, марганец, никель, молибден, ванадий, алюминий, азот, .хром, медь, фосфор и железо, отличающа с  тем, что, с целью повышени  сопротивлени  хрупкому разрушению металла шва при сохранении его прочности после продолжительных технологический отпусков, она содержит компоненты в следзпотцем соотнош1ении , мас.%: Углерод 0,08-0,12 Кремний0,15-0,35 Марганец1,00-1,51 Никель1,40-1,69 Молибден0,61-0,75 Ванадий0,001-0,025 Алнминий0,005-0,070 Азот0,001-0,0.12 Хром . 0,01-0,30 Медь0,01-0,20 Фосфор0,003-0,020 ЖелезоОстальное при этом содержание никел  и марганца при концентрации фосфора 0,01-0,02 и мас.% составл ет 2,4$(Ni+Mn) j

Description

О)

о со

1С Изобретение относитс  к металлур гии, в частности|К стал м дл  сваро ной проволоки, примен емым в энерго машиностроении при изготовлении Крупногабаритных .сварных сосудов давлени , например корпусов пароген раторов, компенсаторов объема, гидр емкостей САОЗ атомных энергоблоков мощностью до 1 млн.кВт. Известна сталь (1 , примен ема  в энергомашиностроении дл  изготов лени  сосудов давлени , следуккдего химического состава, мас.%: Углерод 0,12-0,18 Кремний0,75-1,15 Марганец0,4-0,8 Никель1,3-1,6 Молибден0,4-0,7 Хром0,8-1,2 Ванадий0,11-0,16 Медь1,3-1,6 Алюминий0,05-0,15 ЖелезоОстальное Недостатком этой стали  вл етс  то, что изготовленна  из нее сваро на  проволока при автоматической сварке под флюсом не обеспечивает требуемую прочность металла шва сварных соединений подвергаемых после сварки технологическим отггус ком большой продолжительности. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигае мому эффекту  вл етс  сталь t21, примен ема  при изготовлении сварн сосудов давлени  атомнык энергобло ков мощностью 1 млн. кВт, содержащ мас.%: 0,08-0,11 Углерод ,37 Кремний 0,6-1,4 Марганец 1,7-2,7 Никель 0,35-0,60 Молибден 0,03,07 Ванадий .Апюмйтшй Азот 0,005-0,012 Железо Остальное . причем сталь может содержать приме мас.%г хром до 0,3; медь до 0,2; сера до 0,02 и фосфор до 0,018. Указанна  сталь обеспечивает вы кие механические свойства основког металла в сосудах давлени , однако металл шва, сваренньй с использова нием сварочной проволоки из этой стали, при достаточно высоких проч ностных свойствах имеет низкое соп ротивление хрупкому разруЛеншо, Целью изобретени   вл етс  повышение сопротивлени  хрупкому разрушению металла шва при сохранении его прочности после продолжительн 1Х технологических отпусков. Эта цель достигаетс  тем, что в стали, содержащей углерод, кремний, марганец, никель, молибден, ванадий , алюминий, азот, хром, медь, фосфор и железо, компоненты вз ты в следующем соотношении, мас.%: 0,08-0,12 Углерод 0,15-0,35 Кремний 1,00-1,51 Марганец 1 ,40-1,69 Никель 0,61-0,75 Молибден 0,001-0,025 Ванадий 0,005-0,070 Алюминий 0,001-0,012 - Азот 0,01-0,30 0,01-0,20 0,003-0,020 Фосфор Остальное Жедезо при этом содержание никел  и марганца при концентрации фосфора 0,010 ,02 мас.% составл ет 2,4 -fCNi+Mn) (4-80Р), а суммарное содержание хрома и.меди при концентрации кремни  0,25-0,35 мас.% составл ет 0,02 (Cr+Cu) i (1,5-4Si). В виде примеси предлагаема  сталь может содержать до 0,02 мас.% серы. Предлагаема  сталь имеет более низкое содержание, никел  (1,4-1,69 мае Л против 1,7-25 мас.% в известной стали) , что дает возможность избежать образование мартенсита в металле шва при его охлаждении после .сварки без применени  высокого подогрева и, следовательно, снизить критическую температуру хрупкости металла шва, что приводит к повьш ению его сопротивлени  хрупкому разрушению. Присодержании никел  менее 1,4 мас.% не обеспечиваетс  сохранение требуемого уровн  прочностньпс свойств металла шва, а при концен трации никел  более 1,69 мас.% возможно образование мартенсита в металле шва, что повышает критическую температуру хрупкости и снижает сопротивление хрупкому разрушению металла шва. Кроме того, повьш1ение концентрации никел  Bbmie указанного предела значительно увеличивает склонность металла шва к отпускной хрупкости, котора  развиваетс  при охлаждении сварного соединени  после технологических отпусков.

311

Дл  компенсации некоторого снижени  прочности металла шва, обусловленного уменьшением содержани  никел , предлагаема  сталь имеет более высокую концентрацию молибдена (0,61-0,75 мас.% против 0,35-0,60 мас,% в известной стали), что позвол ет сохранить прочностные свойства металла шва на требуемом уровне без снижени  пластических характеристик. При содержании молибдена менее 0,61 мас.% не достигаетс  эффект сохранени  прочностных свойств металла шва на требуемом уровне, а при концентрации его более 0,75 мас.% в металле шва значительно возрастает количество крупных вьщелений карбидов молибдена по границам зерен, что повьш1ает критическую температуру хрупкости и приводит к снижению сопротивлени  хрупкому разрушению металла шва.

Предлагаема  сталь имеет более низкое содержание ванади  (0,0010 ,025 мас.% против 0,03-0,07 мас.% в известной стали), что позвол ет предотвратить вьщеление карбидов ванади  по границам зерен в процессе технологических отпусков и, следовательно , снизить веро тность образова ни  трещин повторного нагрева, а так же понизить величину критической температуры хрупкости металла шва. При содержании ванади  менее 0,001 мае.7, снижаютс  прочностные свойства металла из-за отсутстви  мелкодисперсных карбидов ванади  в объеме зерен, а при концентрации ванади  более 0,25 мас.% значительно возрастает плотность карбидов ванади , вьщел ющихс  по границам зерен во врем  технологических отпусков, что повьш1ает критическую температуру хрупкости металла шва и соответственно снижает его сопротивление хрупкому разрушению.

Кроме того, в предлагаемой стали рекомендованы суммарные концентрации никел  и марганца в зависимости от содержани  фосфора, а также хрома и мсгди в зависимости от содержани  кремни . Так, суммарна  концентраци  никел  и марганца при содержании фосфора 0,01-0,02 мас.% составл ет, мае.%:

2,4(Ni-fMn)(4-80P).

Необходимость введени  этого соотношени  обусловлена тем, что никель и марганец усиливают сегрегацию

60924

атомов фосфора по границам зерен при охлаждении сварного соединени  после технологических отпусков, что снижает сопротивление хрупкому разрус шению металла шва. Поэтому при содержании фосфора 0,003-0,01 мас.% когда опасность его зерногранИчной сегрегации не велика, концентрации никел  и марганца могут принимать

fO любые значени  в указанных пределах и суммарное содержание этих элементов может быть равно, например, сумме их верхних пределов, т.е. 1,69-t-1 ,,2 мас.%. Если содержание

5 фосфора превышает 0,01 мас.%, то

суммарное содержание никел  и марганца должно быть меньше этой величины и при концентрации фосфора 0,02 мас.% оно не должно превьшгать 2,4 мас.%,

20 т.е. концентрации никел  и марганца должны быть одновременно на нижних пределах. Таким образом, указанное соотношение определ ет область допустимых концентраций никел  и марганца,

25 с одной стороны, и фосфора, с другой стороны, при которых обеспечиваетс  требуемый уровень критической температуры хрупкости и, следовательно, требуемый уровень сопротивлени  хрупJQ кому разрушению металла шва.

Суммарное содержание хрома и меди в предлагаемой стали при концентрации кремни  0,25-0,35 мас.% составл ет, мас.%:

0,02(Cr+Cu)(1,5-4Si). Необходимость введени  этого соот/юшени  обусловлена тем, что хром и -медь усиливают зернограничную сегрегацию атомов кремни  при охлаждении сварного соединени  после технологических отпусков, что повы-ч шает критическую температуру хруп-, кости металла шва. Поэтому при концентрации кремни  0,15-0,25 мас.%, когда опасность его зернограничной сеи регацин сравнительно невелика, концентрации хрома и меди могут . одновременно достигать своих верхних пределов, т.е. величина (Cr+Cu) может составл ть 0,02-0,5 мас.%.

При повышении концентрации кремни  до 0,25-0,35 мас.% допустимый верхний предел суммарного содержани  хрома и меди снижаетс , так что при концентрации кремни  0,35 мас.%

55 суммарное содержание хрома и меди не должно превышать 0,1 мас.%. Таким образом, указанное соотношение определ ет область допустимых концентраций хрома и меди, с одной стороны, и кремни , с другой стороны при которых обеспечиваетс  требуемый уровень критической температуры хрупкости и, следовательно, сопротив ление хрупкому разрушению металла шиа. В табл. 1 приведен химический сос тав предлагаемой стали трех плавок. В табл. 2 приведены механические свойства металла шва, сваренного про волокой из предлагаемой и известной сталей, пос е полного цикла технологических отпусков, причем, в числи теле указаны минимальные, а в знаменателе - максимальные значени  свойств . Сварные пробы выполн ли на вырезанных из листа высокопрочной низколегированной стали 10ГН2МФА заготовках толщиной 90 мм с использованием сварочной проволоки 0 5 мм и флюса ФЦ-16. Как видно из табл. 2, металл шва, сваренный проволокой из предлагаемой стали, имеет критическую температуру хрупкости на 30-:55°С ниже, чем металл шва, сваренный проволокой из известной стали, т.е. в первом случае обеспечиваетс  значительно более высокий уровень сопротивлени  хрупкому разрушению при практически одинаковом уровне прочностных свойств. Использование предлагаемой стали при изготовлении сварных корпусов парогенераторов энергоблоков мощностью 1 млн.кВт) дает экономический эффект около 832 тыс.руб. в сравнении с базовым объектом, за который прин та сталь дл  изготовлени  сосудов давлени  атомных энергоблоков мощностью 1 млн.кВт

OIO

rO|v

+-I +

OOlCsl

toi -

VDI Г--1Л|ЧЭ

Ol vD

МО Irsl Гч1| CN

oro

vDlCsl Dlr010 4D(rO ini

Q) je

О H

Claims (1)

1. СТАЛЬ, преимущественно для сварочной проволоки, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, молибден, ванадий, алюминий, азот, хром, медь, фосфор и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения сопротивления хрупкому разрушению металла шва при сохранении его прочности после продолжительных технологический отпусков, она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

   Углерод 0,08-0,12 Кремний 0,15-0,35 Марганец 1,00-1,51 Никель 1,40-1,69 Молибден 0,61-0,75 Ванадий 0,001-0,025 Алюминий 0,005-0,070 Азот 0,001-0,0.12 Хром 0,01-0,30 Медь 0,01-0,20 Фосфор 0,003-0,020 Железо Остальное t этом содержание никеля и марганца

   при концентрации фосфора 0,01-0,02 мас.% составляет 2,44(Ni+Mn) j?(4-80P) , а суммарное содержание хрома и меди при концентрации кремния 0,250,25 мас.% составляет 0,02 <(Cr+Cu)i <(1,5-4Si).

   ί