RU2188109C2 - Composition of welding tape and wire - Google Patents
Composition of welding tape and wire Download PDFInfo
- Publication number
- RU2188109C2 RU2188109C2 RU2000111941A RU2000111941A RU2188109C2 RU 2188109 C2 RU2188109 C2 RU 2188109C2 RU 2000111941 A RU2000111941 A RU 2000111941A RU 2000111941 A RU2000111941 A RU 2000111941A RU 2188109 C2 RU2188109 C2 RU 2188109C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- surfacing
- corrosion
- welding
- sulfur
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 7
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 5
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- UXIGZRQVLGFTOU-VQXQMPIVSA-N remikiren Chemical compound C([C@H](CS(=O)(=O)C(C)(C)C)C(=O)N[C@@H](CC=1NC=NC=1)C(=O)N[C@@H](CC1CCCCC1)[C@@H](O)[C@@H](O)C1CC1)C1=CC=CC=C1 UXIGZRQVLGFTOU-VQXQMPIVSA-N 0.000 claims 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 14
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 9
- 239000011135 tin Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 abstract 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 25
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 9
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910005887 NiSn Inorganic materials 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- QUQFTIVBFKLPCL-UHFFFAOYSA-L copper;2-amino-3-[(2-amino-2-carboxylatoethyl)disulfanyl]propanoate Chemical compound [Cu+2].[O-]C(=O)C(N)CSSCC(N)C([O-])=O QUQFTIVBFKLPCL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии сложно легированных сварочных материалов, содержащих железо, хром, никель, углерод, марганец, ниобий, и может быть использовано при изготовлении изделий атомного энергомашиностроения, работающих при температурах до 500oС в условиях интенсивного нейтронного облучения в контакте с водой высоких параметров, а также изделий нефтяного машиностроения и других отраслей промышленности.The invention relates to the metallurgy of complex alloyed welding consumables containing iron, chromium, nickel, carbon, manganese, niobium, and can be used in the manufacture of nuclear power engineering products operating at temperatures up to 500 o C in conditions of intense neutron irradiation in contact with water of high parameters as well as petroleum engineering products and other industries.
Известны сварочные материалы - аналоги: а.с. 836194, 1981 г., СССР; а.с. 1232445, 1986 г., СССР; заявка 60-130496, 1987 г., Япония. Known welding materials - analogues: A. with. 836194, 1981, USSR; A.S. 1232445, 1986, USSR; Application 60-130496, 1987, Japan.
Однако эти материалы характеризуются неудовлетворительным формированием наплавленного металла, низким уровнем гарантированных механических свойств после технологических отпусков (относительное сужение 35%, ударная вязкость, определенная на образцах Манеже, 400 кДж/см2), а также низкой стойкостью против коррозионного растрескивания под напряжением в водных средах в условиях повышенных температур и облучения.However, these materials are characterized by unsatisfactory formation of deposited metal, a low level of guaranteed mechanical properties after technological tempering (relative narrowing of 35%, impact strength, determined on Manege samples, 400 kJ / cm 2 ), as well as low resistance to stress corrosion cracking in aqueous media in conditions of elevated temperatures and exposure.
Наиболее близкой к предлагаемой сварочной ленте и проволоке по составу, свойствам и назначению, принятой за прототип, является сварочная лента марки Св-04Х20Н10Г2Б (ЭП-762) по ТУ 14-1-2270-77 со следующей массовой долей элементов, %:
Углерод - Не более 0,04
Кремний - 0,20-0,45
Марганец - 1,80-2,20
Хром - 18,50-20,50
Никель - 9,00-10,50
Ниобий - 0,90-1,30
Сера - Не более 0,018
Фосфор - Не более 0,025
Железо - Остальное
Содержание ферритной фазы в стали - 5-8%
Этот материал в настоящее время широко применяется для антикоррозионной наплавки корпусов реакторов и оборудования типа ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 со сроком эксплуатации до 30 лет. Металл шва и наплавки, выполненный лентой и проволокой известного состава (Св-04Х20Н10Г2Б), не проявляет склонности к межкристаллитной и питтинговой коррозии, а также к коррозионному растрескиванию под напряжением в условиях облучения флюенсом до 6•1019 нейтр/см2 (Е>0,5 МэВ) при температуре (270÷340)oС.Closest to the proposed welding tape and wire in composition, properties and purpose, adopted as a prototype, is a welding tape of the brand Sv-04X20N10G2B (EP-762) according to TU 14-1-2270-77 with the following mass fraction of elements,%:
Carbon - Not more than 0.04
Silicon - 0.20-0.45
Manganese - 1.80-2.20
Chrome - 18.50-20.50
Nickel - 9.00-10.50
Niobium - 0.90-1.30
Sulfur - Not more than 0.018
Phosphorus - Not more than 0.025
Iron - Else
The content of the ferritic phase in steel is 5-8%
This material is currently widely used for anticorrosive surfacing of reactor vessels and equipment of the VVER-440 and VVER-1000 types with a service life of up to 30 years. The weld metal and surfacing, made by tape and wire of known composition (Sv-04Kh20N10G2B), does not show a tendency to intergranular and pitting corrosion, as well as to stress corrosion cracking under conditions of irradiation with fluence up to 6 • 10 19 neutrons / cm 2 (E> 0 , 5 MeV) at a temperature of (270 ÷ 340) o C.
Однако исследования, выполненные в последние несколько лет, выявили стабильно низкое значение пластичности и ударной вязкости металла наплавки в исходном состоянии (после технологических отпусков) и существенное снижение указанных характеристик после облучения, что свидетельствует о его склонности к радиационному охрупчиванию и может привести к переходу наплавки в хрупкое состояние. However, studies carried out in the past few years have revealed a consistently low value of ductility and toughness of the surfacing metal in the initial state (after technological holidays) and a significant decrease in these characteristics after irradiation, which indicates its tendency to radiation embrittlement and can lead to the transition of surfacing to fragile condition.
Задачей настоящего изобретения является разработка состава сварочной ленты и проволоки для антикоррозионной наплавки, обладающей более высокой пластичностью и ударной вязкостью после технологических отпусков при температуре (640÷685)oС, а также после облучения при температуре (270÷340)oС при сохранении требуемой коррозионной стойкости и технологической прочности.The objective of the present invention is to develop the composition of the welding tape and wire for anti-corrosion surfacing, with higher ductility and impact strength after technological holidays at a temperature of (640 ÷ 685) o C, as well as after irradiation at a temperature of (270 ÷ 340) o C while maintaining the desired corrosion resistance and technological strength.
Поставленная задача достигается оптимизацией содержания хрома, никеля, марганца, кремния, ниобия, серы, фосфора, а также введением алюминия, азота, меди, кобальта, свинца, олова, мышьяка, сурьмы, церия и иттрия при следующем соотношении массовой доли элементов, %:
Углерод - 0,01-0,025
Кремний - 0,17-0,35
Марганец - 1,3-1,7
Хром - 17,50-19,50
Никель - 10,00-11,00
Ниобий - 0,7-0,9
Сера - 0,001-0,010
Фосфор - 0,001-0,015
Алюминий - 0,01-0,05
Азот - 0,01-0,025
Медь - 0,005-0,04
Свинец - 0,0005-0,001
Мышьяк - 0,001-0,005
Олово - 0,001-0,005
Сурьма - 0,001-0,005
Кобальт - 0,01-0,05
РЗМ - 0,05-0,10
Железо - Остальное
при соблюдении следующих соотношений массовой доли элементов, %:
S+P<0,020 [1]
Cu+Pb+Sn+As+Sb<0,045 [2]
для повышения стойкости против теплового и радиационного охрупчивания, а также
[Crэкв.]-8≤[Niэкв.]≤1,6[Crэкв.]-17,5, [3]
где [Сrэкв.]=%Сr+1,5x%Si+0,5x%Nb,
[Niэкв.]=%Ni+30x%C+30x%N+0,5x%Mn
для обеспечения технологической прочности в процессе сварки и наплавки, которая достигается при содержании ферритной фазы в структуре стали в пределах 3-6%.The task is achieved by optimizing the content of chromium, nickel, manganese, silicon, niobium, sulfur, phosphorus, as well as the introduction of aluminum, nitrogen, copper, cobalt, lead, tin, arsenic, antimony, cerium and yttrium in the following ratio of the mass fraction of elements,%:
Carbon - 0.01-0.025
Silicon - 0.17-0.35
Manganese - 1.3-1.7
Chrome - 17.50-19.50
Nickel - 10.00-11.00
Niobium - 0.7-0.9
Sulfur - 0.001-0.010
Phosphorus - 0.001-0.015
Aluminum - 0.01-0.05
Nitrogen - 0.01-0.025
Copper - 0.005-0.04
Lead - 0.0005-0.001
Arsenic - 0.001-0.005
Tin - 0.001-0.005
Antimony - 0.001-0.005
Cobalt - 0.01-0.05
REM - 0.05-0.10
Iron - Else
subject to the following ratios of the mass fraction of elements,%:
S + P <0,020 [1]
Cu + Pb + Sn + As + Sb <0.045 [2]
to increase resistance to thermal and radiation embrittlement, as well as
[Cr eq. ] -8≤ [Ni equiv. ] ≤1.6 [Cr equiv. ] -17.5, [3]
where [Cr equiv. ] =% Cr + 1.5x% Si + 0.5x% Nb,
[Ni equiv. ] =% Ni + 30x% C + 30x% N + 0.5x% Mn
to ensure technological strength during welding and surfacing, which is achieved when the content of the ferritic phase in the steel structure is in the range of 3-6%.
Регламентированное содержание ферритной фазы в пределах 5-8% в стали для изготовления ленты известного состава (прототипе) задано исходя из необходимости обеспечения 2-8% ферритной фазы в наплавленном металле. На основании анализа статистических данных по механическим свойствам наплавки известного состава за 15 лет выявлено, что при содержании ферритной фазы в металле наплавки более 6% не всегда обеспечивается требуемый уровень пластичности и ударной вязкости наплавленного металла в исходном состоянии. Также известна негативная роль ферритной фазы в процессах теплового и радиационного охрупчивания. Экспериментально установлено, что с увеличением количества ферритной фазы (даже в пределах 2-8%) возрастает склонность наплавки к отпускному охрупчиванию, что выражается в снижении пластичности и уровня ударной вязкости. The regulated content of the ferritic phase in the range of 5-8% in steel for the manufacture of a tape of known composition (prototype) is set based on the need to provide 2-8% of the ferritic phase in the weld metal. Based on the analysis of statistical data on the mechanical properties of surfacing of known composition over 15 years, it was revealed that when the content of the ferritic phase in the surfacing metal is more than 6%, the required level of ductility and toughness of the deposited metal in the initial state is not always ensured. The negative role of the ferritic phase in the processes of thermal and radiation embrittlement is also known. It was experimentally established that with an increase in the amount of the ferrite phase (even within 2–8%), the tendency of surfacing to temper embrittlement increases, which is expressed in a decrease in ductility and impact strength.
Расчет содержания ферритной фазы производился по диаграмме Шеффлера, представленной на чертеже . На диаграмме нанесены точки, соответствующие минимальным и максимальным значениям эквивалента хрома [Сrэкв.] и эквивалента никеля [Niэкв.] для разработанного состава; полученный прямоугольник включает все возможные значения содержания ферритной фазы. Там же нанесены прямые, соответствующие 3% и 6% ферритной фазы. Заштрихованная область удовлетворяет всем приведенным выше требованиям по химическому составу и соотношению [3].The calculation of the content of the ferritic phase was carried out according to the Scheffler diagram presented in the drawing. Dots plotted on the diagram correspond to the minimum and maximum values of the chromium equivalent [Cr equiv. ] and nickel equivalent [Ni eq. ] for the developed composition; the resulting rectangle includes all possible values of the content of the ferritic phase. Direct lines corresponding to 3% and 6% of the ferrite phase are also plotted there. The shaded area satisfies all the above requirements for chemical composition and ratio [3].
Из основных легирующих элементов наиболее сильное влияние на снижение пластичности наплавленного металла после штатных отпусков оказывают хром в количестве более 19,5% и кремний, если его массовая доля составляет более 0,35%, а наличие ниобия более 0,9% приводит к существенному снижению пластичности даже без термообработки. В то же время кремний участвует в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в сварочной ванне, и при его содержании менее 0,17% возможно образование пор в металле наплавки или шва. При содержании ниобия в ленте и проволоке менее 0,7% не обеспечивается стойкость против межкристаллитной коррозии наплавленного металла после технологических отпусков. Of the main alloying elements, chromium in the amount of more than 19.5% and silicon, if its mass fraction is more than 0.35%, and the presence of niobium more than 0.9%, lead to a significant decrease in the decrease in ductility of the deposited metal after regular holidays ductility even without heat treatment. At the same time, silicon is involved in redox processes in the weld pool, and with a content of less than 0.17%, pores may form in the weld metal or weld. When the niobium content in the tape and wire is less than 0.7%, resistance to intergranular corrosion of the deposited metal after technological holidays is not ensured.
Легирование РЗМ (иттрием и церием) в количестве до 0,10% повышает технологическую прочность при сварке и пластичность наплавленного металла за счет очищения границ зерен от элементов, способствующих отпускному и особенно радиационному охрупчиванию. При большем содержании РЗМ увеличивается сегрегация легкоплавких эвтектик примесей по границам зерен, что приводит к снижению пластичности наплавки. Alloying rare-earth metals (yttrium and cerium) in an amount up to 0.10% increases the technological strength during welding and the ductility of the deposited metal by cleaning grain boundaries from elements that contribute to tempering and especially radiation embrittlement. With a higher content of rare-earth metals, the segregation of fusible eutectics of impurities along grain boundaries increases, which leads to a decrease in the plasticity of surfacing.
Ограничение содержания углерода и азота вызвано необходимостью снижения склонности металла наплавки к отпускному охрупчиванию за счет уменьшения количества карбидов и карбонитридов по границам зерен. При этом для обеспечения коррозионной стойкости наплавленного металла после технологических отпусков в области температур 650÷700oС и облучения стало возможным снизить содержание ниобия до 0,7-0,9%.The limitation of the carbon and nitrogen content is caused by the need to reduce the tendency of the surfacing metal to temper embrittlement by reducing the amount of carbides and carbonitrides along the grain boundaries. Moreover, to ensure the corrosion resistance of the deposited metal after technological holidays in the temperature range of 650 ÷ 700 o C and irradiation, it became possible to reduce the niobium content to 0.7-0.9%.
Углерод и азот, являясь аустенитообразующими элементами, оказывают влияние на содержание ферритной фазы в металле наплавки и шва. Уменьшение содержания углерода и азота в составе сварочной ленты и проволоки вызвало необходимость ограничения содержания хрома не более 19,5% с целью получения не более 6% ферритной фазы в наплавленном металле, но не менее 17,5% с целью обеспечения стойкости против общей и межкристаллитной коррозии. Carbon and nitrogen, being austenite-forming elements, affect the content of the ferrite phase in the weld and weld metal. The decrease in carbon and nitrogen in the composition of the welding tape and wire necessitated limiting the chromium content to not more than 19.5% in order to obtain no more than 6% ferrite phase in the weld metal, but not less than 17.5% in order to ensure resistance against total and intergranular corrosion.
Известно, что при выдержках в области температур 500÷700oС (что имеет место при технологическом отпуске) повышается концентрация кремния и олова на границах зерен, причем олово образует с никелем хрупкое соединение типа NiSn. Медь в количестве более 0,04% в условиях облучения повышает хрупкость металла наплавки. При содержании алюминия в количестве более 0,05% возможно образование межваликовых трещин за счет возникновения хрупких интерметаллидных фаз типа Ni3Аl. Наличие в металле мышьяка до 0,01%, сурьмы, олова, свинца до 0,005% каждого заметно ухудшает сопротивляемость наплавки радиационному охрупчиванию при температуре 288oС. Охрупчивающая способность элементов возрастает в последовательности
Р<Sn<Sb<Pb<As
Эти элементы, диффундируя по вакансионному механизму к границам зерен, образуют зернограничные сегрегации, ослабляя границы зерен даже без облучения. В облученном материале сегрегация указанных элементов по границам зерен приводит к образованию зернограничных трещин, и разрушения происходят при меньших напряжениях, чем в необлученном материале. Экспериментально было установлено, что для обеспечения требуемой прочности границ необходимо, чтобы суммарное содержание меди, олова, сурьмы, свинца и мышьяка должно быть не более 0,045%.It is known that when holdings in the
P <Sn <Sb <Pb <As
These elements, diffusing by the vacancy mechanism to the grain boundaries, form grain-boundary segregations, weakening the grain boundaries even without irradiation. In the irradiated material, the segregation of these elements along grain boundaries leads to the formation of grain-boundary cracks, and fractures occur at lower stresses than in unirradiated material. It was experimentally established that to ensure the required strength of the borders, it is necessary that the total content of copper, tin, antimony, lead and arsenic should be no more than 0.045%.
Кобальт входит в состав рудоминерального сырья, содержащего никель. При его содержании более 0,05% значительно повышается активируемость металла наплавки при облучении. Cobalt is part of the ore-containing raw materials containing nickel. When its content is more than 0.05%, the activability of the surfacing metal significantly increases upon irradiation.
Сера присутствует на границах зерен в сульфидных выделениях. Сера и фосфор при суммарном содержании более 0,020% наряду с увеличением охрупчивания способствуют снижению сопротивляемости межкристаллитному растрескиванию в воде высоких параметров при облучении. Принятое ограничение верхних пределов серы и фосфора обеспечивает сохранение в металле наплавки достаточной пластичности после облучения и повышение технологической прочности при сварке. Sulfur is present at the grain boundaries in sulfide secretions. Sulfur and phosphorus with a total content of more than 0.020% along with an increase in embrittlement contribute to a decrease in the resistance to intergranular cracking in water of high parameters upon irradiation. The accepted limitation of the upper limits of sulfur and phosphorus ensures the preservation in the metal of the surfacing of sufficient ductility after irradiation and an increase in technological strength during welding.
Повышение пластичности и ударной вязкости наплавленного металла разработанного состава после термообработки по режиму высокого отпуска и после облучения достигается за счет снижения в составе сварочных материалов содержания углерода, серы, фосфора, ниобия, кремния, влияющих на пластичность в исходном состоянии, а также введением азота, меди, свинца, олова, сурьмы, мышьяка, алюминия, кобальта, РЗМ, влияющих на сопротивляемость радиационному охрупчиванию, а также за счет ограничения содержания ферритной фазы не более 6%. The increase in ductility and toughness of the deposited metal of the developed composition after heat treatment according to the high tempering regime and after irradiation is achieved by reducing the content of carbon, sulfur, phosphorus, niobium, silicon in the composition of welding materials, which affect the ductility in the initial state, as well as the introduction of nitrogen, copper , lead, tin, antimony, arsenic, aluminum, cobalt, rare-earth metals, affecting the resistance to radiation embrittlement, as well as by limiting the content of the ferrite phase to no more than 6%.
В институте были выплавлены плавки стали предлагаемого и известных составов в индукционных печах с основным тиглем, произведена горячая пластическая обработка, включая ковку и прокатку в интервале температур 1150÷950oС и волочение, в результате чего получена проволока диаметром 2 и 3 мм. Осуществлена наплавка с использованием этой проволоки на теплоустойчивую сталь перлитного класса марки 15Х2МФА, выполнена оценка свариваемости, определены химический состав наплавленного металла и механические свойства в исходном состоянии, после отпуска и после облучения в реакторах ВВРМ (ПИЯФ им. Константинова) и РБТ (НИИАР, г. Димитровград).The institute smelted the steel of the proposed and known compositions in induction furnaces with a main crucible, performed hot plastic processing, including forging and rolling in the temperature range of 1150 ÷ 950 o C and drawing, resulting in a wire with a diameter of 2 and 3 mm. This wire was deposited on heat-resistant steel of pearlite grade 15X2MFA grade, weldability was evaluated, the chemical composition of the deposited metal and the mechanical properties in the initial state were determined, after tempering, and after irradiation in the VVRM (PNPI named after Konstantinov) and RBT (RIAR, g Dimitrovgrad).
Химический состав сварочной проволоки указан в табл.1, расчет соотношений [1], [2], [3] приведен в табл.2, химический состав наплавленного металла - в табл.3, механические свойства наплавленного металла в исходном состоянии и после облучения - в табл.4. Результаты испытания металла наплавки на коррозионную стойкость, а также металла шва на технологическую прочность заявляемого состава и прототипа приведены в табл.5. Коррозионные испытания заключались в определении стойкости против межкристаллитной коррозии (МКК) по методу AM ГОСТ 6032-89, а также стойкости против коррозионного растрескивания под напряжением (КР) в автоклаве при температуре 270-300oС и давлении воды 85-100 атм, состав воды - 0,5 мг/кг хлорид-ионов, рН 9÷10, уровень напряжений 1,0÷1,2 от предела текучести при 300oС, время выдержки 100, 200, 500, 1000 ч. Технологическая прочность оценивалась по методике ЛТП-1-6 на образцах размером 40х45х2 мм.The chemical composition of the welding wire is shown in Table 1, the calculation of the ratios [1], [2], [3] are given in Table 2, the chemical composition of the deposited metal is shown in Table 3, the mechanical properties of the deposited metal in the initial state and after irradiation are in table 4. The test results of the metal overlay for corrosion resistance, as well as the weld metal for technological strength of the claimed composition and prototype are given in table 5. Corrosion tests consisted in determining the resistance to intergranular corrosion (MKK) according to the method of AM GOST 6032-89, as well as the resistance to stress corrosion cracking (KR) in an autoclave at a temperature of 270-300 o С and a water pressure of 85-100 atm, water composition - 0.5 mg / kg of chloride ions, pH 9 ÷ 10, stress level 1.0 ÷ 1.2 of yield strength at 300 o C, holding
Результаты испытаний наплавки подтверждают преимущество предлагаемого состава по критериям повышенной сопротивляемости отпускному и радиационному охрупчиванию (пластичности и ударной вязкости), что позволяет использовать их в установках с ресурсом более 40 лет, флюенсом более 1020нейтр/см2 и повышенными требованиями по безопасности.Surfacing test results confirm the advantage of the proposed composition according to the criteria of increased resistance to tempering and radiation embrittlement (ductility and toughness), which allows them to be used in installations with a resource of more than 40 years, a fluence of more than 10 20 neutrons / cm 2 and increased safety requirements.
Ожидаемый экономический эффект от применения предлагаемых материалов обусловлен высокой сопротивляемостью металла швов и наплавок отпускному и радиационному охрупчиванию, что выразится в увеличении ресурса и надежности установок, в которых будет использован предлагаемый материал, по сравнению с прототипом. The expected economic effect from the use of the proposed materials is due to the high resistance of the weld metal and surfacing to tempering and radiation embrittlement, which will be expressed in an increase in the resource and reliability of the plants in which the proposed material will be used, in comparison with the prototype.
Claims (4)
Углерод - 0,01-0,025
Кремний - 0,17-0,35
Марганец - 1,3-1,7
Хром - 17,50-19,50
Никель - 10,00-11,00
Ниобий - 0,7-0,9
Сера - 0,003-0,010
Фосфор - 0,003-0,010
Алюминий - 0,01-0,05
Азот - 0,01-0,025
Медь - 0,01-0,04
Свинец - 0,0005-0,001
Мышьяк - 0,001-0,005
Олово - 0,001-0,005
Сурьма - 0,001-0,005
Кобальт - 0,01-0,05
РЗМ - 0,05-0,10
Железо - Остальное
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что суммарное содержание меди, свинца, олова, сурьмы и мышьяка не превышает 0,045.1. The composition of the welding tape and wire containing iron, carbon, manganese, silicon, chromium, nickel, niobium, sulfur, phosphorus, characterized in that it additionally contains copper, aluminum, lead, tin, antimony, arsenic, nitrogen, cobalt, REM in the following ratio of the mass fraction of elements,%:
Carbon - 0.01-0.025
Silicon - 0.17-0.35
Manganese - 1.3-1.7
Chrome - 17.50-19.50
Nickel - 10.00-11.00
Niobium - 0.7-0.9
Sulfur - 0.003-0.010
Phosphorus - 0.003-0.010
Aluminum - 0.01-0.05
Nitrogen - 0.01-0.025
Copper - 0.01-0.04
Lead - 0.0005-0.001
Arsenic - 0.001-0.005
Tin - 0.001-0.005
Antimony - 0.001-0.005
Cobalt - 0.01-0.05
REM - 0.05-0.10
Iron - Else
2. The composition according to p. 1, characterized in that the total content of copper, lead, tin, antimony and arsenic does not exceed 0.045.
[Сrэкв]-8≤[Niэкв]≤1,6[Сrэкв]-17,5,
где [Сrэкв]=%Сr+1,5•%Si+0,5•%Nb;
[Niэкв]=%Ni+30•%C+30•%N+0,5•%Mn.4. The composition according to claim 1, characterized in that between the chromium and nickel equivalents according to the Scheffler diagram, the following relation is fulfilled:
[Cr eq ] -8≤ [Ni eq ] ≤1.6 [Cr eq ] -17.5,
where [Cr equiv ] =% Cr + 1.5 •% Si + 0.5 •% Nb;
[Ni equiv ] =% Ni + 30 •% C + 30 •% N + 0.5 •% Mn.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000111941A RU2188109C2 (en) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | Composition of welding tape and wire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000111941A RU2188109C2 (en) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | Composition of welding tape and wire |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000111941A RU2000111941A (en) | 2002-04-10 |
| RU2188109C2 true RU2188109C2 (en) | 2002-08-27 |
Family
ID=20234585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000111941A RU2188109C2 (en) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | Composition of welding tape and wire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2188109C2 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2238831C1 (en) * | 2003-04-23 | 2004-10-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" | Composition of welding strip and wire |
| RU2261161C1 (en) * | 2004-05-05 | 2005-09-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Welding wire composition |
| RU2372178C2 (en) * | 2007-12-10 | 2009-11-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Welding strip |
| RU2443530C1 (en) * | 2010-08-13 | 2012-02-27 | Евгений Григорьевич Старченко | Welding wire for welding and building-up of parts from diverse steels |
| RU2443529C1 (en) * | 2010-08-13 | 2012-02-27 | Евгений Григорьевич Старченко | Welding wire for welding or building up of diverse steels |
| RU2705273C1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Composition for surfacing of part |
| RU2711488C1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Composition for surfacing of part |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU677855A1 (en) * | 1977-12-19 | 1979-08-05 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта (Производственное Объединение "Ждановтяжмаш) | Welding wire electrode composition |
| SU1232445A1 (en) * | 1983-07-06 | 1986-05-23 | Предприятие П/Я А-3700 | Welding wire composition |
-
2000
- 2000-05-11 RU RU2000111941A patent/RU2188109C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU677855A1 (en) * | 1977-12-19 | 1979-08-05 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта (Производственное Объединение "Ждановтяжмаш) | Welding wire electrode composition |
| SU1232445A1 (en) * | 1983-07-06 | 1986-05-23 | Предприятие П/Я А-3700 | Welding wire composition |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТУ 14-1-2270-77. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2238831C1 (en) * | 2003-04-23 | 2004-10-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" | Composition of welding strip and wire |
| RU2261161C1 (en) * | 2004-05-05 | 2005-09-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Welding wire composition |
| RU2372178C2 (en) * | 2007-12-10 | 2009-11-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Welding strip |
| RU2443530C1 (en) * | 2010-08-13 | 2012-02-27 | Евгений Григорьевич Старченко | Welding wire for welding and building-up of parts from diverse steels |
| RU2443529C1 (en) * | 2010-08-13 | 2012-02-27 | Евгений Григорьевич Старченко | Welding wire for welding or building up of diverse steels |
| RU2705273C1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-11-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Composition for surfacing of part |
| RU2711488C1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Composition for surfacing of part |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230203632A1 (en) | Austenitic stainless steel weld joint | |
| KR100386134B1 (en) | High strength low alloy heat resistant steel | |
| KR101312211B1 (en) | Ni-CONTAINING STEEL SHEET AND PROCESS FOR PRODUCING SAME | |
| EP2199420B1 (en) | Austenitic stainless steel | |
| KR102309644B1 (en) | High mn steel sheet and method for producing same | |
| CN100500921C (en) | Duplex stainless steels used in equipment for the preparation of urea | |
| CN109642291A (en) | Austenite stainless steel | |
| JP2015124435A (en) | Thick steel plate for reactor storage container excellent in brittle crack propagation stopping property | |
| JP2008291363A (en) | Ferritic heat-resistant steel and heat-resistant structure with excellent creep characteristics in weld heat-affected zone | |
| KR101241932B1 (en) | Hot-rolled shape steel for crude oil tanks and process for manufacturing the same | |
| CN106435396B (en) | A kind of steel heavy plate for pressure vessels and its manufacturing method of high temperature resistant hydrogen sulfide corrosion resistant | |
| KR20190122755A (en) | Low temperature nickel-containing steel sheet and low temperature tank using the same | |
| EP2803741B1 (en) | Method of post weld heat treatment of a low alloy steel pipe | |
| JP6547599B2 (en) | Austenitic heat resistant steel | |
| RU2188109C2 (en) | Composition of welding tape and wire | |
| EP0225425B1 (en) | Low alloy steel having good stress corrosion cracking resistance | |
| RU2383417C1 (en) | Low activated corrosion resistant welding material | |
| EP1026273B1 (en) | Martensite stainless steel of high corrosion resistance | |
| US20160281197A1 (en) | Advanced Fe-5Cr-X Alloy | |
| JPH05156409A (en) | High-strength martensitic stainless steel with excellent seawater resistance and its manufacturing method | |
| CA2486902C (en) | Steel for components of chemical installations | |
| RU2238831C1 (en) | Composition of welding strip and wire | |
| JP5890342B2 (en) | Duplex stainless steel and duplex stainless steel pipe | |
| JPH10128575A (en) | Tig weld metal and method for tig welding for high strength chromium-molybdenum steel | |
| EP2803743B1 (en) | Low alloy steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160512 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170704 |