О возможности повышения ударной вязкости наплавленного низколегированными сварочными проволоками металла (стр. 2 )

Химический состав сварочной проволоки №15 (табл. 4, табл. 5) принят по данным работы [12].

Химический состав сварочных проволок № 1 - 14, 16 и 17 определялся с помощью стационарного многоосновного оптико-эмиссионного анализатора "FOUNDRY-MASTER UVR". С этой целью, в соответствии с рекомендацией поставщика данных приборов в РФ (ООО "Синерком"), изготавливались образцы из многократно скрученной в несколько рядов сварочной проволоки, которые затем подвергались холодной пластической деформации (расплющиванию) и плоскому шлифованию контролируемой поверхности. На контролируемой поверхности образца, рис. 3, проводилось определение химического состава проволоки. Окончательные результаты измерений химического состава данных сварочных проволок, представленные в табл. 4, вычислялись как среднее арифметическое 5 измерений содержания химических элементов для каждого образца.

Таблица 5

Химический состав указанных в табл. 4 сварочных проволок, %масс.

№ п/п	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Ni	Al	Co	Cu	Nb	Ti	V	W	B	Zr	As
1	0,0646	0,827	1,48	0,0265	0,0295	0,0153	0,005	0,0100	0,001	0,0124	0,0397	0,0023	0,0098	0,0080	0,015	0,0013	0,0053	0,0214
2	0,1010	0,949	1,67	0,0279	0,0270	0,0205	0,005	0,005	0,001	0,0025	0,0086	0,0034	0,0135	0,002	0,0165	0,0025	0,0064	0,0233
3	0,0185	0,846	1,90	0,0348	0,0339	0,0166	0,005	0,0163	0,0239	0,0025	0,0645	0,0049	0,0113	0,0021	0,015	0,0015	0,0103	0,0267
4	0,0840	0,837	1,35	0,0291	0,0124	0,0401	0,005	0,0367	0,001	0,0020	0,0552	0,0027	0,002	0,002	0,015	0,0015	0,0042	0,0173
5	0,0676	0,850	1,49	0,0283	0,0209	0,0090	0,005	0,0245	0,001	0,0026	0,0548	0,0040	0,002	0,0021	0,015	0,0070	0,0074	0,0294
6	0,0617	0,754	1,87	0,0327	0,0251	0,0079	0,005	0,005	0,001	0,0038	0,0280	0,0037	0,0021	0,002	0,0167	0,0014	0,0070	0,0276
7	0,0455	0,941	1,56	0,0251	0,0262	0,0606	0,005	0,005	0,001	0,0100	0,0026	0,0065	0,0112	0,0081	0,0174	0,0011	0,0127	0,0161
8	0,0700	0,851	1,55	0,0275	0,0131	0,0093	0,005	0,0118	0,001	0,0021	0,0369	0,0041	0,002	0,002	0,0182	0,0060	0,0086	0,0337
9	0,0588	0,767	1,86	0,0329	0,0102	0,0278	0,005	0,0866	0,001	0,0023	0,1690	0,0041	0,002	0,002	0,0169	0,0096	0,0083	0,0334
10	0,0596	0,824	1,91	0,0281	0,0082	0,0104	0,005	0,0841	0,001	0,0034	0,1630	0,0041	0,0030	0,002	0,0151	0,0096	0,0094	0,0285
11	0,0393	0,756	1,66	0,0460	0,0570	0,0313	0,01	0,7070	0,005	< 0,01	0,0789	0,005	0,0710	0,005	0,0341	-	-	-
12	0,1530	0,653	1,35	0,0269	0,0458	0,5720	0,1550	0,4250	0,005	< 0,01	0,0348	0,005	0,0030	0,005	0,025	-	-	-
13	0,0402	0,832	2,01	0,0360	0,0164	0,0213	0,005	0,005	0,001	0,0017	0,0273	0,0029	0,002	0,002	0,015	0,0015	0,0079	0,0230
14	0,0725	0,657	1,06	0,0230	0,0284	0,0434	0,3850	< 0,01	0,0107	< 0,01	0,0384	0,005	0,0027	0,005	0,025	-	-	-
15	0,0700	0,600	1,32	0,0030	0,0050	-	-	0,0100	-	-	0,0100	-	-	0,1400	-	-	-	-
16	0,0402	0,832	2,01	0,0360	0,0164	0,0213	0,005	0,005	0,001	0,0017	0,0273	0,0029	0,002	0,002	0,015	0,0015	0,0079	0,0230
17	0,1530	0,653	1,35	0,0269	0,0458	0,5720	0,1550	0,4250	0,005	< 0,01	0,0348	0,005	0,0030	0,005	0,025	-	-	-

Рис. 3. Внешний вид образца для определения химического состава

стальной сварочной проволоки после проведения измерения

Химический состав наплавленного металла оценивался с учетом табл. 5 и использованных, в первом приближении, данных по коэффициентам перехода основных элементов при полуавтоматической дуговой сварке стальными низколегированными проволоками сплошного сечения в среде CO2+Ar [7], табл. 6.

Таблица 6

Коэффициенты перехода основных элементов

в наплавленный металл [7]

Элемент	C	Si	Mn
Коэффициент перехода	0,90	0,38	0,53

Ударную вязкость наплавленного металла и металла сварного шва различные нормативные документы регламентируют измерять на образцах Менаже [10] или на образцах Шарпи [11].

Из-за различного напряженного состояния в образцах Менаже и Шарпи, разного вклада работы изгиба образца единой связи между KCU и KCV не существует [13]. Известно, что при различной термической обработке одной и той же стали можно получить одинаковые значение временного сопротивления и KCU, но результаты по KCV при этом будут сильно различаться [13].

Учитывая, что образец Менаже более чувствителен к хрупкости от ослабления границ зерна, строчечности, и ликвационной неоднородности [13] в данной работе проводилась оценка KCU наплавленного металла.

Результаты исследований и их обсуждение

Результаты расчета по уравнению (1) ударной вязкости сорбитообразного наплавленного металла сварочными проволоками (табл. 4, 5) с учетом коэффициентов перехода основных элементов (табл. 5) при +20оС, –40 оС и –60 оС приведены на рис

Из рисследует, что сварочные проволоки Св-08Г2С различных производителей имеют достаточно сильный разброс по значениям ударной вязкости наплавленного металла, составляющий (в расчете от максимальных значений) 8% для +20оС, 10% для –40 оС и 12,5% для –60 оС.

При проведении дальнейшего анализа полученных результатов в качестве точки отсчета выбрана сварочная проволока OK Aristorod 13.13, производства концерна ESAB (Швеция), являющаяся аналогом отечественной проволоки Св-08ХНМ. Данная сварочная проволока применяется для изготовления ответственных сварных конструкций из высокопрочных низколегированных сталей в энергетике машиностроении, краностроении вплоть до температуры эксплуатации –70 оС (для сварных соединений из сталей типа 09Г2С) [11].

Рис. 4. Ударная вязкость наплавленного металла при +20оС (нумерация проволок соответствует табл. 4,5); заливкой выделены проволоки марки Св-08Г2С различных производителей

Рис. 5. Ударная вязкость наплавленного металла при –40оС (нумерация проволок соответствует табл. 4, 5); заливкой выделены проволоки марки Св-08Г2С различных производителей

Рис. 6. Ударная вязкость наплавленного металла при –60оС (нумерация проволок соответствует табл. 4, 5); заливкой выделены проволоки марки Св-08Г2С различных производителей

При температурах эксплуатации наплавленного металла +20оС, рис. 4, и –40оС, рис. 5, только сварочная проволока №3 в табл. 4 – Св-08Г2С-О производства ПАО "АрселорМиттал Кривой Рог" (Украина) дает несколько худшие по сравнению с OK Aristorod 13.13 значения ударной вязкости (всего на 1%).

Изложенное означает, что исследованные сварочные проволоки Св-08Г2С различных производителей (табл. 4) обеспечивают достаточно высокие механические свойства наплавленного металла при температуре эксплуатации до –40оС.

Из рис. 6 видно, что при температуре эксплуатации –60оС ряд сварочных проволок Св-08Г2С обеспечивает ударную вязкость наплавленного металла, превосходящую соответствующий показатель выбранной в качестве сравнения проволоки OK Aristorod 13.13, несмотря на то, что предельной допустимой температурой эксплуатации металла, наплавленного проволокой Св-08Г2С является –40оС. Это сварочные проволоки Св-08Г2С следующих производителей (табл. 4, рис. 6): №9 – ESAB (Швеция), №10 – Weld Team K. F.T. ISAF Group (Венгрия), №11 – металлургический завод (Молдова), №13 – (Россия).

Выводы

1. Сварочные проволоки Св-08Г2С, имеющие химический состав, соответствующий ГОСТ 2246-70, изготовляемые рядом производителей, могут применяться для получения наплавленного металла при температуре эксплуатации до –60 оС.

2. Разработанная методика оценки ударной вязкости может быть использована для коррекции соотношения легирующих элементов и примесей при выплавке стали, предназначенной для изготовления низколегированной сварочной проволоки по критерию получения требуемой ударной вязкости наплавленного металла.

Список литературы

1. Сварка и свариваемые материалы: справочник. В 3 т. / Под общ. ред. . Т1: Свариваемость материалов / Под ред. . М.: Металлургия, 19с.

2. Сварка в машиностроении: справочник. В 4-х т./Редкол.: и [др.]. Т 2 / Под ред. . 19с.

3. , Миходуй системы легирования шва при сварке высокопрочных сталей // Автоматическая сварка. 1992. №5. С.19-25.

4. Протопопов ударной вязкости низколегированных сталей // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. №10. С.35-38.

5. , Гуляев легирующих добавок на механические свойства малоуглеродистой стали // Основы образования литейных сплавов. Труды XIV совещания по теории литейных процессов. М.: Наука, 1970. С.228-233.

6. Болховитинов и термическая обработка / . М.: Машгиз, 19с.

7. Grong O. Metallurgical Modelling of Welding / University of Trondheim, The Norwegian Institute of Technology, 19p.

8. , , Рабинович -легированная никелем азотосодержащая коррозионно-стойкая сталь // Вопросы атомной науки и техники (Украина). 2000. №4. С.149-152.

9. Новикова расширение твердых тел. М.: Наука, 19с.

10. ОСТСосуды и аппараты стальные сварные: Общие технические условия.– Измененная редакция, Изм. № 1; введ. . М.: Изд-во стандартов, 20с.

11. Сварочные материалы производства ESAB: каталог / ООО "Газстройсервис", ООО "ЭСАБ". М.: Газстройсервис, 20с.

12. , , Яковлев проволока Св-08Г2С-С для сварки в газовых смесях на основе аргона и углекислого газа // Сварочное производство. 2009. №5. С.33–37.

13. Штремель, измерений ударной вязкости / // Металловедение и термическая обработка металловN 11. - С.37-51.