МЕТАЛЛЫ СВАРНОГО ШВА С ВЫСОКОЙ ВЯЗКОСТЬЮ И ПРЕВОСХОДНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ ПЛАСТИЧЕСКОМУ РАЗРЫВУ

1. Металл сварного шва для ферритных материалов на основе стали, содержащий:
между 0,02 и 0,12% масс. углерода;
между 7,50 и 14,50% масс. никеля;
не более примерно 1,00% масс. марганца;
не более примерно 0,30% масс. кремния;
не более примерно 150 ч/млн кислорода;
не более примерно 100 ч/млн серы;
не более примерно 75 ч/млн фосфора и
остальное железо,
причем металл сварного шва содержит остаточный аустенит и, кроме того, имеет ячеистую микроструктуру, содержащую стенки ячеек и внутренние части ячеек, причем стенки ячеек тверже внутренних частей ячеек, при этом металл сварного шва получают с использованием способа газодуговой сварки металлическим электродом с подачей энергии для сварки в форме импульсных колебаний.
2. Металл сварного шва по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит между 0,5 и 10% об. остаточного аустенита.
3. Металл сварного шва по п. 2, отличающийся тем, что имеет предел прочности при растяжении более 110 ksi и R-кривую вязкости выше, чем кривая, представленная значением дельта более 1,0.
4. Металл сварного шва по п. 3, отличающийся тем, что 50% или более объема стенок ячейки составляет реечный мартенсит, и 20% или более объема внутренней части ячеек составляет вырожденный верхний бейнит.
5. Металл сварного шва по п. 4, отличающийся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, одно из следующего:
не более примерно 0,30% масс. меди,
не более примерно 0,04% масс. ванадия,
не более примерно 0,30% масс. хрома,
не более примерно 0,40% масс. молибдена,
не более примерно 0,04% масс. ниобия,
не более примерно 0,02% масс. титана,
не более примерно 0,02% масс. циркония,
не более примерно 20 ч/млн бора.
6. Металл сварного шва по п. 4, отличающийся тем, что получен с использованием защитного газа, содержащего гелий и аргон.
7. Металл сварного шва по п. 6, отличающийся тем, что указанный защитный газ, содержащий гелий и аргон, по существу не содержит кислород.
8. Металл сварного шва по п. 7, отличающийся тем, что указанный гелий составляет 25% об. или более указанного защитного газа.
9. Металл сварного шва для ферритных материалов на основе стали, содержащий:
между 0,02 и 0,12% масс. углерода;
между 7,50 и 14,50% масс. никеля;
не более примерно 1,00% масс. марганца;
не более примерно 0,30% масс. кремния;
не более примерно 100 ч/млн серы;
не более примерно 75 ч/млн фосфора и
остальное железо,
2
2
причем металл сварного шва имеет предел прочности при растяжении более 110 ksi и R-кривую вязкости выше кривой, представленной значением дельта более 1,0, причем металл сварного шва содержит между 0,5 и 10% об. остаточного аустенита и, кроме того, имеет ячеистую микроструктуру, содержащую стенки ячейки и внутреннюю часть ячейки, при этом 50% объема стенок ячеек или более составляет реечный мартенсит, и 20% объема внутренней части ячеек или более составляет вырожденный верхний бейнит, причем стенки ячейки тверже внутренней части ячейки; причем указанный металл сварного шва получают с использованием способа газодуговой сварки металлическим электродом подачей энергии в форме импульсных колебаний и с защитным газом, содержащим гелий, аргон и СО, причем гелий составляет 25% об. или более указанного защитного газа, и СО составляет не более 3% об. указанного защитного газа.
10. Способ сварки трубопроводов из ферритных сталей, который содержит:
определение желаемого химического состава металла сварного шва HSW, содержащего между 0,02 и 0,12% масс. углерода, между 7,50 и 14,50% масс. никеля, не более примерно 1,00% масс. марганца, не более примерно 0,30% масс. кремния, не более примерно 150 ч/млн кислорода, не более примерно 100 ч/млн серы, не более примерно 75 ч/млн фосфора и остальное по существу железо,
определение химического состава расходуемой присадочной проволоки путем расчета с использованием входных данных о химическом составе основного металла трубопровода и желаемого химического состава металла сварного шва,
сварку основного металла трубопровода с использованием расходуемой присадочной проволоки, дополнительно содержащую следующие стадии:
регулирование содержания кислорода в сварочной ванне с достижением заданного содержания кислорода в сварочном металле, которое составляет не более примерно 150 ч/млн кислорода, и
регулирование характеристик сварочной ванны и стабильности дуги в процессе сварки с обеспечением удовлетворительной свариваемости.
2
11. Способ по п. 10, в котором стадия сварки основного металла трубопровода включает газодуговую сварку металлическим электродом с подачей энергии в форме импульсных колебаний, причем стадия регулирования содержания кислорода в сварочной ванне предусматривает сварочный защитный газ, по существу не содержащий кислород или СО, и стадия регулирования характеристик потока сварочной ванны и стабильности дуги содержит регулирование колебаний сварочного тока, достаточное для обеспечения удовлетворительной свариваемости.
12. Способ сварки трубопроводов из ферритной стали, который содержит:
определение желательного химического состава металла сварного шва HSW, содержащего между 0,02 и 0,12% масс. углерода, между 7,50 и 14,50% масс. никеля, не более примерно 1,00% масс. марганца, не более примерно 0,30% масс. кремния, не более примерно 100 ч/млн серы, не более примерно 75 ч/млн фосфора и остальное по существу железо,
определение химического состава расходуемой присадочной проволоки расчетом с использованием в качестве входных данных химического состава основного металла трубопровода и желаемого химического состава металла сварного шва,
сварку основного металла трубопровода с использованием расходуемой присадочной проволоки и способа газодуговой сварки металлическим электродом с подачей энергии в форме импульсных колебаний, дополнительно содержащую следующие стадии:
2
регулирование содержания кислорода в сварочной ванне, посредством сварочного защитного газа, содержащего не более 3% об. СО, с достижением заданного содержания кислорода в металле сварного шва, и
регулирование характеристик сварочной ванны и стабильности дуги в процессе сварки с регулированием колебаний сварочного тока, достаточным для обеспечения удовлетворительной свариваемости.
13. Способ по п. 11, в котором металл сварного шва дополнительно содержит, по меньшей мере, одно из следующего:
не более примерно 0,30% масс. меди,
не более примерно 0,04% масс. ванадия,
не более примерно 0,30% масс. хрома,
не более примерно 0,40% масс. молибдена,
не более примерно 0,04% масс. ниобия,
не более примерно 0,02% масс. титана,
не более примерно 0,02% масс. циркония,
не более примерно 20 ч/млн бора.
14. Способ по п. 11, в котором сварочный защитный газ содержит гелий и аргон.
15. Способ по п. 14, в котором гелий составляет 25% об. или более указанного защитного газа.
16. Способ по п. 10, в котором стадия сварки основного металла содержит гибридную лазерно-дуговую сварку.
17. Способ по п. 10, в котором стадия сварки основного металла содержит дуговую сварку под флюсом.
18. Способ по п. 10, в котором стадия сварки основного металла содержит TIG-сварку.
19. Способ по п. 10, в котором стадия ослабления вязкости металла сварного шва содержит перемешивание сварочной ванны.