ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ЦИКЛА СВАРКИ НА СВОЙСТВА АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ

1. Под воздействием термического цикла дуговой сварки аустенитные стали с содержанием углерода до 0,12% в околошовной зоне могут приобретать восприимчивость к сосредоточенной коррозии. Аустенитная низкоуглеродистая сталь 18-11, обладающая весьма низким пределом теку­чести, в околошовной зоне сварных соединений обладает несколько меньшей коррозионной стойкостью в сильной агрессивной среде вследствие наклепа металла под действием сварочных напряжений.

2. Упрочнение стали путем легирования ее азотом предотвращает наклеп металла около­шовной зоны, благодаря чему коррозия основного металла вдали от шва и в околошовной зоне рав­номерная

3. Одной из мер предотвращения перегрева стали и выделения избыточной фазы является искусственное охлаждение места сварки противоположной от сварки стороны (например, воздухом или струей воды) в сочетании со сваркой дополнительно подогреваемой проволокой при меньшем сварочном токе, электромагнитным воздействием на дугу и кристаллизующуюся сварочную ванну.

4. В отличие от ферритных аустенитные хромоникелевые, хромоникельмарганцевые и осо­бенно хромоникельмарганцеазотистые стали при воздействии сварочного термического цикла пре­терпевают не столь сильный рост зерна. Поэтому охрупчивание металла у линии сплавления со швом у этих сталей весьма незначительное.

5. Несколько снижается ударная вязкость металла околошовной зоны сварных соедине­ний сталей, нестабилизированных титаном или ниобием, например сталей 12Х23Н18,12Х25Н16Г6АР или 14Х17АГ14 с понижением температуры испытания степень охрупчивания металла в этом участке околошовной зоны становится заметнее.

6. При сварке вследствие кратковременного пребывания в критическом интервале температур охрупчивания металла намного меньше, чем при отпуске.

7. Следует учитывать, что при многократном термическом воздействии, например при мно­гослойной сварке нетолстого металла, повторных исправлениях дефектов и т. п., снижение ударной вязкости металла в околошовной зоне может оказаться значительным.

8. Охрупчивание возрастает с повышением содержания углерода в стали, а также количества ферритной фазы в ней свыше 10%.

9. При воздействии термического цикла сварки ударная вязкость изменяется менее существенно, чем коррозионная стойкость большинства аустенитных сталей, особенно в средах повышенной агрессивности. Причем, как отмечалось, наиболее интенсивное понижение коррозионной стойкости сварных соединений наблюдается в участках, непосредственно примыкающих ко шву, а также в участках, расположенных по обе стороны шва на некотором расстоянии от него.

10. Некоторое снижение общей коррозионной стойкости металла может произойти по всей зоне термического влияния, нагреваемой при сварке выше 500° С, при условии последующего весьма медленного охлаждения, в процессе которого из твердого раствора (аустенита) будут выделяться карбиды хрома. Более отчетливо снижение коррозионной стойкости металла все же проявляется в отмеченных двух участках околошовной зоны.

5.3.2. СВАРКА ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ
(на примере сварки сталей 12Х18Н9Т и 08Х18Н10Т).

1. Несмотря на то, что хромоникелевые стали типа 18-10 (18-9) применяются для изго­товления химической аппаратуры уже давно, в технологии их сварки имеют место частые нарушения, вследствие чего сварные швы в ряде случаев корродируют с большей скоростью прошв установленной, и изделия преждевременно выходят из строя, требуют частых ремон­тов.

2. Анализируя нормативные материалы и различные технические условия на изго­товление химической аппаратуры, а также состояние технологии сварки на некоторых за­водах химического машиностроения, можно заключить, что интенсивная коррозия сварных швов и сокращение службы химической аппаратуры между ремонтами обусловлены в ряде случаев неправильным выбором присадочных материалов (проволок, электродов) как при сварке новых аппаратов, так и при их ремонте:

- при выборе сварочных проволок и электродов проектные организации и заводы-изготовители аппаратуры руководствуются стремлением обеспечить прежде всего стойкость швов против межкристаллитной коррозии, определяемой по стандартной методике в лабора­торных условиях, путем высокого легирования швов на упомянутых сталях ванадием (2—3%) и кремнием (1,5—2,0%) без учета влияния этих элементов на общую коррозионную стой­кость;

- иногда сварки сталей 12Х18Н10Т и 08Х18Н10Т заводы применяют электроды, легированные молибденом (НЖ-13 и др.). Между тем известно, что молибден оказывает отрицательное влияние на общую коррозионную стойкость металла шва в окис­лительных средах типа азотной кислоты, особенно после повторного нагрева в критиче­ском интервале температур;

- установлено отрицательное действие ванадия и кремния при содержании их бо­лее чем но 0,8% на общую коррозионную стойкость хромоникелевых и хромоникельмарганцевых швов в концентрированной азотной кислоте.

3. Рекомендации по выбору сварочных материалов.

для автоматической сварки под флюсом АН-26, а также АНФ-14, АН-45, АН-18 сталей 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т и 08Х18Н10Т целесообразно применять проволоки Св-08Х19Н10Б, 04Х22Н10ТБ, 05Х20Н9ФБС и 06Х21Н7БТ;

- эти же проволоки можно применять при аргонодуговой сварке этих сталей;

- для сварки в углекислом газе можно применять проволоки 08Х20Н9С2БТЮ, 05Х20Н9ФБС или 04Х22Н10ТБ;

- для повышения ударной вязкости металла шва в проволоке Св-08Х20Н9С2БТЮ следует уменьшить содержание кремния до 1,1— 1,5%;

- при сварке изделий, предназначенных для эксплуатации в слабых агрессивных средах, можно использовать также проволоку Св-08Х20Н9Г7Т.

4. Коррозионная стойкость соединений хромоникелевых сталей, сваренных автоматиче­ской сваркой под флюсом и ручными электродами различна и представлена в табл. 5.1.

Таблица 5.1 Коррозионная стойкость соединений хромоникелевых сталей, сваренных автоматической сваркой под флюсом и ручными электродами

Для ручной сварки этих сталей предназначены электроды ЦЛ-11 и ЦТ-15 из проволоки

Св-08Х19Н10Б с дополнительным легированием хромом через покры­тие и АНВ-13 (из проволоки Св-01Х19Н9).