Стали 0X13 толщиной до 16—20 мм, 1X13 толщиной до 10—12 мм и 2X13 — до 8—10 мм при отсутствии жестких за­креплений соединений можно сваривать без предварительного и сопутствующего подогрева. При большей толщине незакреп­ленных соединений или прн указанных толщинах сталей, но жестко закрепленных, необходим общий или местный предвари­тельный и сопутствующий подогрев изделий до температур 250—300° С.

Стали 0X13, 1X13 и 2X13 в виде монометалла (сталь 0X13 преимущественно в виде биметалла) часто применяют для свар­ных изделий, эксплуатирующихся без динамических нагрузок.

В этом случае изделия после сварки не подвергаются тер­мической обработке. Особенно это относится к стали 0X13. Максимальная пластичность таких соединений получается при использовании для дуговой сварки аустенитной проволоки и элек­тродов с повышенным содержанием никеля и хрома — проволоки Св-07Х25Н13 и Св-13Х25Н18, электроды из этих проволок типа ЭА-2. Может также применяться проволока Св-08Х20Н9Г7Т. При однопроходной автоматической сварке лучше использовать про­волоку Св-13Х25Н18. Шов при этом содержит достаточное ко­личество хрома и никеля для получения аустенитной, точнее аустенитно-ферритной, структуры и максимально возможных для данных сталей механических свойств (табл. 16 и 17). Швы, выполненные указанной аустенитной проволокой, в состоянии после сварки обладают более высокой пластичностью и вяз­костью, чем после отпуска, что обусловлено выделением карби­дов из твердого раствора при отпуске. Так, ударная вязкость та­кого шва после сварки составляет 9,5—10,6 кГ-ж/сж2, после отпуска при 600° С — 8,8—10,1 кГ •м/см2 и после отпуска при 700° С — 7,3—9,8 кГ'м/см3. В этих условиях значительно ухуд­шается вязкость шва, сваренного проволоками Св-08Х20Н9Г7Т и, особенно, Св-06Х19Н9Т [73, 61J. Из табл. 16 следует, что шов, выполненный проволокой Св-06Х19Н9Т, соответствует аустенит - но-мартенситной структуре металла с пониженной пластич­ностью, тем более после отпуска (старения). Поэтому проволоку типа 18-8 применять для сварки сталей этого класса нецелесо­образно.

Таблица 16

Вследствие меньшего провара и, следовательно, меньшего разбавления шва основным металлом при ручной сварке этой стали могут быть использованы электроды типа ЭА-2 из прово­локи Св-07Х25Н13, а не из Св-13Х25Н18.

Таблица 17

Кроме снижения вязкости после отпуска, к недостаткам со­единений высокохромистых мартенситных сталей, сваренных аустенитными проволоками и электродами, относятся: понижен­ные характеристики прочности металла шва, особенно по срав­нению со сталями с повышенным содержанием углерода, а так­же повышенная концентрация углерода по линии сплавления (рис. 71) и связанная с этим несколько более высокая твердость и хрупкость этого металла после отпуска. Микротвердость тем­ной оторочки металла шва у линии сплавления со сталью 2X13
после отпуска при 700° С составляет 246—258 кГ/мм2 при микро­твердости аустенитного металла шва вблизи оторочки 212— 217 кГ/мм2 н основного металла вдали от шва — 142—147 кГ/мм2 [73]. Несмотря, однако, на отмеченное некоторое ухудшение структуры и свойств шва и металла по линии сплавления после отпуска, общая пластичность сварного соединения стали 2X3 при этом выше, чем в состоянии после сварки.

Рнс. 71. Микроструктура металла по линии сплавления со швом со­единения стали 2X13. сваренной проволокой Св-06Х!9Н9Т, в со­стоянии после отпуска прн 700“С 3 ч. X150

Учитывая отмеченные недо­статки сварных соединений мар­тенситных сталей с аустенитно - ферритным швом, применение аустенитных проволок целесооб­разно лишь для сварки изделий из стали 0X13 без последующей термической обработки. Для свар­ки сталей 1X13 и 2X13 аустенит - ный присадочный металл может быть рекомендован только в слу­чае эксплуатации изделий при статических нагрузках без значи­тельных давлений.

Для обеспечения равнопроч - ности шва с основным металлом и высокой пластичности и вязко­сти сварных соединений сталей 1X13 и, тем более, 2X13 механизированную дуговую одно - или двухпроходную сварку их под флюсом и газоэлектрическую свар­ку (аргоно-дуговую, в углекислом газе) следует выполнять про­волоками Св-10Х13 и Св-06Х14 и ручную дуговую сварку электро­дами типа ЭФ-Х13 из этих проволок. Отпуск сварных соединений или изделий в этом случае является обязательным. Сварные швы, выполненные по такой технологии, по химическому составу (табл. 18) и механическим свойствам (табл. 19) практически не отличаются от основного металла. Причем в состоянии после сварки эти швы отличаются высокими характеристиками проч­ности и низкими пластичностью и вязкостью.

При многослойной сварке в углекислом газе толстого метал­ла проволоки Св-10Х13 и Св-06Х14 могут оказаться непригодны­ми из-за недостаточного содержания в них кремния и марганца, которые интенсивно выгорают при данном методе сварки. В этом случае швы могут быть поражены порами. Вместе с тем при со­держании кремния в шве свыше 0,35% стойкость его против

образования холодных трещин при сварке без предварительного подогрева резко уменьшается. В связи с этим автор разработал проволоку Св-08Х14ГТ для сварки в углекислом газе стали 2X13 [73]. Исследованием было установлено следующее. Механи­ческие свойства высокохромистых сварных швов изменяются в зависимости от соотношения в металле низкоуглеродистого (структурно-свободного) б-феррита и игольчатого феррита (про­дукта 7 - a-превращения). С повышением количества низко­углеродистого феррита (б-феррита) снижается ударная вязкость шва и уменьшается стойкость его против образования холодных трещин. Заметное увеличение количества низкоуглеродистого феррита и связанное с этим снижение вязкости и стойкости про­тив образования трещин шва наблюдается при увеличении в нем

держании в металле шва 16% хрома количество низкоуглероди­стого (структурно-свободного) феррита достигает более 50% (рис. 72,6), а ударная вязкость после отпуска при температуре 700° С составляет всего 0,6—2,0 кГ-м/см2, швы при этом имеют трещины. Повышение в таком шве содержания кремния до 0,5% и более приводит к образованию холодных трещин по всей длине шва, особенно в первом слое при сварке в углекислом газе ме­талла толщиной более 8 мм.

Трещины не образуются при легировании наплавленно­го металла титаном в количестве 0,10—0,40%. Шов при этом приобретает мелкозернистую дезориентированную структуру (рис. 72,0, г), что повышает стойкость его против образования трещин. Сварные швы, содержащие 12—13% хрома н 0,10— 0,25% титана и ие более 0,30% кремния, обладают оптимальными механическими свойствами. При увеличении в таких швах со­держания титана выше 0,3% количество низкоуглеродистого (структурно-свободного) феррита в них резко возрастает (рис. 72,г), а ударная вязкость при этом, несмотря на измельчен­ную, дезориентированную структуру, снижается до 1 кГ ■ м/см2 и ниже. С повышением содержания марганца в 12—13%-ном хромистом шве от 0,35 до 0,8% ударная вязкость его возрастает на 1,5—2,5 кГ • м/см2. Аналогично марганцу влияет никель [16]. Влияние увеличения содержания марганца и никеля на ударную вязкость шва в данном случае связано с уменьшением количества низкоуглеродистого (структурно-свободного) феррита в нем. Аналогично марганцу и никелю действует азот, содержание кото­рого в швах с таким количеством хрома из условий предотвра­щения пористости не должно превышать 0,08%.

Чтобы обеспечить достаточную стойкость против образования холодных трещин при сварке стали 2X13 толщиной до 10 мм без предварительного подогрева и получить удовлетворительные ме­ханические свойства сварных соединений после высокого отпуска, необходимо иметь следующий химический состав металла швов: до 0,12% С; 0,5—0,8% Мп; 0,20—0,35% Si; 12—13% Сг; до 0,6% Ni; 0,15—0,25% Ті. Такой состав шва при сварке в углекис­лом газе получается при содержании в электродной проволоке марки 08Х14ГТ до 0,1% С; 0,9—1,3% Мп; 0,25—0,55% Si; 13— 15% Сг; до 0,6% N1; 0,6—0,9% Ті; S не более чем 0,03% и Р не более 0,035%.

При сварке в углекислом газе стали 2X13 этой проволокой механические свойства шва после отпуска при температуре 700° С

3— 5 ч составляют: вт =50—60 кГ/мм2 оа = 73—77 кГ/мм2; б = 17—23%; ^ = 48—54%; а„ = 7—9 кГ • м/см2.

При автоматической сварке стали 2X13 эту проволоку целе­сообразно применять в сочетании с низкокремнистым окисли­тельным флюсом АН-18 или АН-17.

Сталь 2X13 не проявляет склонности к 475-градусной хруп­кости и поэтому может применяться в качестве жаропрочного материала для сварных изделий, работающих при температуре до 500° С. Длительная прочность сварных соединений, выполнен­ных по рекомендуемой технологии, при 500° С за 105 ч составляет 14 кГ/мм2.