Принципиальная технология сварки ферритных сталей с 17% хрома описана автором в ряде статей [75, 87, 99]. Наихуд­шими свойствами, особенно коррозионной стойкостью, обладают сварные соединения стали X17 или 1Х17Т с недостаточным со­держанием титана. При сварке этой стали ферритной проволокой (табл. 31) для обеспечения равномерной коррозии металла шва и околошовной зоны с основным металлом необходим отпуск сварных изделий (рис. 94,о, б). При этом пластичность и вязкость сварных соединений, хотя и повышается, однако остаются до­вольно низкими. Причем введение титана в ферритный шов (при сварке проволокой с титаном) несколько улучшает пластичность сварного соединения, не оказывая влияния на его вязкость (табл. 32). При сварке аустенитной проволокой без стабилизи­рующих элементов (Св-13Х25Н18) последующий отпуск, повы­шая механические свойства сварного соединения (табл. 32) и улучшая коррозионную стойкость околошовной зоны (рис. 94,6), сильно понижает общую коррозионную стойкость металла шва (рис. 94.г). Лучшей коррозионной стойкостью после отпуска об­ладают швы, содержащие титан и ниобий.

После отпуска или при многослойной сварке сварных соеди­нений стали Х17 с аустенитным или аустенитно-ферритным швом, особенно с более высоким содержанием хрома и других карби -

Таблица 31

Химический состав электродных проволок и металла многослойных швов, выполненных на стали Х17 толщиной 20 мм дуговой сваркой в углекислом газе

	X	мическ	П состе	металл	а шва,
°,ьект исслелавяния		Мо	Si	Сг	Ni	ТІ
Проволока 0X17 (порошковая) . .	0,04	1,3	0.80	18,2
Шов, сваренным проволокой 0X17	0,09	0,70	0,36	17,5	не оп -	—
Проволока 0Х17Т..................	0,05	1,31	0,75	19,0		0,97
Шон, сваренный проволокой 0X177	0,11	0,81	0,40	18,0	ред. 17,8	0,24
Проволока Св-13Х25Н18............ Шов. сваренный проволокой Св-13Х25Н18.............	0,13	1,55	0.59	25,0	_
0,10	0,89	0,25	21,3	13,4	-

дообразующлх элементов, чем в стали, по линии сплавления (со стороны шва) происходит некоторое повышение концентраций

Рис. 94. Внешний вид поверхности образцов соединений стали Х17 после испытаний в кипящей 50%-ной азотной кислоте: а —сварка проволокой 0X17T. испытание в состоянии после сварки, б — то же, испы­тание после отпуска при 760° С 2,5 ч; в — сварка проволокой Св-!ЗХ25Н! в. испытание в состоянии после сварив: г — то же, испытание после отпуска при 760° С 2,5 ч.

углерода за счет диффузии из прилегающей к шву зоны основно­го металла (рис. 95). Несмотря на это, пластичность сварного соединения после отпуска выше, чем в состоянии после сварки.

В связи с неудовлетворительными коррозионными свойства­ми соединений стали Х17 в состоянии после сварки эта сталь в настоящее время почти не применяется для химического обо -

Механические свойства швов и соединений стали Х17, выполненные дуговой сваркой в углекислом газе в 5 слоев бот ки Саар - м кшчмеекк а свойства натаяла ш Угол эа - в,“" КГІММ1 к Г/мя ‘ 8, 4. сварного 0X17 Отпуск прп 760СС 31.0 49,7 22,3 51,3 0,80 7 0Х17Т То же 33,0 54,6 24,0 54,8 0,56 88 13Х25Н18 Без отпус­ка 31,3 57,2 40,0 42,5 7,0 62 13Х25Н18 Отпуск при 760°С 28,7 58,6 40,3 42,3 8,2 107

Рис. 95. Микроструктура металла по линии сплавления аустенитного хромоннкелевого шва типа 0Х20Н7 с основным металлом — сталью XI7 толщиной 10 мм. риои: о-в состояния после сваркп; б — после отпуска при 770° С 2 ч.

рудования. Вместе с тем она находит применение в качестве жаростойкого материала при умеренных рабочих температурах. Более перспективной является сталь 0Х17Т, 0Х18Т1 и пока еще опытная 0Х17М2Т млн 0Х17М2Б. Особенно перспективными явля­ются ферритные стали толщиной до 2—3 мм.

Автор совместно с Д. В. Дидебулидзе [99] исследовал сварные соединения сталей 0Х17Т толщиной 10 мм и 0Х17М2Т толщиной 6 мм (табл. 29). Химический состав опытных швов приведен в табл. 33, механические свойства сварных швов и соединений — в табл. 34, а коррозионная стойкость в некоторых средах — в табл. 35. Все исследованные швы в состоянии после сварки не склонны к межкристаллнтной коррозии прн испытании по методу AM: кипячение 24 ч в растворе, содержащем 160 г CiiSO* • 5НгО + 100 мл серной кислоты (илотностн 1,835 г/сл»3) + + 1 л воды + медная стружка (ГОСТ 6032—58).

Из приведенных данных видно, что при сварке стали 0Х17Т хромоникелевыми проволоками типа 18-8, точнее 19-9 и 19-10,

Таблица 33 Химический состав сварных швов, выполненных автоматической сваркой под флюсом н ручной дуговой сваркой Й сост ае не алла ва 94 Сто? шик»Є СварочныП материал Другие Т ЯмХ С Мп Si Сг N1 Т1 Nb Проволока 05Х19Н9ФЗС2,'флюс АН-26 0,07 0,89 1,2 17,8 6,0 0,17 — 1,2 V Проволока 08Х20Н9Г7Т, флюс АНФ-14. 0,06 зло 0,87 17,6 4,6 0,22 — — Проволока 08Х19Н10Б, флюс АНФ-14. 0,07 0,58 0,83 17,7 5,0 0,11 0,60 — Проволока 0Х17Т, 08Х19Н9ФБС, флюс 10 АНФ-14. Проволока 05Х25Н12ТЮ 0,08 0,48 1,20 17,3 4,0 0.18 0,48 0,7 V (ЭП87), флюс АН-26 0,07 0,58 0,60 20,5 7,0 0,45 — 0,1 А1 Электроды 11Л-11 0,06 0,74 0,46 19,0 5,4 0,17 0,62 — Электроды L1J1-9 0,07 1,42 0,40 20,8 7,2 0,36 0,64 — Пронолока 0ХІ7М2Т, флюс АНФ-6... 0,08 0,38 0,20 16,2 0,20 0,25 0,10 1,97 Мо Проволока 0Х17М2Т 0Х19Н11МЗ флюс АН-26.... Проволока 05Х20Н11МЗТБ, 0.08 0,70 0,18 16,8 5,8 0,20 2,2 Мо флюс АН-26 .... 0,07 0,72 0,70 17,8 5.7 0,38 0,40 2,3 Мо

швы обладают чрезмерно высоким пределом текучести, низкой пластичностью и вязкостью. Исходя из диаграммы Шеффлера (рис. 52), это можно объяснить наличием мартенситной фазы в этих швах вследствие недостаточного содержания в них 7 -образующих элементов (никеля, марганца) и а-образующих (хрома). Несколько пластичнее шов, выполненный проволокой 05Х19Н9ФЗС2 п содержащий больше a-образующих элементов (ванадия, кремния). Однако вследствие низкого содержания никеля этот шов по пластичности и вязкости не удовлетворяет предъявляемым требованиям.

Таблица 34

Механические свойства сварных швов и соединений, выполненных на стали 0Х17Т толщиной 10 мм и 0Х17М2Т толщиной 6 мм дуговой сваркой под флюсом и ручной сваркой г Марки прово - Металл ш Саа і. 5 !| н'С | - = С . н 05ХІ9Н9ФЗС2 47,5 82,4 16 8 98,7 5,1 55 1.6 08Х20Н9Г7Т 37,9 77,3 24 h 65 4 15,1 41,1 114 1,3 О8ХІ9НІ0Б 95,7 109,1 5 7 14 0 3,1* 41,4 55 0Х17Т 08ХІ9Н9ФБС 57,5 61,0 4 О Ч 9 3,4* 42,0 47 05Х25Н12ТЮ 36,6 73,0 .41 О «V К 10,8 49,2 150 1.6 ил-n.... 43,1 73,3 17 0 v(i 0 8,8 41,8 90 0,9 ШІ-9 .... 41,3 68,8 41,9 42,0 9,4 43,8 100 1.6 0Х17М2Т. . Не опред еляло сь 1,6 50,8 80 1.2 0XI7M2T 04Х19Н11МЗ 34,9 98,9 14 9 VI 4 5,4 49,3 180 05Х20Н11МЗТБ 36,8 54,5 1Ь, У 28,8 8,1 50,2 180

* Образцы разрушались по зоне крупного зерна. При нспытаннн на разрыв поперечных образцов соединений стали 0Х17Т разрушение происходило по основному металлу, а стали 0Х17М2Т — но шву.

Удовлетворительные механические свойства сварных соеди­нений стали 0Х17Т получаются при автоматической сварке под флюсом АН-26 или АНФ-14 хромоникелевой проволокой с повы­шенным содержанием хрома н никеля и хромоникельмарганце - вой проволокой. Практически то же самое получается и при ручной сварке. Причем вследствие меньшего провара и разбавле­ния основным металлом шов содержит больше никеля и поэтому пластичнеє. Для сварки стали 0Х17М2Т можно применять про­волоку 05Х20Н11МЗТБ. При этом предел текучести металла шва несколько ниже, чем у основного металла. Механические свойства швов на этой стали, выполненных ферритной проволокой иден­тичного состава с основным металлом, низкие.

Таблица 35

Коррозионная стойкость соединений стали 0ХІ7Т толщиной 10 мм и 0Х17М2Т толщиной 6 мм, сваренных автоматической и ручной сваркой

азотной | уксусной 1 электродов И II ь sg к 19 И 0Х17Т 05Х19Н9ФЗС2 . . 08Х20Н9Г7Т. . . 08Х19Н10Б.... 08Х19Н9ФБС. , . 05Х25Н12ТЮ. . . йй1. :::::: 1,3* 0,69* 0,85* 1,80* 0.50 0,15 0,10 0,16 0,10 й 0,05 0,04 0,04 0,045 0.03 0,04 0,03 0,03 0,015 0,020 0,010 0,015 S:S?2 0.02 0,04 0,14 0,06 S;S 0,012 0,014 0,025 0,025 S:3i 0Х17М2Т 0Х17М2Т................ 04Х19Н11МЗ . . . 05Х20Н11 МЗТБ. . sf 0Х17Т 0,30

* Преимущественное разрушение металла шва. В остальных образцах кор­розия равномерная.

По коррозионной стойкости, особенно в средах повышенной агрессивности, сварные соеднвения с хрупкими швами вслед­ствие наличия мартенситной фазы уступают соединениям, сва­ренным проволоками с повышенным содержанием? - образующих элементов. Причиной этого является более интенсивная коррозия металла шва, а также околошовной зоны (рис. 96). Понижен­ная коррозионная стойкость шва, выполненного проволокой Св-05Х19Н9ФЗС2, обусловлена также отрицательным влиянием высокого содержания ванадия и кремния. Сварные соединения стали 0Х17Т со швами оптимального состава обладают вполне
удовлетворительной коррозионной стойкостью в азотной кислоте концентрации до 25% при температуре кипения и в 56%-ной азотной кислоте при температуре до 80° С, а также в кипящей уксусной кислоте любой концентрации.

Таким образом, из опробованных аустенитных проволок в ка­честве присадочного металла для автоматической сварки под флюсом стали 0Х17Т и 0Х18Т1 можно рекомендовать две прово­локи — Св-08Х20Н9Г7Т (по ГОСТ 2246—60) и 05Х25Н12ТЮ (ЭП87 по ЧМТУ 168—59).

Рис. 96. Внешний вид поверхности об­разцов соединения стали 0Х17Т толщи­ной 10 мм, сваренного проволокой Св-05Х19Н9ФЭС2 под флюсом АН-26, после кипячения в 45%-ион азотной кис -

Вместе с тем экспериментальные данные показали, что при ис­пользовании рекомендован­ных выше проволок не ис­черпываются все возможнос­ти улучшения механических и коррозионных свойств свар­ных соединений стали 0Х17Т.

Поэтому были проведены опыты по разработке новой проволоки для сварки этой стали под флюсом и в угле­кислом газе, особенно для сварки тонкого металла, и электродов для ручной свар­ки. При разработке проволоки руководствовались следующими соображениями. Из условий компенсации несколько меньшей коррозионной стойкости литого металла шва по сравнению с катаной сталью 0Х17Т содержание хрома в проволоке приняли 19—21%. Для связывания углерода в карбиды с целью предот­вращения межкристаллитной коррозии шва при повторных на­гревах (многослойная сварка, ремонт дефектов шва) в проволоку ввели ниобий и небольшое количество ванадия, а для уменьше­ния выгорания элементов при сварке под флюсом АН-26 и осо­бенно в углекислом газе — алюминий. Для определения опти­мального содержания никеля изготовили и испытали несколько порошковых проволок с различным его содержанием. Определя­ли ударную вязкость однослойных швов, сваренных под флюсом АНФ-6 этими проволоками. Опыты показали (рис. 97), что для получения удовлетворительной вязкости шва с 17—20% хрома необходимо обеспечить в нем содержание 7—8% никеля. Для этого в проволоке с 19—21% хрома должно содержаться 14— 16% никеля. На основании этих опытов была предложена про­волока марки Св-08Х20Н 15ФБЮ (ЭП444 по ЧМТУ/ЦНИИЧМ

849—63) следующего состава, %.: не более 0,10 С, 1,0—2,0 Мп, не более 0,8 Si, 19—21 Сг, 14—16 Ni, 0,5—0,9 V, 0,9—1,5 Nb, 0,4— 0,8 А1, не более 0,025 S и не более 0,03 Р.

		-У
	1
	А
/ J

Содержание Ni. %

Рис. 97. График влияния содержания никеля на ударную вязкость метал­ла шва состава, %: 0.06—0,07 С. 0,68—0,78 Мп. 0,46—0,51 Si. 17 Л—19,1 Сг, 0,24—0,28 ТІ. 0.46-0.67 Nb. 0,40-0.46 V, 0.16-0,21 AI (сварка стали 0Х17Т под флюсом АНФ-6 порошковой проволоаой).

Опытной проволокой сварили стыковые соединения стали 0Х17Т толщиной 10 и 4 мм автоматической сваркой под флюсом АН-26 и в углекислом газе, а также электродами АНВ-9 из этой проволоки с фтористо-кальцевым по­крытием простейшего типа: мрамора 48%, плавикового шпата 45%, двуокиси титана 6%,

Химический состав проволоки и опытных швов приведен в табл. 36, ме­ханические свойства швов и соедине­ний — в табл. 37 и коррозионная стой­кость сварных соединений — в табл. 38.

Приведенные данные свидетельству­ют о том, что разработанная проволока СВ-08Х20Н15ФБЮ (ЭП444) как при сварке под флюсом, так и в углекис­лом газе стали 0Х17Т обеспечивает вполне удовлетворительные механиче­ские свойства сварных швов и соедине­ний. Аналогичные свойства имеют швы, сваренные вручную толстопокрытыми электродами из этой проволоки.

Коррозионные свойства металла шва, выполненного этой проволокой, в наиболее агрессивной окислительной среде не уступают свариваемой стали (рис. 98). Металл около­шовной зоны стали 0Х17Т в кипящей азотной кислоте имееет пониженную коррозионную стойкость, несмотря на более чем 9-кратное превышение содержания титана по сравнению с угле­родом. Коррозионная стойкость исследованных сварных соеди­нений в азотной кислоте любой концентрации при температуре до 70—80° С вполне удовлетворительная. Опыты, проведенные ав­тором и Д. В. Дидебулидзе совместно с Укрнннпродмаш, пока­зали, что соединения стали ОХ17Т или ОХ18Т1, сваренные по оп­тимальной технологии, обладают хорошей коррозионной стой­костью в большинстве агрессивных продовольственных Сред, в которых отсутствуют ионы хлора. Эти стали толщиной до 3 мм и разработанная технология сварки внедряются в различные от­расли продовольственного машиностроения.

Химический состав проволоки И ОПЫТНЫХ ШВОВ, сваренных на стали 0Х17Т толщиной 10 мм автоматвческой сваркой под флюсом и в углекислом газе и ручными электродами Хк мнчески состав металл Объект исследований С »„ SI Сг N1 Nb v і А' . Проволока 08Х20Н15ФБЮ (ЭП444) 0,08 1,63 0,42 20,1 14,5 1,15 0,87 0,42 Шов, сваренный под флюсом Ап-26 .... 0,08 1,10 0,86 18,6 8.3 0,70 0,45 0,06 Шов, сваренный в СО, 0,09 0,95 0,32 18,5 8,9 0,68 0,49 Сле­ ды Шов, сваренный элек­тродами АНВ-9 (иэ про­волоки ЭП444) .... 0,09 0,98 0,34 18,1 7,9 1.0 0,67 0,03

Таблица 37

Механические свойства металла швов и соединеивй стали 0XI7T толщиной 10,ил, сваренных проволокой 08Х20Н15ФБЮ под флюсом и в углекислом газе и ручными электродами Ме«а свойст а свари ых шаов Сварочные материалы *Пмм> КПММ> Ф. Проволока 08Х20Н15ФБЮ. флюс АН-26 ........ 34.0 67,5 31,6 45,5 9,8 160 Проволока 08Х20Н15ФБЮ, СОа................ 32.6 67,0 40,1 48,1 10.1 170 Электроды АНВ-9 ..... 35,3 59,7 30,0 38,6 11,8 130

Коррозионная стойкость в азотной кислоте соединений стали 0Х17Т, сваренных под флюсом, в углекислом газе и ручными электродами (скорость коррозии в г! м2- ч) Азотная кислота 50«-ная 56%-кая 65«-на* Сварочные материалы. . 70°С кипящая 70вС кипящая 70°С кипящая Проволока 08Х20Н15ФБЮ, флюс АН-26....... 0,036 3,6 - - 0,046 7.00 Электроды АНВ-9 .... 0,037 0,045 Сталь 0Х17Т 0,023 0,57 0,038 0,71 0,047 1,29

Рис. 98. Внешний вид поверхности об­разцов соединений стали 0Х17Т, сва­ренных в углекислом газе проволокой 08Х20Н15ФБЮ, после испытаний в 56%-ной азотной кислоте при температу­ре кипения (а) н 70° С (б).

никель изменяет процесс в сторону ных продуктов.

Следует также отметить, что прн крайней необходи­мости тонколистовая сталь 0Х17Т может быть сваре­на аргоно-дуговой сваркой без присадки или с при­садкой ферритной проволо­ки Св-Х17Т. Необходимость сварки этой стали высоко­хромистой безникелевой про­волокой или такими же элек­тродами может быть обус­ловлена самим химическим процессом, протекающим в аппарате. Например, для ка­талитического дегидрирова­ния бутана и диэтилбенэола оборудование должно быть из безникелевой стали, сва­ренное ферритнымн беэнике - левыми электродами, так как получения побочных ненуж -

В большинстве же случаев высокохромистые стали можно сваривать хромоникелевыми и хромоникельмарганцевыми прово­локами и электродами.

Для сварки толстолистовой стали 0Х17Т, наряду с проволокой 08Х20Н15ФБЮ, можно успешно применять хромоннкельмарган - цевую проволоку и электроды из нее с таким же запасом аусте - нитностн, например, проволоку 06Х20Н12Г8Б, содержащую 0,8—1,4% ниобия.