Сталь Х14Г14НЗТ (ЭИ711) или улучшенный ее ва­риант— Х14Г14Н4Т применяется для изготовления изделий, ра­ботающих в атмосферных условиях, например пассажирских вагонов, декоративных и нагружаемых строительных изделий и др., а также для сварных конструкций, работающих прн низких температурах (до —183° С). Несмотря, однако, на вполне удовлетворительные механические свойства стали Х14Г14НЗТ (табл. 57), для криогенных изделий лучше использовать сталь Х14Г14Н4Т, отличающуюся большей стабильностью аустенита и пластичностью при низких температурах, чем сталь Х14Г14НЗТ.

При исследовании было опробовано несколько проволок для сварки под флюсом и в углекислом газе стали Х14Г14НЗТ, вы­браны проволоки, обеспечивающие наиболее оптимальные меха­нические свойства металла шва и предложены электроды АНВ-3, изготовляемые из проволоки Х14Г14НЗТ с фтористо-кальциевым покрытием простейшего состава [83]. Более поздними исследова­ниями автора было установлено, что повышение никеля до 5— 7°/о в швах с 14% Сг и 14% Мп значительно улучшает вязкость металла при весьма низ­ких температурах, что не­обходимо учитывать при выборе технологии сварки в зависимости от условий эксплуатации изделий.

В табл. 58 приведен химический состав ис­следованных швов, а в табл. 59 — механические свойства сварных швов и соединений. Из приведен­ных данных следует, что сварной шов, выполненный проволокой Х14Г14НЗТ под фторидным флюсом АНФ-6, имеет более высокую ударную вязкость при низких температурах, чем шов, сваренный

Механические свойства швов и соединений стали Х14Г14НЗТ, сваренных дуговой сваркой под флюсом, в С09 н ручными электродами

той же проволокой, но под флюсом АН-26. Это можно объяснить несколько меньшим содержанием силикатных включений в ме­талле первого шва. По этой же причине прочность шва, выпол­ненного под флюсом АНФ-6, на 3—3,5 кГ/мм2 меньше прочности швов, сваренных под флюсом АН-26. Удовлетворительные свой­ства имеют также швы и соединения из стали Х14Г14НЗТ, сва­ренные в углекислом газе проволокой идентичного с основным металлом состава и ручными толстопокрытыми электродами марки АНВ-3 из той же проволоки. Вместе с тем увеличение со­держания никеля в металле шва, содержащем 14% хрома и 14% марганца, а также одновременно никеля и хрома способствует повышению его вязкости, особенно при низких температурах, что обусловлено увеличением стабильности аустенита. С этой точки зрения сталь Х14Г14Н4Т и проволока такого же состава для ее сварки лучше, чем сталь и проволока Х14Г14НЗТ.

Если хромоннкельмарганцевые стали типа 14-14-3 и 14-14-4 и проволоки идентичного состава для их сварки пригодны для изделий, работающих при температуре до —183° С, то для более низких температур, тем более для изделий, работающих при зна­чительных нагружениях, необходимы сталь и соответственно про­волока и электроды для ее сварки с более высоким содержанием никеля и хрома. Содержание марганца при этом может быть меньшим.

Хромоникельмарганцевый аустенитный металл (шов и сталь) по прочностным характеристикам, особенно по пределу текучести, незначительно превосходит хромоникелевый аустенитный. Для повышения характеристик прочности аустенита необходимо леги­ровать его азотом.

Сварка сталей Х17АГ14,

0Х21Н5АГ7,1Х25Н16Г6АР

Опыты показали, что в отличие от хромоникелевых аустенитных сталей при сварке хромомарганцевых и хромони­кельмарганцевых сталей под окислительным низкокремнистым флюсом (АН-18) проволоками идентичного с основным металлом состава швы получаются несколько менее вязкими, чем при свар­ке под фторидным флюсом и даже под флюсом АН-26. В первом случае наблюдается интенсивное выгорание марганца, что при­водит к понижению степени аустенитности металла шва и к неко­торому засорению его окислами марганца. Так, например, при

сварке под флюсом АНФ-6 стали 1Х25Н16Г6АР проволокой того же состава в шве содержалось 5,7% марганца, при сварке под флюсом АН-26 — 5,31% марганца и под флюсом АН-18 — 4,1% марганца. Шов, сваренный под флюсом АН-26, при темпе­ратуре + 20°С имел ударную вязкость 25,1 кГ'М/см2, при —196° С — 7,1 кГ ■ м/см2 и при —253° С — 6,5 кГ • м/см2, а удар­ная вязкость шва, сваренного под флюсом АН-18, составляла при + 20° С 13,3 кГ-м/см2 и при —196° С — 5,0 кГ-м/см2.

Таким образом, высокоокислительный флюс для сварки кри­огенных изделий из высокомарганцевистых сталей применять нецелесообразно. При сварке этих сталей под флюсом АН-26 про­исходит также значительное выгорание марганца и к тому же сильное насыщение шва кремнием. Поэтому в данном случае было бы целесообразно применять флюс с меньшим содержа­нием кремнезема, например флюс АНФ-14, АН-22, или даже без - кремнистые флюсы АНФ-6 или 48-ОФ-6. Однако, как показы­вают опыты, благодаря высокому содержанию марганца в швах при сварке рассматриваемых сталей проволоками идентичного состава под флюсом АН-26 трещины не образуются и, как сле­дует из данных, приведенных ниже, при достаточном запасе аустенитности эти швы обладают хорошей вязкостью даже при низких температурах. Это, однако, не исключает целесообраз­ности разработки более совершенного флюса для сварки хромо - никельмарганцевых аустенитных сталей. О рутилофлюорнто- кальциевом покрытии электродов для сварки таких сталей особенно хромоникелевых стабнльноаустенитных, швы которых наиболее склонны к образованию горячих трещин, указывалось выше.

В табл. 60, 61 приведены данные по сварке хромоникельмар - ганцевых сталей с использованием существующих сварочных материалов, в том числе флюса АН-26. Отметим, что сталь Х17АП4 может применяться лишь для изделий, работающих в обычных температурных условиях в слабоагрессивных средах. В табл. 62 представлены также данные автора и его сотрудни­ков * по испытанию некоторых хромоникельмарганцевых аусте­нитных сталей.

Опыты показали, что для криогенных изделий, работающих при температуре ниже —196° С, можно рекомендовать чисто - аустенитную низкоуглеродистую сталь и сварочную проволоку

’ В исследованиях принимали участие также Р. А. Ульянов, В. Я. Ильичев, Я М Зарецкпіі и др.

Химический состав швов, выполненных автоматической дуговой сваркой на хромоникельмарганцевых сталях

(электроды) для ее сварки с отношением содержания = = 1,1 -1,5.

Преимущество хромоникельмарганцеазотистой стали и швов по сравнению с описанной выше хромоникельазотистой сталью состоит в лучшей свариваемости (более высокой стойкости швов против образования горячих трещин), в более высоких проч­ностных свойствах при комнатной температуре и большей раство -

римости азота, что позволяет расширить предел его содержания и облегчить тем самым попадание в состав стали н проволоки.

Из приведенных данных видно, что повышение запаса аусте­нитности хромоникельмарганцевого металла за счет увеличения содержания никеля (даже при несколько меньшем, чем у стали Х17АГ14, содержании марганца) обеспечивает более высокую вязкость металла как при комнатной, так и при низких темпера­турах. Причем хромоникельмарганцеазотистая сталь 0Х21Н5АГ7 и швы идентичного с ней состава не являются оптимальными с точки зрения наиболее приемлемых механических свойств свар­ных соединений при низких температурах. Металл такого состава содержит от 2 до 7% ферритной фазы, количество которой воз­растает при снижении содержания углерода до 0,02—0,03%. Несмотря на низкое содержание углерода, наблюдается некото­рое охрупчивание такого металла при повторном нагреве в ин­тервале критических температур (табл. 11). Последнее может быть обусловлено недостаточной стабильностью аустенита стали типа 21-5-7, для которой 0,03% углерода является еще высоким.

Удовлетворительными свойствами при низких температурах обладает чистоаустенитная сталь 1Х25Н16Г7АР и металл шва идентичного состава, одвако после провоцирующего нагрева ударная вязкость такого металла сильно снижается, что отчетли­во обнаруживается при испытании уже при комнатной темпера­туре и тем более при —196°С (табл. 11). Охрупчивание такого металла (основного и шва) обусловлено выделением карбидов (карбонитридов), причем мартенсит при этом не образуется. Как отмечалось, этих недостатков не имеет ннэкоуглеродистая хро - моникельмарганцеазотистая чистоаустенитиая сталь с отноше­нием содержания єг*кв — 1,0-г 1,4. Сварные соединения из этой стали с аустенитным швом с несколько большей аустенитностью

выполняемые автоматической сваркой под

низкокремнистым флюсом или ручными электродами с покры­тием, исключающем науглероживание наплавленного металла, обладают достаточно высокими механическими свойствами при низких температурах и стабильностью структуры и свойств, в условиях нагружения, в том числе и до разрыва, при этих тем­пературах.