рости охлаждения металла в околошовной зоне в интервале температур карбидообразования. Кроме того, высокий подогрев, как и сварка с высокой погонной энергией, обеспечивает дли тельный перегрев околошовного металла, результатом чего яв ляется рост зерна, сегрегация примесей на границах зерен и, как следствие, снижение пластичности и вязкости сварных со единений.
Лучшие свойства сварных соединений достигаются в случае предварительного подогрева в интервале Т„. „ — Тм.к, а также когда после сварки производится подстуживание до Гм. к, но не ниже 100 °С. Рекомендации по тепловому режиму сварки приведены в табл. 13.4.
13.2.3. Улучшение^ свариваемости сталей
Многие из отмеченных выше недостатков в свариваемости мар тенситных сталей не присущи малоуглеродистым хромистым сталям, дополнительно легированным никелем. Мартенсит, об разующийся при закалке хромоникелевых сталей, отличается вследствие низкого содержания углерода высокой пластично стью и вязкостью, не склонен к образованию холодных тре щин при сварке.
Высокие пластические свойства малоуглеродистого мартен сита повышают надежность получения качественных сварных соединений. Однако чувствительность металла швов к водород ной хрупкости вызывает необходимость при их сварке предва рительного и сопутствующего подогрева до 100—200 °С. Улуч шению свариваемости этих сталей способствует также остаточ ный аустенит. Количество остаточного аустенита закалки зависит в основном от химического состава стали и может быть при мерно оценено с помощью структурной диаграммы низкоуглеро дистых нержавеющих сталей, предложенной Я. М. Потаком и Е. А. Сагалевич для литого и наплавленного при сварке ме талла (рис. 13.3). Количество остаточного аустенита отпуска определяется режимом термической обработки.
13.3. Технология сварки и свойства сварных соединений
13.3.1. Способы сварки и сварочные материалы
Среди дуговых методов сварки для деталей из высоколегиро ванных мартенситных сталей применяют в основном способ ручной дуговой сварки штучными электродами, обеспечиваю
щими |
получение сварных |
швов, однородных |
по |
химическому |
||
составу |
с основным |
металлом (табл. |
13.5). Это электроды ма |
|||
рок КТИ-9, ЦЛ-32 |
с наплавленным |
металлом, |
содержащие |
|||
IQ—,)2 % Сг, ~0,8% |
Ni и |
~ 1 % Мо. В связи |
с применением |
|||
ТАБЛИЦА 13.5
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ МАРТЕНСИТНЫХ СТАЛЕЙ (НЕ МЕНЕЕ)
|
|
|
Металл шва |
|
Сварное |
|||
|
|
се |
|
|
|
|
соединение |
|
Сталь, марка |
Способ сварки. |
се |
|
|
се |
|
|
|
Сварочные материалы |
с |
|
|
. s |
со |
|||
|
|
« |
С |
я |
£ |
Я Е |
||
|
|
|
2 |
oct |
§ я 5 |
|||
|
|
о |
я |
мэ |
|
я |
О и со |
|
|
|
4 |
|
ь со О. |
||||
|
|
Ь |
ь |
«О |
ь |
|
>»Я U |
|
15X11МФ, |
РДС: |
15Х12ВНМФ, |
электроды |
18Х11МНФБ |
Э-12Х11НМФ |
|
(КТИ-9); |
13X11Н2В2МФ |
Э-12Х11НВМФ |
15X11МФ, |
(КТИ-10); |
Э-11X15Н25М6АГ2 |
|
15Х12ВНМФ, |
(ЭА-395/9); |
18Х11МНФБ, |
Э-10Х25Н13Г2 |
15Х11Н2В2МФ |
|
|
(ЗиО); |
12X11В2МФ |
электроды |
|
Э-14Х11НВМФ |
12X11В2МФ |
(ЦЛ-32) |
АДС: |
|
|
проволока |
|
Св-15Х12НМБФ |
|
флюс АН -17; |
|
ОФ-6; |
12Х11В2МФ |
проволока |
|
Св-15Х12ГНМВФ |
|
флюс АН-17, ОФ-6; |
10Х12НД |
РДС: |
|
электроды |
|
Э-06Х13Н (ЦЛ-41) |
|
ЭШС* |
|
проволока |
|
Св-12X13 флюс |
|
АН-8 |
06X12НЗД |
РДС: |
|
электроды ЦЛ-51 |
|
АДС: |
|
проволока |
|
Св-01 Х12Н2-ВМ |
|
(ЭП-762-ВИ) |
|
флюс ФЦ-19 |
|
АрДС: |
|
проволока |
|
Св-01 Х12Н2-ВИ |
|
(ЭП-792-ВИ) |
|
ЭШС: |
|
проволока |
|
Св-01 Х12Н2-ВИ |
|
(ЭП-792) флюс |
|
АН-45 |
00сл 00 |
I 735 |
15 |
56 |
0,5 |
690 |
0,5 |
588 |
735 |
15 |
55 |
0,5 |
735 |
0,5 |
363 |
588 |
13 |
15 |
0,4 |
588 |
0,4 |
294 |
539 |
13 |
15 |
0,5 |
539 |
0,5 |
569 |
735 |
12 |
|
0,4 |
588 |
0,4 |
710 |
784 |
15 |
40 |
0,5 |
588 |
0,4 |
588 |
784 |
15 |
50 |
0,7 |
588 |
0,4 |
490 |
637 |
16 |
|
0,5 |
637 |
0,3 |
440 |
580. |
12 |
|
0,5 |
580 |
0,5 |
490 |
637 |
12 |
35 |
0,5 |
637 |
0,5 |
470 |
600 |
12 |
35 |
0,5 |
600 |
0,5 |
490 |
637 |
12 |
35 |
0,5 |
637 |
0,5 |
440 |
590 |
12 |
35 |
0,5 |
590 |
0,5 |
—
—
—
40
40
40
40
40
40
П р и м е ч а н и е . РДС — ручная дуговая сварка; АрДС — аргонодуговая сварка; ЭШС — электрошлаковая.
Г л а в а 14. МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНЫЕ СТАЛИ (Зубченко А. С.)
14.1. Состав и свойства сталей
14.1.1. Структура сталей
С точки зрения коррозионной стойкости оптимальное содержание Сг в стали составляет 12-—14 %. Такой уровень легирования Сг обеспечивает легкую пассивацию поверхности во многих агрессивных средах, связанных с произ водством нефтехимических продуктов, а также в воде высоких параметров с борным регулированием. При повышении содержания хрома более 12% коррозионная стойкость практически не увеличивается. Вместе с тем в этом случае имеет место проявление склонности стали к охрупчиванию и сни жению прочности в связи с формированием в структуре значительного ко
личества |
ферритной составляющей. 13— 14 %-ные хромистые стали с час |
|||
тичным |
у-+а (М)-превращением относят |
к мартенситно-ферритным. По |
||
структуре мартенситно-ферритные стали |
соответствуют сплавам |
Fe — Сг, |
||
при охлаждении которых полиморфные превращения |
соответствуют |
реакции |
||
б->у+6->-а (Л /)+б. Количество 6-феррита |
в сталях |
повышается с |
увеличе |
|
нием содержания Сг и снижением концентрации С. С введением С границы существования области у твеРДых растворов сдвигаются в сторону более высокого содержания Сг.'У 13 %-ных хромистых сталей с <0,25% С тер мокинетическая диаграмма распада аустенита состоит из двух областей превращения. При температурах выше 600 °С в случае достаточно низкой скорости охлаждения возможно образование ферритной составляющей структуры. Ниже 400 °С при более быстром охлаждении наблюдается бездиффузионное превращение аустенита в мартенсит. Количество образовав шегося мартенсита в каждом из указанных температурных интервалов за висит, главным образом, от скорости охлаждения и содержания углерода в стали.
14.1.2. Назначение и марки сталей
Несмотря на отрицательное влияние 6-феррита на пластичность и ударную вязкость, мартенситно-ферритные стали марок 08X13, 12X13, 20X13,08X14МФ и др. находят довольно широкое применение при изготовлении химических
аппаратов |
и |
энергетического оборудования (табл. 14.1 и 14.2). Наиболее |
||||||
широкое |
применение |
в машиностроении имеют |
стали |
марок |
08X13 и |
|||
08X14МФ с пониженным содержанием углерода. |
листа и |
труб, |
так и |
кор- |
||||
Сталь 08X13 |
используют как в виде |
однородного |
||||||
|
|
|
|
|
|
Т А Б Л И Ц А |
14.1 |
|
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНЫХ СТАЛЕЙ |
|
|||||||
Сталь, марка |
|
ГОСТ, ТУ |
Содержание элементов, % по массе |
|||||
|
С |
Si |
|
Мп |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
08X13 |
|
ГОСТ 5632—72 |
< 0 ,0 8 |
< 0 ,8 0 |
|
< 0 ,0 8 |
||
|
|
ГОСТ |
10835—75 |
0,09 -0 ,1 5 |
|
|
< 0 ,8 0 |
|
12X13 |
|
ГОСТ |
5632—72 |
< 0 ,8 0 |
|
|||
20X13 |
|
ГОСТ 5632—72 |
0,16—0,25 |
< 0 ,8 0 |
|
< 0 ,8 0 |
|
|
08Х14МФ* |
|
ТУ-14-159-155—82 |
0,03—0,12 |
0,20—0,45 |
0,8— 1,2 |
|||
14Х17Н2** |
|
ГОСТ 5632—72 |
0,11—0,17 |
< 0 ,8 |
|
< 0 ,8 |
|
|
Сталь, марка |
ГОСТ, ТУ |
Содержание элементов, % по массе |
|||
s |
1 |
Р |
Сг |
||
|
|
1 |
|
|
|
08X13 |
ГОСТ 5632—72 |
< 0,025 |
|
< 0,030 |
12,0— 14,0 |
12X13 |
ГОСТ 10835—75 |
|
|
|
|
ГОСТ 5632—72 |
< 0,025 |
|
< 0,030 |
12,0— 14,0 |
|
20X13 |
ГОСТ 5632—72 |
< 0,025 |
|
< 0,030 |
12,0— 14,0 |
08X14МФ* |
ТУ-14-159-155—82 |
< 0,022 |
|
< 0,035 |
12,0— 14,8 |
14Х17Н2** |
ГОСТ 5632—72 |
< 0,025 |
|
< 0,030 |
16,0— 18,0 |
* 0,2 -0,4 Мо; 0,15—0,30 V. 1,5-2,5 |
N1. |
|
|
|
|
|
МАРТЕНСИТО-ФЕРРИТНЫЕ СТАЛИ |
ТАБЛИЦА 14.2 |
|||
|
Сталь, марка |
ГОСТ, ТУ |
Примеры использования |
|||
08X13 |
|
ГОСТ 5632—72 |
Корпуса, днища, труб |
|||
|
|
|
|
ные |
решетки, |
внутрен |
|
|
|
|
ние |
устройства |
химиче |
|
|
|
|
ских аппаратов, корпуса |
||
|
|
|
|
цилиндров паровых и га |
||
|
|
|
|
зовых турбин, рабочие и |
||
|
|
|
|
направляющие |
лопат |
|
08X13 (плакирующий |
ГОСТ 10835—75 |
ки, диафрагмы |
|
|||
Корпуса, днища, патруб |
||||||
слой |
биметалла) |
|
ки химических аппаратов, |
|||
(Ст. |
3, 20К, |
16ГС, |
|
подведомственных |
||
12ХМ, |
12МХ + |
|
Госгортехнадзору |
|||
+ 08X13) |
|
|
|
|
|
|
г, °с,
эксплуа
тации
4 0 -5 5 0
40—560
08Х14МФ |
ТУ 14-3-815—79 |
Теплообменники для теп |
350 |
|
|
ТУ 14-3-1065—82 |
ловых |
и атомных элек |
|
|
ТУ 14-159-155—82 |
тростанций, облицовка |
|
|
12X13 |
ТУ 14-1-3452—82 |
хранилищ |
|
|
ГОСТ 5632—72 |
Детали паровых, газовых |
500 |
||
|
|
и гидравлических турбин |
|
|
20X13 |
ГОСТ 5632—72 |
Детали |
насосов |
500 |
14Х17Н2 |
ГОСТ 5632—72 |
Детали |
внутренних уст |
400 |
|
|
ройств |
оборудования |
|
|
|
АЭС |
|
|
розионностойкого слоя биметалла. Сваренные детали из стали 08X13 при меняют в основном для изготовления внутренних устройств химических ап паратов и энергетического оборудования, не подлежащих контролю надзор ных органов за безопасной эксплуатацией. Биметалл с плакирующим слоем из стали 08X13 используют для изготовления нефтехимического оборудо вания, работающего под давлением при температурах от —40 до 560°С.
Сталь 08Х14МФ применяется на предприятиях энергетического маши ностроения, в основном в виде труб для изготовления теплообменного обо
рудования, работающего при температурах до 350 °С. Стали 12X13 и 20X13 с повышенным содержанием углерода. используют для изготовления деталей различных турбин и насосов с температурой эксплуатации до 500 °С.