Наконец, для соединений, работающих при температурах выше 550° С, необходимо применять проволоку, содержащую не менее 58% никеля. Оптимальное содержание никеля в ней составляет 60%. Только нихром 15—60 и его модификации имеют указанное количество никеля. Но такие проволоки для сварки непригодны, так как в металле шва неизбежно образуются горячие трещины. Проволоки из сплава нимоник (75—80% №) также трудно использовать из-за образования трещин в металле шва. Кроме того, как это следует из рис. 66, б, для сварки разнородных сталей нет необходимости в таком высоком содержании никеля.

Изложенные рекомендации по выбору сварочных проволок относятся к тем случаям, когда менее легированная сталь в соединении выбрана, исходя из вышеуказанных соображений. Если же эта сталь по каким-либо причинам применяется в соединениях, работающих при температурах, заметно ниже тех, для которых она предназначена, ее можно сваривать с высоколегированной сталью проволокой с меньшим содержанием никеля. Например, соединения, работающие при температуре до 350° С, в которых из-за воздействия коррозионной среды в качестве менее легированной целесообразно применение стали Х5М, можно выполнять проволокой Св-08Х20Н9Г7Т, Св-08Х20Н10Г6, Св-07Х25Н13 или Св-04Х19Н11МЗ. Так как сталь Х5М содержит повышенное количество хрома и молибден, то углерод в ней находится в виде карбидов. Поэтому не исключена возможность сварки этой стали проволокой Св-07Х25Н13 и в соединениях, работающих при температурах выше 350° С.

Следовательно, для сварных соединений разнородных сталей содержание никеля в металле шва, который в большинстве случаев должен быть аустенитным, необходимо выбирать, исходя из температуры, допустимой при эксплуатации менее легированной стали, используемой в данном соединении. Такой принцип позволяет дифференцировать содержание никеля в металле шва и тем самым более эффективно использовать этот дефицитный и дорогой легирующий металл, высокое содержание которого в сварных соединениях, длительно работающих при высоких температурах, необходимо для сохранения стабильности зоны сплавления.

2. Оптимальный состав сплава для металла шва сварных соединений разнородных сталей

Для предотвращения появления структурной неоднородности в зоне сплавления неаустенитного металла с аустенитным последний должен иметь высокое содержание никеля. Эта неоднородность, как показано рядом исследований, совершенно отсутствует при любых выдержках в условиях сколь угодно высоких температур, если в качестве аустенитного металла используется чистый технический никель; Однако чистый никель нельзя применить для со-

единения разнородных сталей, так как его механические свойства не удовлетворяют тем требованиям, которые предъявляются к конструкциям, комбинируемым из этих материалов. Для подтверждения сказанного в табл. 8 приведены механические свойства технического никеля и механические свойства, которыми должны обладать сварные соединения сталей 15Х5М с Х18Н9Т и 12ХМФ с Х18Н12Т, широко распространенные в настоящее время (первое в нефтеперерабатывающих установках, второе — в энергетическом оборудовании).

Непригодными для сварки разнородных сталей оказались и известные высоконикелевые сплавы, обладающие достаточной прочностью. Обусловлено это

8. Механические свойства сварочных материалов

прежде всего тем, что высоконикелевые сплавы склонны к образованию трещин в металле шва. Лишь некоторые из них позволяют получить сварные швы без трещин. Это сплавы типа инконель, дополнительно легированные ниобием и титаном. Получение таких сплавов в металле шва обеспечивает использование электродов, применяющихся при сварке всех жаропрочных металлов типа 15—60 и 20—80. В швах из указанных сплавов содержится до 3—5% ниобия и 0,5—1,0% титана.

Что касается сварки разнородных сталей, то наличие в высоконикелевом аустенитном металле, сплавляемом с неаустенитным, таких больших количеств ниобия и титана недопустимо, так как титан и ниобий являются наиболее сильными карбидообразующими элементами (известно, что все карбидообразующие элементы по степени химического сродства к углероду располагаются в порядке возрастания в следующий ряд: Ее, Мп, Сг, Мо, Ш, V, 2п, КЪ, Т[). Поэтому в сварных соединениях разнородных сталей они будут в наибольшей степени способствовать образованию структурной неоднородности в зоне сплавления. В последнее время показано, что вообще нежелательно наличие титана и ниобия в сталях, предназначенных для конструкций, длительно эксплуатируемых в условиях высоких температур, так как в их присутствии повышается вероятность локального разрушения сварных соединений 148].

Согласно сложившемуся механизму образования структурной неоднородности из никелевых сплавов для сварки разнородных сталей наиболее приемлемыми должны быть сплавы, не содержащие карбидообразующих элементов. Однако проведенные автором совместно с В. В. Снисарем исследования показали, что ни за счет упрочнения твердого раствора (легирование медью, кобальтом,

129