Супераустенитные присадочные металлы – это сварочные материалы (например, электроды и проволока), химический состав и свойства наплавленного металла которых соответствуют или превосходят свойства основного металла – супераустенитной нержавеющей стали. Целью является получение наплавленного металла с исключительной коррозионной стойкостью, в частности, стойкостью к точечной и щелевой коррозии.

一. Что такое «аустенитный» и «супераустенитный» класс?

① Аустенитные нержавеющие стали: Это наиболее распространенный тип нержавеющей стали, типичные представители которой – 304 (0Cr18Ni9) и 316 (0Cr17Ni12Mo2). Эти нержавеющие стали содержат высокое содержание хрома (Cr) и никеля (Ni), что обеспечивает превосходную коррозионную стойкость и формуемость. Их металлографическая структура – ​​аустенитная.

② Супераустенитные нержавеющие стали: Это высококачественная нержавеющая сталь, разработанная для работы в агрессивных коррозионных средах, например, содержащих хлорид-ионы. Эти нержавеющие стали обладают исключительной коррозионной стойкостью благодаря значительному увеличению содержания ключевых легирующих элементов по сравнению с традиционными аустенитными нержавеющими сталями. Ключевые особенности включают:
● Чрезвычайно высокое содержание молибдена (Mo): обычно >6%, иногда более 7,5%. Молибден является важнейшим элементом для повышения стойкости к точечной и щелевой коррозии.
● Высокое содержание никеля (Ni): обычно >20%. Никель стабилизирует структуру аустенита и повышает стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением.
● Добавление азота (N): азот значительно повышает прочность и стойкость к точечной коррозии.
● Высокое содержание хрома (Cr): обычно >20%, обеспечивает базовую стойкость к коррозии в окислительных средах.

● К распространённым маркам супераустенитной нержавеющей стали относятся: 254 SMO (UNS S31254), AL-6XN (N08367), 904L (N08904) и др.

二. Что такое «супераустенитный присадочный металл»

Супераустенитные присадочные металлы — это сварочные материалы, специально разработанные для сварки как самих супераустенитных нержавеющих сталей, так и других металлов, требующих сверхвысокой коррозионной стойкости. Их основная цель — обеспечить сварным соединениям (особенно металлу шва) коррозионную стойкость, эквивалентную или даже превосходящую стойкость супераустенитного основного металла.

Основные характеристики супераустенитных присадочных металлов:

①Соответствующий химический состав: легирующие элементы (Cr, Ni, Mo, N) соответствуют легирующим элементам соответствующего супераустенитного основного металла. Например, содержание Mo в присадочном металле, используемом для сварки 254 SMO, будет превышать 6%.

② Эквивалентное число сверхвысокой стойкости к питтинговой коррозии (PREN):
●PREN — это эмпирическая формула, которая измеряет стойкость нержавеющей стали к питтинговой коррозии и обычно рассчитывается по формуле: PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N
● Значение PREN для супераустенитных присадочных металлов обычно превышает 40 (например, у стали 254 SMO значение PREN >43), что значительно выше, чем ~26 у нержавеющей стали 316. Это количественно характеризует их «превосходную» коррозионную стойкость.

③ Отличная стойкость к щелевой коррозии: благодаря синергетическому эффекту высокого содержания молибдена и азота, сталь устойчива к коррозии даже в узких щелях со слабой просадкой, что является критически важным требованием для многих инженерных применений.

④ Эффективный контроль склонности к образованию горячих трещин: высоколегированные сварные швы с высоким содержанием никеля склонны к образованию горячих трещин при затвердевании. Супераустенитные присадочные металлы подавляют эту тенденцию, точно контролируя их химический состав (например, правильный баланс ферритообразующих и аустенитообразующих элементов, а также уровень вредных примесей, таких как фосфор и сера).

⑤ Обеспечение аустенитной структуры металла шва: благодаря балансу аустенитизирующих (Ni, N, C) и ферритизирующих (Cr, Mo) элементов, металл шва представляет собой чистый аустенит или содержит небольшое количество феррита, что предотвращает образование вредных фаз и обеспечивает высокую вязкость.

三. Зачем нужен специализированный супераустенитный присадочный металл?

Использование обычных аустенитных нержавеющих сталей (например, 308L и 316L) для сварки супераустенитной нержавеющей стали может привести к:

①«Разбавлению» сварного шва: высокопрочный основной металл «разбавляет» обычные сварочные материалы, но полученный химический состав шва всё равно значительно ниже, чем у супераустенитных материалов.

②Электрохимической коррозии: коррозионная стойкость сварного шва значительно ниже, чем у основного металла, что делает его «самым слабым звеном» во всей конструкции. В агрессивных средах сварной шов действует как анод и быстро корродирует. Это явление известно как коррозия сварного шва.

③Разрушение соединения: всё устройство или конструкция может преждевременно выйти из строя из-за коррозии сварного шва, даже если основной металл остаётся неповреждённым.

Поэтому для обеспечения целостности и срока службы сварных соединений крайне важно использовать супераустенитный присадочный металл, соответствующий свойствам основного металла.

四. Области применения:

Супераустенитные присадочные металлы используются для сварки оборудования, работающего в чрезвычайно коррозионных средах, например:

● Опреснительные установки
● Системы десульфурации дымовых газов (ДДГ)
● Химическое и нефтехимическое оборудование (работающее с кислыми средами, содержащими хлорид-ионы)
● Отбеливающие установки в бумажной промышленности
● Морское машиностроение и судостроение
● Высокочистое оборудование в фармацевтической и пищевой промышленности

五. Примеры распространённых марок:

● Присадочные металлы, используемые для сварки стали 254 SMO (S31254), обычно соответствуют стандарту AWS A5.14 ERNiCrMo-3.
● Присадочные металлы, используемые для сварки стали AL-6XN (N08367), обычно соответствуют стандарту AWS A5.14 ERNiCrMo-10 или специализированным подходящим материалам.
● Обратите внимание, что при выборе присадочного металла необходимо учитывать рекомендации производителей как основного металла, так и сварочных материалов.

六. Краткое описание:

Супераустенитный присадочный металл — это высокотехнологичный сварочный материал. Чрезвычайно высокое содержание молибдена, хрома, никеля и азота обеспечивает отличную стойкость к точечной коррозии, щелевой коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением в агрессивных средах, особенно содержащих хлорид-ионы. Он является незаменимым ключевым материалом для изготовления высокотехнологичного коррозионно-стойкого оборудования, и его правильный выбор и использование напрямую влияют на безопасность и срок службы всего оборудования.