Сайт ВКТУ им. Д. Серикбаева

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ РАЗНОРОДНЫХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ 12Х18Н10Т И AISI 316 ДЛЯ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ УСТАНОВОК

Авторы

Name Affiliation
Мажын Скаков

Национальный ядерный центр Республики Казахстан

Елдос Ақболатов

Филиал «Институт атомной энергии» РГП НЯЦ РК

Еркежан Қабдыкенова

Восточно-Казахстанский университет имени С.Аманжолова

Риза Ғабдысалық

Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева

Выпуск:

Том 1, № 2, 2026

Страницы:

148-161

Просмотров:

6

Ключевые слова:

петлевой натриевый контур, разнородная сварка, аустенитные стали, 12Х18Н10Т, AISI 316, трубопроводные системы, технология сварки, зона термического влияния

Аннотация

В работе рассмотрены технологические особенности сварки разнородных аустенитных коррозионностойких сталей 12Х18Н10Т и AISI 316, применяемых в оборудовании петлевого натриевого контура, создаваемого в рамках международной программы SAIGA для исследований перспективных быстрых ядерных реакторов с натриевым теплоносителем. Показано, что условия эксплуатации оборудования контура, характеризующиеся воздействием повышенных температур, химически активной среды жидкого натрия и радиационных нагрузок, предъявляют повышенные требования к структурно-фазовому состоянию сварных соединений. Проведён анализ влияния химического состава сталей и присадочных материалов на формирование структуры металла шва с использованием диаграммы Шеффлера. Обоснован выбор присадочной проволоки ER316L, обеспечивающей формирование двухфазной аустенитно-ферритной структуры с контролируемым содержанием δ-феррита и сниженной склонностью к образованию горячих трещин и межкристаллитной коррозии. Рассмотрены температурно-временные условия сенсибилизации аустенитных сталей и приведены технологические приёмы предотвращения межкристаллитной коррозии применительно к сварным соединениям оборудования петлевого натриевого контура. Показана целесообразность применения TIG-сварки с контролируемым тепловложением и ограничением межслойной температуры.

License

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Использованные источники

  1. Gadala, M., Gadala, I., & Gomaa, A. (2024). Failure assessment of seam-welded pipe under fatigue and thermal loading. Engineering Failure Analysis, 167, 108934. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2024.108934
  2. Mohammad Soltani, H., & Tayebi, M. (2018). Comparative study of AISI 304L to AISI 316L stainless steels joints by TIG and Nd:YAG laser welding. Journal of Alloys and Compounds, 767, 112–121. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.06.302
  3. National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan. (2022, October 17). Kazakhstan-French SAIGA Research Program. https://www.nnc.kz/en/news/show/397?utm
  4. Ақболатов, Е. Ж., Богомолова, И. Н., Коровиков, А. Г., & Шевченко, А. М. (2020). Опыт изготовления кожуха наружного неподвижной ампулы НА-228 исследовательского реактора ИГР. Вестник НЯЦ РК, (4), 99–104. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2020-4-99-104 // Akbolatov, E. Zh., Bogomolova, I. N., Korovikov, A. G., & Shevchenko, A. M. (2020). Opyt izgotovleniya kozhukha naruzhnogo nepodvizhnoi ampuly NA-228 issledovatelskogo reaktora IGR [Experience in manufacturing the outer casing of the fixed ampoule NA-228 of the IGR research reactor]. Vestnik NYaTs RK, (4), 99–104. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2020-4-99-104 (In Russ.)
  5. Медовар, Б. И. (1954). Сварка хромоникелевых аустенитных сталей. Киев: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы. // Medovar, B. I. (1954). Svarka khromonikelevykh austenitnykh stalei [Welding of chromium-nickel austenitic steels]. Kyiv: Gosudarstvennoe nauchno-tekhnicheskoe izdatelstvo mashinostroitelnoi literatury. (In Russ.)
  6. Меркушкин, Е.А., Березовская, В.В., & Сомина, С.В. (2020). Межкристаллитная коррозия сталей. Екатеринбург: Издательство Уральского университета. // Merkushkin, E. A., Berezovskaya, V.V., & Somina, S.V. (2020). Mezhkristallitnaya korroziya stalei [Intergranular corrosion of steels]. Yekaterinburg: Izdatelstvo Uralskogo universiteta. (In Russ.)
  7. Исламкулов, К. М., & Смагулов, Д. У. (2014). Способ повышения сопротивляемости высоколегированной аустенитной стали образованию горячих трещин при сварке. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, (11), 7–9. // Islamkulov, K. M., & Smagulov, D. U. (2014). Sposob povysheniya soprotivlyaemosti vysokolegirovannoi austenitnoi stali obrazovaniyu goryachikh treshchin pri svarke [A method for increasing the resistance of high-alloy austenitic steel to hot cracking during welding]. Mezhdunarodnyi zhurnal prikladnykh i fundamentalnykh issledovanii, (11), 7–9. (In Russ.)
  8. Suutala, N., Takalo, T., & Moisio, T. (1980). Ferritic-austenitic solidification mode in austenitic stainless steel welds. Metallurgical Transactions A, 11A(5), 717–725.
  9. Jacob, G. (2018). Prediction of solidification phases in CrNi stainless steel alloys manufactured by laser based powder bed fusion process. NIST Advanced Manufacturing Series, 100–114, 1–38. https://doi.org/10.6028/NIST.AMS.100-14
  10. Hathesh, M. (2020). A review on welding related problems and remedy of austenitic stainless steels. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), 7, 5166–5174. https://doi.org/10.4236/MNSMS.2023.132002
  11. Липпольд, Д. (2011). Металлургия сварки и свариваемость нержавеющих сталей / пер. с англ.; под ред. Н. А. Соснина, А. М. Левченко. Санкт-Петербург: Издательство Политехнического университета. // Lippold, D. (2011). Metallurgiya svarki i svarivaemost nerzhaveyushchikh stalei [Welding metallurgy and weldability of stainless steels] / translated from English; N. A. Sosnin & A. M. Levchenko (Eds.). Saint Petersburg: Izdatelstvo Politekhnicheskogo universiteta. (In Russ.)
  12. Kundrat, D. M., & Elliott, J. F. (1988). Phase relationships in the Fe-Cr-Ni system at solidification temperatures. Metallurgical Transactions A, 19, 899–908.
  13. Дедюх, Р. И. (2012). Теория сварочных процессов. Превращения в металлах при сварке: учебное пособие. Томск: Издательство Томского политехнического университета. // Dedyukh, R. I. (2012). Teoriya svarochnykh protsessov. Prevrashcheniya v metallakh pri svarke: uchebnoe posobie [Theory of welding processes. Transformations in metals during welding: Textbook]. Tomsk: Izdatelstvo Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. (In Russ.)
  14. Saeidi, K., Gao, X., Lofaj, F., Kvetková, L., & Shen, Z. J. (2015). Transformation of austenite to duplex austenite-ferrite assembly in annealed stainless steel 316L consolidated by laser melting. Journal of Alloys and Compounds, 633, 463–469. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.01.249
  15. Kim, Y. H., Kim, D. G., Sung, J. H., et al. (2011). Influences of Cr/Ni equivalent ratios of filler wires on pitting corrosion and ductility-dip cracking of AISI 316L weld metals. Metals and Materials International, 17, 151–155. https://doi.org/10.1007/s12540-011-0221-1
  16. Закс, И. А. (1973). Сварка разнородных сталей. Ленинград: Машиностроение. // Zaks, I. A. (1973). Svarka raznorodnykh stalei [Welding of dissimilar steels]. Leningrad: Mashinostroenie. (In Russ.)
  17. Кривоносова, Е. А., Акулова, С. Н., & Мышкина, А. В. (2017). К проблеме коррозионного разрушения сварных швов. Вестник ПНИПУ, 19(3), 114–137. // Krivonosova, E. A., Akulova, S. N., & Myshkina, A. V. (2017). K probleme korrozionnogo razrusheniya svarnykh shvov [On the problem of corrosion destruction of welded joints]. Vestnik PNIPU, 19(3), 114–137. (In Russ.)
  18. Курочкин, А. А., & Гуревич, С. М. (2006). Сварка коррозионностойких сталей и сплавов. Москва: Машиностроение. // Kurochkin, A. A., & Gurevich, S. M. (2006). Svarka korrozionnostoikikh stalei i splavov [Welding of corrosion-resistant steels and alloys]. Moscow: Mashinostroenie. (In Russ.)
  19. Мельников, А. Ю., Фивейский, А. М., & Шолохов, М. А. (2015). Исследование влияния параметров импульсов на размеры шва при аргонодуговой сварке. В Сварка и диагностика: сборник докладов международного форума, Екатеринбург, 25–27 ноября 2014 года (с. 106–110). Екатеринбург: Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина. EDN TSQKZL. // Melnikov, A. Yu., Fiveiskii, A. M., & Sholokhov, M. A. (2015). Issledovanie vliyaniya parametrov impulsov na razmery shva pri argonodugovoi svarke [Study of the influence of pulse parameters on weld size during argon arc welding]. In Svarka i diagnostika: sbornik dokladov mezhdunarodnogo foruma, Yekaterinburg, November 25–27, 2014 (pp. 106–110). Yekaterinburg: Uralskii federalnyi universitet imeni pervogo Prezidenta Rossii B. N. Eltsina. EDN TSQKZL. (In Russ.)
  20. Krantz, B. M., & Coppolecchia, V. (1971). The effects of pulsed gas metal-arc welding parameters on weld cooling rates. Welding Research Supplement, 11, 474–479.
  21. API RP 582:2023. (2023). Welding guidelines for the chemical, oil, and gas industries. American Petroleum Institute.
  22. Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии «Сварка и наплавка оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок» (НП-104-18): утв. Приказом Ростехнадзора от 14.11.2018 г. № 554. URL: https://files.stroyinf.ru/Index2/1/4293733/4293733534.htm // Federalnye normy i pravila v oblasti ispolzovaniya atomnoi energii «Svarka i naplavka oborudovaniya i truboprovodov atomnykh energeticheskikh ustanovok» (NP-104-18): utv. Prikazom Rostekhnadzora ot 14.11.2018 g. No. 554 [Federal rules and regulations in the field of atomic energy use “Welding and surfacing of equipment and pipelines of nuclear power installations” (NP-104-18): Approved by Order of Rostechnadzor dated November 14, 2018, No. 554]. URL: https://files.stroyinf.ru/Index2/1/4293733/4293733534.htm (In Russ.)
  23. Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии «Правила контроля основного металла, сварных соединений и наплавленных поверхностей при эксплуатации оборудования, трубопроводов и других элементов атомных станций» (НП-084-15): утв. Приказом Ростехнадзора от 07.12.2015 г. № 502. URL: https://docs.secnrs.ru/catalog/FNP/NP_084_15/ // Federalnye normy i pravila v oblasti ispolzovaniya atomnoi energii «Pravila kontrolya osnovnogo metalla, svarnykh soedinenii i naplavlennykh poverkhnostei pri ekspluatatsii oborudovaniya, truboprovodov i drugikh elementov atomnykh stantsii» (NP-084-15): utv. Prikazom Rostekhnadzora ot 07.12.2015 g. No. 502 [Federal rules and regulations in the field of atomic energy use “Rules for inspection of base metal, welded joints and deposited surfaces during operation of equipment, pipelines and other elements of nuclear power plants” (NP-084-15): Approved by Order of Rostechnadzor dated December 7, 2015, No. 502]. URL: https://docs.secnrs.ru/catalog/FNP/NP_084_15/ (In Russ.)

Том 1, № 2, 2026

Skakov, М., Akbolatov, Е., Kabdykenova, Е., & Gabdysalyk, R. (2026). TECHNOLOGICAL FEATURES OF WELDING DISSIMILAR AUSTENITIC STEELS 12Х18Н10Т AND AISI 316 FOR PIPELINE SYSTEMS OF HIGH-TEMPERATURE INSTALLATIONS. EKTU Journal of Engineering Sciences, 1(2), 148-161. https://doi.org/10.51885/3134-8009_JES_2026_2_6