Испытания на склонность к ЛРОЗ были проведены при помощи тавровой и более ужесточенной проб. Тавровая проба не позволила выявить разницу в сопротивлении ЛРОЗ при различных содержаниях углерода в сопоставляемых сталях. Ужесточенная проба заключалась в наплавке нагрузочных валиков на пластину 120X30X30, с обратной стороны которой были предварительно заварены две параллельные К-образные разделки. Расстояние между линиями сплавления швов, полученных при заполнении разделок, составляло 2 ... 4 мм. На поверхность участка пластины между швами нанесли концентратор напряжений в виде надреза глубиной 1 мм с углом раскрытия 45° и радиусом закругления г— 0,025 мм. После наплавки образцы выдерживали 16 ч в печи при температуре А, мм/мин 600 °С. Критерием стойкости сварного соединения против появления ЛРОЗ являлось число циклов наплавка — выдержка до появления трещин длиной 0,5 мм на дне концентратора. Испытание показывает, что стали с пониженным содержанием углерода обладают более высокой стойкостью против образования ЛРОЗ.
Сопротивление процессу развития трещины определяли, испытывая на замедленный изгиб образцы 12Х X 12X65 с надрезом типа Шарпи и дополнительно наведенной трещиной усталостной перегрузки. Металл образцов находился в исходном состоянии (аустениза-ция при температуре 1050... 1075 °С) и после имитации термодеформационного цикла сварки (ТДЦС). Критерием сопротивляемости стали распространению трещин явилось отношение, названное нормированной стрелой прогиба, где Ату — средняя удельная работа разрушения; Ртах — максимальное сопротивление образца замедленному изгибу.
Другим критерием высокотемпературной трещино-устойчивости являются результаты испытания по методике, разработанной в ЦНИИТмаше. При температуре 550 С образцу через каждые 12 ч сообщалось удлинение 6= 0,2 % от его начальной длины. Между подгружениями протекал процесс ползучести и происходила релаксация напряжений в системе с упругим звеном: податливость системы составляла 8,24 мкм/Н. Было показано (рис. 2), что время до разрушения стали с содержанием С<0,03 % в 2—3 раза превосходит время до разрушения стали с его содержанием, равным 0,06 ... 0,11 %. Особенно резко снижают трещино-устойчивость первые добавки углерода (до 0,05 %).
Указанные низкоуглеродистые стали с пониженным содержанием углерода обладают существенно более высокой сопротивляемостью процессу образования и распространения трещин, при этом, в отличие от стали 08Х18Н9, после воздействия на металл термодеформационного цикла сварки стойкость их против Х16Н9М2Г6. о — Х16Н9М2с добавкой 0,07 % 77 (лабораторные образцы аустенизация при температуре 1075 °С), О — Х18Н10 с добавкой 0,5 % 77, О — Х16Н9М2 (промышленные образцы, аустенизация при температуре 1060 °С) развития трещин при температуре 550 ... 600 °С практически не снижается.
Кроме того, низкоуглеродистые стали 03Х16Н9М2 и ОЗХ16Н9М2Р обладают высокой стабильностью структуры и механических свойств в условиях длительных тепловых выдержек при температурах 500... 600 °С. Старение при указанных температурах длительностью до 5000 ч не вызывает распада твердого раствора стали 03Х16Н9М2Р, а в стали 03Х16Н9М2 избыточная фаза — М23Св — методом рентгеноструктурного анализа обнаруживается в малых количествах только после длительной (5000 ч) выдержки при температуре 600 °С. В стали же с более высоким содержанием углерода — 08Х16Н9М2 хромистый карбид в большом количестве образуется уже после выдержки при 500 °С в течение 5000 ч. Низкоуглеродистые стали сохраняют после старения в указанных условиях весьма высокий уровень механических свойств, особенно пластичности и ударной вязкости.
Увеличение содержания молибдена в сталях 03Х16Н9М2 и 03Х16Н9М2Р сверх 2% представляет опасность из-за образования фаз, которые могут вызвать их хрупкость.
Для сварки сталей типа 03Х16Н9М2 разработаны новые электроды, обеспечивающие получение шва со стабильным содержанием углерода (не более 0,03 %) и с гарантированным количеством б-феррита (в пределах 1 ... 4 %). Стойкость против горячих трещин у кристаллизующегося металла, наплавленного такими электродами, выше, чем у металла, наплавленного электродами ЦТ-26: показатель пластичности, определенный по методике МВТУ имени Н. Э. Баумана, соответственно составляет 2,5 и 1,6 мм/мин.
Новые низкоуглеродистые стали 03Х16Н9М2 и 03Х16Н9М2Р для атомных реакторов с натриевым теплоносителем в настоящее время проходят промышленное освоение. В отрасли энергетического машиностроения они будут применены в виде поковок, листа, труб и других необходимых профилей.