Припой ПХ13Н69С7Р

ПХ13Н69С7Р — порошковый высокотемпературный припой на никелевой основе для жаростойкой пайки нержавеющих и жаропрочных сталей. Относится к никель-хромо-кремниевой группе высокотемпературных припоев, не содержит бора и углерода.

Химический состав припоя ПХ13Н69С7Р

Обозначение расшифровывается по ГОСТ 19248: никель (Н, ~69 % масс.) — основа, хром (Х, ~13 %), кремний (С, ~7 %). Кремний и фосфор входят в состав как депрессанты температуры плавления — снижают её до технологически приемлемого диапазона и улучшают жидкотекучесть расплава.

Почему важно отсутствие бора

Многие никелевые припои содержат бор как основной депрессант температуры плавления. Однако при длительной высокотемпературной эксплуатации бор диффундирует по границам зёрен основного металла, что вызывает охрупчивание шва и локальную эрозию паяемых поверхностей. ПХ13Н69С7Р этого недостатка лишён: температура плавления снижена кремнием и фосфором. Это делает его предпочтительным для тонкостенных конструкций, а также для деталей с жёсткими допусками на геометрию, где недопустима эрозия базовой поверхности.

Температурный режим и атмосфера пайки

Температура пайки ПХ13Н69С7Р составляет около 1150–1200 °С. Пайку ведут в защитной среде без флюсов — в аргоне (чистота ≥ 99,99 %, точка росы не выше −40 °С) или в вакууме. В вакуумных печах достигается наиболее стабильный результат: отсутствие остаточного кислорода исключает окисление поверхности, а оксидная плёнка Cr₂O₃ на хромосодержащих сталях разлагается в вакууме при нагреве без химической обработки. При пайке в аргоне необходим строгий контроль точки росы на протяжении всего цикла.

Важное технологическое ограничение: кремний в составе припоя при температурах выше расчётной усиливает растворение поверхностного слоя основного металла в жидкой ванне. По этой причине выдержку при пиковой температуре ограничивают до времени, необходимого для полного затекания припоя в зазор, после чего переходят к охлаждению.

Оптимальный зазор под пайку — 0,05–0,15 мм. При зазорах более 0,2 мм капиллярный эффект ослабевает и качество заполнения шва снижается.

Паяемые материалы: жаростойкие стали и никелевые сплавы

ПХ13Н69С7Р применяется для пайки аустенитных хромоникелевых жаростойких и жаропрочных сталей: 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 10Х23Н18, ХН78Т (ЭИ435) и аналогичных марок. Содержание хрома (~13 %) в материале шва обеспечивает химическую совместимость с этими сплавами по коррозионной стойкости: паяное соединение устойчиво в окислительных газовых средах при рабочих температурах и в кислых водных растворах умеренных концентраций.

Высокое соотношение никеля к хрому в составе припоя — отличительная черта данной марки: оно обеспечивает пластичность шва и его работоспособность при длительном циклическом нагружении в высокотемпературных условиях.

Области применения

Типичные изделия и узлы, для которых применяется пайка припоем ПХ13Н69С7Р:

• теплообменники и рекуператоры из нержавеющих сталей (пластинчатые, кожухотрубные);
• детали и корпуса газотурбинных установок и компрессоров;
• трубные системы и фланцевые соединения химических аппаратов из аустенитных сталей;
• нагруженные узлы, эксплуатируемые при температурах до 800–900 °С в условиях высокотемпературной газовой коррозии.

Подготовка поверхности и нанесение припоя

Поверхности деталей перед пайкой обезжиривают растворителем и при наличии оксидного слоя очищают механически или химически. Хромсодержащие стали покрыты стойкой плёнкой оксида хрома (Cr₂O₃), существенно затрудняющей смачивание; её удаление или разложение — необходимое условие качественной пайки.

Порошок ПХ13Н69С7Р смешивают с органическим связующим (гелем или пастой-носителем) под конкретный метод нанесения: шприцом, кистью или трафаретной печатью. В процессе нагрева органическое связующее выгорает при 400–500 °С, порошок спекается, а при достижении температуры пайки равномерно затекает в зазор. При нарушении режима выгорания связующего в шве могут остаться газовые поры — время выдержки при промежуточной температуре (ступень дегазации) выбирают с учётом толщины стенки и массы узла.

Форма поставки

Основная форма поставки — порошок. По согласованию поставляется в форме готовой пасты (суспензии порошка в связующем).

Для изготовления технологической оснастки при пайке в вакуумных и атмосферных печах используют графитовые стержни и изделия из графита — в качестве держателей и фиксаторов деталей в процессе пайки. Из ряда высокотемпературных никелевых припоев для пайки хромоникелевых сталей также применяют припой ВПр13.