Среднелегированные стали

Необходимость в коррозионностойких и жаропрочных матери­алах в условиях горячей сернистой нефтяной среды вызвала широ­кое применение среднелегированных сталей с содержанием от 3 до 9% хрома. В табл. П. 15 перечислены марки этих сталей, даны их химический состав, механические свойства при комнатных темпера­турах и рекомендуемая область их применения.

Трубы из стали ЭИ579 применяют для так называемой 1-й тем­пературной ступени установок деструктивной гидрогенизации угля и нефтяных остатков, работающих при давлении до 700 кГ/см² и температурах до 500° С включительно. Механические свойства стали ЭИ579 в состоянии после закалки в масле с 1050° С и отпуске при 700° С приведены в табл. II. 16. Оборудование новых нефтехимиче­ских процессов, осуществляемых при достаточно высоких давлениях в интервале температур до 550° С, может быть выполнено из стали ЭИ579. Следует отметить, что большим преимуществом этой стали является ее стойкость по отношению к водороду при рассматрива­емых температурах и давлениях.

Сталь Х5 коррозионностойка в горячих нефтяных продуктах, содержащих органические сернистые соединения и сероводород. Печ­ные и коммуникационные трубы из этой стали в 3—4 раза устойчивей в горячей сернистой нефтяной среде, чем трубы из углеродистой стали. По жаропрочности и особенно склонности к охрупчива-нию после длительной работы при повышенных температурах (порядка 550—575° С) сталь Х5 значительно уступает другим сталям этой группы (сталям Х5М п Х5ВФ), поэтому применять ее следует до температуры 425° С, где она полностью заменяет эти более дорогие (~ на 20%) и зачастую более дефицитные стали из-за содержания в последних легирующих элементов: молибдена (Х5М), вольфрама и ванадия (Х5ВФ).

Стали Х5, Х5М и Х5ВФ начали давно применять в оборудова­нии для нефтезаводов и широко применяют в настоящее время. Из них главным образом изготовляют трубы для печей и горячих ком­муникаций нефтезаводов. Лист из этих сталей применяют также для калачей и трубных досок. Из-за склонности этих сталей к за­калке на воздухе при охлаждении с температур выше Ас₃ затруднена их сварка. Сварные стыки при охлаждении на воздухе получаются закаленными с 11В 350 и, следовательно, хрупкими. Из-за хрупкости и возникающих закалочных напряжений, суммирующихся иногда с действующими напряжениями, могут появиться опасные для экс­плуатации трещины. Чтобы их избежать, стали Х5, Х5М, Х5ВФ и Х8ВФ необходимо сваривать одноименными электродами с сопут­ствующим подогревом при температурах 300—350° С, после оконча­ния сварки медленно охлаждать сварную конструкцию до темпера­туры не ниже 150° С и подвергнуть термической обработке, т. е. нагреть до 760—800 °С, выдержать при этой температуре в течение 1 ч на 10 мм толщины свариваемого металла, охладить до 650° С со скоростью 25—30° С в час, а затем на воздухе. Подобную сварку и термообработку на сосудах производить сложно, поэтому примене­ние этих марок сталей в сварной аппаратуре ограничено.

При сварке трубных элементов из этих сталей возникают меньшие начальные напряжения, термообработка и местный подогрев швов производятся легче и проще. Более того, если по условиям работы стыка сваривать трубы можно аустенитными хромоникелевыми элек­тродами (например, ЭНТУЗ или ЗИОЗ), то при этом обходятся без предварительного нагрева при сварке и без последующей термо­обработки [22].

Из сталей Х5М, Х5ВФ, и Х8ВФ в основном изготовляют трубы, которые главным образом монтируются развальцовкой и отбортовкой в печных двойниках (ретурбендах), а трубы из сталей Х8 и Х5М — в решетках теплообменников (кроме сталей Х5, Х5ВФ и Х8ВФ), поэтому необходимо, чтобы металл был в мягком состоянии (не более НВ163). Такую твердость обеспечивает полный отжиг труб. Во вполне отожженном состоянии трубы из легированной стали с 5— 8% хрома и другими упрочняющими добавками (молибденом, воль­фрамом и ванадием) обладают сравнительно низкими механическими свойствами как при комнатных, так и при повышенных температу­рах, что не дает возможности использовать все преимущества леги­рования металла. Поэтому как только стало возможным отказаться от монтажа труб развальцовкой и отбортовкой и вести его сваркой (например, для печей каталитического риформинга), решился во­прос о термообработке труб с целью повышения прочностных ха­рактеристик, и, следовательно, уменьшения толщины стенок труб и снижения расхода металла. Поскольку стали Х5М и Х5ВФ при­меняют при температурах вплоть до 600° С, последнюю операцию термообработки (отпуск) следует выполнять при температуре на 100° G выше, чем минимальная рабочая температура. Тогда можно ожидать, что при рабочей температуре не произойдет дополнитель­ного отпуска стали со снижением свойств. Действительно, при тер­мической обработке сталей Х5М и Х5ВФ по режиму нормализа­ция с температуры 1000° С и последующий отпуск при 700° С стали приобретают механические свойства, приведенные в табл. II. 18.

В термообработанном улучшенном состоянии стали обозначают Х5МУ и Х5ВФУ.

Твердость, сообщенная в результате термической обработки улуч­шенным сталям Х5МУ и Х5ВФУ после выдержки в течение 2000 ч при температурах 550—600° С, очень мало снизилась.

Из табл. II. 19 видно, что прочность термообработанных сталей Х5МУ-И Х5ВФУ после улучшения не менее чем на 40% выше, чем прочность тех же марок Х5М и Х5ВФ в отожженном состоянии. Та­кая прочность сохраняется в довольно большом интервале темпера­тур, что дает возможность достаточно широко применять трубы из улучшенных сталей Х5МУ и Х5ВФУ, смонтированные при помощи сварки.

Дата добавления: 2014-01-11