Труб из аустенитных нержавеющих сталей

Влияние режимов ВТО на коррозионную стойкость образцов

Влияние скорости охлаждения после аустенизации на механические

Трубы из высоколегированной стали для химической промышленности

Основные эксплуатационные требования, предъ­являемые к трубам, работающим в различных химических производствах и некоторых других отраслях промышленности, — низкая скорость коррозионного разрушения в различных агрес­сивных средах и отсутствие склонности к межкристаллитной коррозии (МКК).

Вместе с тем промышленная технология хо­лодного передела труб связана с использова­нием углеродсодержащих смазок. Трудность их полного удаления перед термической обра­боткой не исключает возможности науглерожи­вания, особенно труб из низкоуглеродистых сталей. Это является одной из основных при­чин появления в трубах из высоколегирован­ных сталей МКК.

Для устранения склонности к МКК, вызван­ной науглероживанием, перспективен получив­ший в последнее время промышленное приме­нение способ термической обработки труб в ва­кууме (ВТО).

Основой процесса обезуглероживания в ва­кууме является реакция окисления углерода [С] + [О] Û СО на поверхности металла, после­дующего отвода газообразной окиси углерода из зоны реакции, диффузии углерода и кисло­рода из глубины металла к поверхности в зону реакции. Отсюда вытекает целесообразность создания тонкого слоя окислов на поверхности труб перед термической обработкой в вакууме, либо введение окислительной атмосферы в самом процессе вакуум-термической обра­ботки.

Таблица 35.11

и жаропрочные свойства труб из стали 12Х1МФ (размером 325´60 мм)

(Л.А. Долинская, Г.Л. Хотомлянский)

Способ охлаждения	Скорость охлаждения, °С/с	Структура, %	Механические свойства	Предел длительной прочности при 570 °С, МПа, при испытании,
sв, МПа	sт, МПа	d5, %	y, %	KCU, кДж/м^2	10000ч	100000ч
Воздушный спрейер Воздушный спрейер Ванна с водой	0,34   2,5   6,7	30 П, 70 Ф   50 Б, 50 Ф   90 Б, 10 Ф			28,0   26,7   20,0	70,5   74,5   66,8			109,7   119,5   139,2
Примечание. 1. Температура аустенизации 1000¾1030 °С, выдержка 0,5 ч. 2. Температура отпуска 720¾740 °С, выдержка 2,5 ч.

Таблица 35.12

Марка стали	Режим ВТО	Число образцов, склонных к коррозии
температура, °С	выдержка, ч	вакуум, Па
12Х18Н10Т     09Х16Н15М3Б   Х16Н16М3В2БР     03Х17Н15Р   03Х18Н11		0,5 0,5 1* 0,5 0,5 0,5 0,5* 0,5 20 мин 40 мин 0,5 0,5 0,5	1,333 1,333×10^-2 1,333×10^-2 1,333 1,333×10^-2 1,333 1,333 1,333×10^-2 1,333×10^-2 1,333×10^-2 1,333 1,333 1,333 1,333 1,333 1,333	3 (13) 4 (18) 0 (20) 10 (32) 5 (24) 5 (18) 1 (18) 0 (18) 0 (26) 3 (26) 2 (8) 1 (8) 3 (8) 2 (8) 6 (8) 5 (8)
Примечание. В скобках ¾ количество испытанных образцов * Поверхность образцов перед ВТО окислена

Приведенные в табл. 35.12 результаты испы­таний на склонность к МКК (метод AM, ГОСТ 6032—75) показывают, что после вакуум-тер­мической обработки значительно уменьшается или полностью устраняется склонность к меж-кристаллитному разрушению, особенно после предварительного окисления поверхности труб. Это связано со снижением содержания углеро­да в поверхностных слоях труб (табл. 35.13). Кроме того, в результате вакуум-термической обработки уменьшается газонасыщенность.

С целью снижения содержания углерода по всему сечению трубы применяют высокотемпе­ратурную вакуум-термическую обработку: температура нагрева 1250—1300°С, время вы­держки 20—30 ч в зависимости от марки ста­ли, толщины стенки трубы и исходного содер­жания углерода.

Этот способ очень эффективен для хроми­стых сталей типа 12X17, а также для хромоникелевых и хромоникельмолибденовых. Целе­сообразно его применять для горячедеформированных (передельных) труб, так как усиленный рост зерна (до 1—0 балла) и уменьшение содержания хрома в поверхностных слоях (на глубину ~0,3 мм) в процессе обработки приводят к снижению прочностных характери­стик и некоторому уменьшению коррозионной стойкости. Обточка и расточка труб, а также их последующая деформация и термическая обработка восстанавливают механические свой­ства до необходимого уровня, а коррозионная стойкость повышается в 2—10 раз. Например, для образцов, вырезанных из труб стали мар­ки 03Х16Н15МЗ, ВТО значительно улучшает коррозионную стойкость в сернокислом раство­ре сульфата меди. Так, если после провоциру­ющего отпуска длительностью 2 ч (предвари­тельная аустенитизация до 1250 °С) склонность к МКК не обнаруживается, то при увеличении длительности провоцирующего отпуска до 100 ч только ВТО при 1250 °С позволяет обес­печить высокую стойкость против МКК.

Рис. 35.25. Изменение скорости коррозии в кипящей 65 %-ной азотной кислоте образцов

горячекатаных труб сталей СЗХ16Ш5МЗ (1, 2) и 04Х16Н15МЗБ (3, 4)Цикл испытания — 43ч.

Штриховые линии — до ВТО, сплошные — после ВТО

При испытании в кипящей 65 %-ной азотной кислоте (метод ДУ, ГОСТ 6032—75) образцов труб из стали марок 03Х16Н15МЗ и 04Х16М15МЗБ (рис. 35.25 [31]) до и после ВТО с дополнительным провоцирующим нагре­вом при 650 ^СС в течение 2 ч установлено, что большей коррозионной стойкостью обладают трубы из нестабилизированной ниобием стали (скорость коррозии не более 0,5 мм/год).

Таблица 35.13

Влияние ВТО на содержание углерода и газов (%) в стали

Марка стали	Условный номер плавки	Углерод на глубине, мкм	Кислород, 10^-4	Водород, 10^-5	Азот, 10^-5
12Х18Н10Т     09Х16Н15МЗБ   03Х17Н15Р   Х16Н16МЗВ2БР   03Х18Н11		0,135/0,098 0,112/0,098 0,130/0,105 0,100/0,095 0,096/0,080 0,023/0,021 0,028/0,014 0,110/0,094 0,097/0,090 0,034/0,027 0,025/0,021	0,105/0,088 0,097/0,085 0,110/0,086 0,095/0,090 0,085/0,070 0,045/0,025 0,044/0,022 0,094/0,085 0,090/0,089 0,027/0,026 0,020/0,020	0,090/0,080 0,082/0,078 0,090/0,068 ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾	45/21 48/13 ¾ ¾ 53/47 159/99 221/78 ¾ ¾ ¾ ¾	89/69 67/38 ¾ ¾ 88/46 167/107 215/52 ¾ ¾ ¾ ¾	167/166 99/80 ¾ ¾ 335/360 872/729 434/502 ¾ ¾ ¾ ¾
Примечание. Числитель ¾ до ТО, знаменатель ¾ после ТО

Таким образом, ВТО не только устраняет ММК, но заметно повышает общую коррозионную устойчивость металла труб. Поэтому целе­сообразно расширение объемов применения этого прогрессивного способа улучшения каче­ства труб из высоколегированной стали, для чего необходимо дальнейшее улучшение кон­струкций вакуумных высокотемпературных печей.

Таблица 35.14

Дата добавления: 2015-06-27