Способ производства труб из fe-cr-ni жаропрочных сплавов

Способ производства труб из fe-cr-ni жаропрочных сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) За твлено 290580 (21) 2931346/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 230292. Бюллетень № 7

Р1 М К з

В 22 D 13/00

С 21 D 9/08

Государственный комитет

СССР но делам идооретений и открытий (З1 УДК б 21. 74. .042:621.785. .79 (088.8) Дата опубликования описания230282 (72) Авторы изобретения

К.М.Жак, Ю.Н.Таран-Жовнир, P.Ã.Õåéôåö, Ю.Г.Соловьев и A.Ì.Ðûùåíêo

Днепропетровский ордена Трудового а . нчего Знамени металлургический .институт и Всесою ный орденка удового

Красного Знамени научно-исследоват льский:и конст орскотехнологическии институт трубной ДЬмышленности

/ (71) Заявители т (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ ИЗ -Кс — Сг-N1

ЖАРОП РОЧНЫХ С ПЛАВОВ

1 2

Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии производства труб, работающих длительное время под нагрузкой при повышенных температурах.

В трубном производстве для изготовления труб из жаропрочных сплавов .используют процессы центробежного литья и прессования, так как ограниченная пластичность укаэанных сплавов позволяет использовать их либо в недеформированном состоянии, либо после горячей деформации, обеспечивающей схему напряженного состояния, близкую к всестороннему сжатию (1).

Однако для достижения однородности структурного состояния по толщине стенки трубы необходимы большие разовые деформации, что и обеспечивается прессованием.

° Однако большая деформация приводит к снижению уровня длительной прочности - основной служебной характеристики жаропрочных труб, в результате измельчения зерен B процессе рекристаллизации (2) °

Использование труб в недеформированном состоянии, например, после центробежного литья (3), не позволяет реализовать максимально. достижимый уровень длительной прочности из-за присущей центробежным отлнз <ам нз сложнолегированных сталей физической, 5 химической и структурной неоднородности

Повышение уровня длительной прочности жаропрочных сталей н сплавов может быть достигнуто при использовании обработки, обеспечивающей получение полигониэованной структуры по всему сечению изделия, Такая обработка характеризуется сравнительно небольшими деформациями, величина которых зависит от схемы нагружения, химического состава сплава, температуры, скорости деформирования и ряда других факторов.

Однако те способы деформации, 2р которые используются для получения труб из жаропрочных сплавов, при малом обжатии не в состоянии обеспечить однородность протекания пластической деформации по толщине стенки, 25 что приводит к формированию неоднородной и нестабильной субэеренной структуры и снижению длительной прочности °

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению являет906641

t0

55 ся способ обработки литых труб из нержавеющих хромоникелевых аустенит- ных сталей, включающий центробежную отливку заготовок и горячую деформацию раздачей внутренним давлением (4).

Однако существующий способ применительно к трубам из Fe-Ni-Cr жаропрочных сплавов, обеспечивает однородное структурное состояние по сечению трубы и не позволяет увеличить длительную прочность по следующим причинам.

Прежде всего, указанная деформация по стенке f =25-35Ъ при горячей раздаче Fe — Cr-Ni жаропрочных сплавов приводит из-за ограниченного. резерва пластичности к образованию трещин на внутренней поверхности труб, что снижает их прочность, как длительную, так и кратковременную.

Кроме того, указанная деформация

{ Е =25-35Ъ) приводит к частичной динамической или статической рекристаллизации при высокотемпературном отжиге после раздачи, что также снижает длительную прочность изделий.

Цель изобретения — повышение длительной прочности труб из Fe-Гr-Ni жаропрочных сплайов и упрощение технологии, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу производства труб, включающему центробежную отливку заготовки и горячую деформацию раздачей внутренним давлением, раздачу производят со степенью деформации по стенке 8-16Ъ.

Горячая раздача труб из Fe-Cr-Ni жаропрочных сплавов в указанном диапазоне степеней деформации по стенке не приводит к образованию дефектов типа трещин на внутренней поверхности труб и является достаточной для формирования однородной полигониэованной субструктуры аустенита по всему сечению стенки трубы. Поскольку такая субструктура образовалась при горячей деформации, то она отличается высокой стабильностью при более низких, чем температура горячей деформации, температурах эксплуатации.

Полигонизованная субструктура снижает скорость ползучести на всех стадиях ее развития и приводит к значительному повышению длительной прочности.

Раздача с деформацией по стенке более 16Ъ для указанных сплавов, не обладающих значительным ресурсом пластичности, приводит к образованию терщин в трубах, раздача со степенью деформации менее ЬЪ не обеспечивает формирование стабильной полигониэованной субструктуры, в металле наблюдаются объемы с литым зерном, не затронутым деформацией.

Длительная прочность в последнем случае сказывается на уровне показателей длительной прочности центробежнолитой заготовки.

В случае, если горячая раздача центробежнолитой заготовки производится со степенью деформации по стенке 8-16Ъ, то время до разрушения при испытаниях на ползучесть Fe-Cr — Ni жаропрочных сплавов существенно возрастает, на некоторых режимах в 1,52 раза.

Пример . Изготовили партию центробежнолитых труб из стали

40Х25П20С2, являющейся базовой для разработки Cr-Ni жаропрочных сплавов типа 25-20. Центробежнолитые эаготовкй нагревали в газовой камерной печи до 1250-1275 С и подвергали деформации на установке горячей раздачи, в диапазоне степеней деформации 5-20о (по наружному диаметру).

После деформации термообработку не производили. Микроструктурный анализ показал следующее: а) при деформации 5-7Ъ в структуре наблюдаются участки литого зерна; б) в диапазоне деформации 8-16Ъ наблюдали образование полигонизованной структуры и измельчение избыточной карбидной фазы в) после деформации более 16Ъ наблюдали структурную неоднородность, связанную с частичной рекристаллизацией в исходной крупнозернистой матрице. Деформация более 20: приводила к появлению трещин и надрывов на внутренней, наиболее напряженной поверхности заготовок. Испытания на длительную прочность проводили при

980 С и напряжении 2,5 кг/мм .Режим испытаний был выбран исходя из условий эксплуатации тяжелонагруженных радиантных труб термических печей.

Степень деформации труб, из которых были отобраны образцы для испытаний длительной прочности, составляла 12Ъ, т.е. была средней в диапазоне деформаций, обеспечивающих оптим льные структурные изменения в стали (816Ъ), Результаты испытаний длительной прочности труб иэ стали 40Х25Н20С2 представлены в таблице.

906641

Обработка

Режим испытаний

Время до разрушения, ч

Температура, С

Напряжени кг/мм .

Центробежное

980

2,5 литье

311

Центробежное литье + горячая раздача

980

2,5

402

П р и м е ч а н и ег Результаты испытаний представляют среднее но пяти испытанным образцам.

Формула изобретения

Составитель A,Èèíàåâ

Редактор Л.Филиппова Техред Ж.Кастелевич корректор Н.Стец

Заказ 463/13 Тираж 853

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, .г.ужгород, ул.Проектная, 4

Время до разрушения труб при выбранных условиях испытаний возросло на

ЗОЪ.

Таким образом, горячая раздача центробежнолитых труб из жаропрочных сталей и сплавов типа 25-20 с дефор- 30 мацией 8-16% позволяет увеличить стойкость радиантных нагревателей в жестких условиях эксплуатации в 1,3 раза.

Способ производства труб из FeCr-Ni жаропрочных сплавов, включающий центробежную отливку заготовок и горячую деформацию раздачей внутренним давлением, о т л и ч а ю щ и и .c яH тTеeмM, что, с целью повышения длительной прочности труб и упрощения технологии, раздачу производят со тепенью деформации по стенке

8-16%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Прозоров Л.В. и др. Прессование металлов жидкостью высокого давления.

N., Машиностроение, 1972.

2. риданцев М.В. Жаропрочные стареющие сплавы, М., Металлургия, 1973.

3. Юдин С.Б. и др. Центробежное литье. М., Машиностроение, 1972.

4. Авторское свидетельство СССР

9 704997, кл. С 21 D 9/08, 1975.