Способ оксидирования стальных изделий

 

СПОСОБ ОКСИДИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, обработку водяным паром, охлаждение до в среде перегретого пара, а затем на воздухе, отличающийся, тем, что, с целью повыиения коррозионной стойкости покрытия, его сплошности и пластичности, а также интенсификации процесса, оксидирование проводят термически диссоциированным водяным паром в течение 0,1-1,0 мин.

СОКИ СОВЕТСНИХ

CCIN .ОИ "

РЕСПУБЛИН

Ogl <И) 3(5Н С 23 F 7 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГР Ц i i y

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и,"; „ t3

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

54241ЛННТ4 h 4, (21) 3388976/22-02 (22) 22.01.82 (46) 30.01 ° 84. Бюл. Р 4 (72) В.Ф. Миронов, В.A. Ахлюстин, Ю.И. Блинов, Г.П. Вяткин, А.М. Дмитриев, Ю.Е. Левкоев, Ю.Н. Тепляков, И.В. Чепуров и В.В. Янковский (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (53) 621.794.61(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР, Р 272762, кл. С 23 F 7/04 1968.

2. Гладкова H.Н. Паротермическое оксидирование. Изд-во Саратовского университета 1965, с. 47. (54)(57) СПОСОБ ОКСИДИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий обработку водяным парам, охлаждение до 500 С в среде перегретого пара, а затем на воздухе, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повыаения корро-, зионной стойкости покрытия, его сплошности и пластичности, а также интенсификации процесса, оксидирование проводят термически дисаоциированным водяным паром в течение

0,1-1,0 мин.

1070211

Изобретение относится к химикотермической обработке с целью защиты поверхности металла от коррозии и может быть использовано, например, для повышения коррозионной стойкости труб и сортового проката преимуще- 5 ственно иэ углеродистых и низколегированных сталей.

Известнен способ паротермической обработки, согласно которому детали нагревают до 550 С, выдерживают 10

1,5-2 ч с последующим охлаждением до

450 С в перегретом паре, а затем воздухом вместе с печью С13.

Недостатком известного способа является большая продолжительность 15 процесСа, низкие стойкость образуемой окисной пленки к растягивающим и ударным нагрузкам и технологичность применения способа в поточных производствах, а также для длинномер-2р ных и крупногабаритных изделий.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ оксидирования стальных изделий, включающий обработку водяным паром предварительно очищенной поверхности и по- . следующее охлаждение до 500 С в ерее де перегретого пара, а затем на воздухе C2 l, 30

Однако такой способ требует -значительных затрат времени, а получаемое оксидное покрытие обладает пористостью и неудовлетворительной корроэионной стойкостью.

Цель изобретения — повышение кор- розионной стойкости покрытия, его

I сплошности и пластичности, а также интенсификация процесса.

1.

Поставленная цель достигается 40 тем, что согласно способу оксидирования стальных иэделий, включающему обработку водяным паром и охлаждение до 5004 С в среде .перегретого пара, а затем на воздухе, оксиди- 45 рование проводят термически диссоциированным водяным паром в течение

0 1-1 0 мин.

Интенсификация процесса обусловлена большой реакционной способностью 0 диссоциированного водяного пара, имен щего температуру свыше 2000 С и высокой температурой поверхности иэделия Cñâûøå 900 С) в зоне прямого действия потока этого пара. При этом не требуется предварительный нагрев изделия, так как в потоке диссоциированного пара эа указанное время нагревается только поверхностный слой стали и охлаждение изделия после обработки происходит быстро. 60

Образцы в виде пластин размером

140х30х3 мм из Ст 3, предварительно очиненные от окалины и обезжиренные, перемещают через поток термически диссоциированного электродуговым 65 плазмотроном водяного пара в виде осесимметрической расширяющей струи, ось которой нормальна к плоскости перемещения образца.

Водяной пар подают к плазмотрону (с внутренней дугой) под давлением

0,3-0,4 МПа с температурой 350-450 С, Режим работы плазмотрона: напряжение

200 В, сила тока 500А, расход пара

6 г/с, температура пара на срезе сопла 3500-4000 С. При расстоянии . от среза сопла до поверхности образца 60 мм эона прямого действия на нее плазменной струи представляет от печаток диаметром 50-60 мм с температурой пара у поверхности 20002500 С. Протяженность потока пара, отходящего от зоны прямого взаимодействия по плоскости расположения образца, составляет около 200 мм.

При скорости движения образца 60600 мм/мин время прямого действия на каждый элемент обрабатываемой поверхности составляет 0,1-1,0 мин, а температура поверхности образца—

900-1100 С. При дальнейшем движении образца обработанную поверхность охлаждают в отходящем потоке пара до 300500 С без доступа воздуха, а затем на открытом воздухе.

Суммарное время обработки каждого образца с двух сторон, включающее и его охлаждение, не превьыает 15 мин.

Для получения более толстых покрытий уменьшают расстояние от среза сопла. плазмотрона до поверхности подложки с 60 до 40 мм, что повышает температуру пара в зоне обработки с

2000-2500 до 3000-3050 С а темпе1 о ратуру поверхности стали до 1000 С.

Параллельно изготавливают образцы с паротермической обработкой их по-! верхности согласно известному способу, Очищенные стальные пластины нагревают и выдерживают в течение 1 ч в муфельной электропечи с температурой

750 С при непрерывной подаче перегретого водяного пара (начальная температура 450-500 С, избыточное давление в отклоненной печи, а затем на открытом воздухе. Суммарное время обработ" ки каждого образца, включающее и охлаждение, составляет 90-100 мин.

Для уменьшения толщины окисного покрытия по прототипу температуру оксидирования снижают с 750 до 700 С.

На всех обработанных образцах определяют коррозионную стойкость, сплошность, толщину слоя, его пористость и стойкость к механическим нагрузкам.

Корроэионную стойкость обработанной поверхности стали проверяют погружением образцов на 100.ч в аэрированную водопроводную воду с температурой

70 С и оценивают по относительной убыли веса — скорости коррозии (г/м .ч).

Пластичность окисного покрытия прове1070211

Суммарное время обработки, мин

Время действия струи пара,мин

Способ и вариант обработки

Темпера- Время тура .на- . выдержРасстояние от среза сопла плазмотрона до подложки

MM грева,. оС ки, ч

Предлагаемый

0,1

0,5

9

12

9

1,0

0,1

0 5

1,0

Из ве стный

90-100

90-100

700

1,0

1,0 ряют при продольном растяжении образцов на разрывной машине и оценивают по величине деформации, при которой начинается растрескивание покрытия и отслаивание его от металла, предельной деформации растяжения (%).

Толщину окисного покрытия определяют металлографическим способом на поперечных шлифах.

Пористость окисного покрытия проверяют погружением образцов в испытательный 5%-ный водный раствор NaC1 с добавкой 0,3 г/л хлористой меди и уксусной кислоты до рН 3,3-3,5 и оценивают по времени до проявления пор (ч), что сопровождается появле- 15 нием пятен контактно выделившейся меди.

Режимы обработки образцов по предлагаемому и известному способам пред ставлены в табл. 1, а результаты их„ сравнительных испытаний - в табл. 2.

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что оксидное покрытие, полученное согласно предлагаемому способу, в сравнении с изВестным обладает более высокими корроэионной стойкостью, сплошностью и стойкостью к металлическим нагрузкам.

Использование предлагаемого способа-оксидирования по сравнению с известным позволяет интенсифицировать процесс в 30-50 раэ, а также повысить коррозионную стойкость покрытия, его сплошность и пластичность при воздействии механических нагрузок ° Кроме того, способ может быть применен при обработке в поточном

;производстве длинномерных и крупногабаритных иэделий.

Таблица 1

1070211

Та блица 2.

Толщиня слояу мкм

Скорость коррозий, r/м ч ..

Время до проявления пятен меди, ч

Способ и вариант обработки

Предельная деформация, %

П редлагаемый

Известный

0 14

0,12

1,5

2,0

100

0,5

4,0

Составитель Т. Степанова

Редактор Н, Безродная Техред Л,Пилипенко Корректор> С. Шекмар:

Заказ 11651/29 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и отнрытий

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

Филиал ППП "Патент",r. ужгород, ул. Проектная, 4

0,12

0,08

0,04

0,08

0,04

0,04

4,0

4,5

4,0

4,0

4,0

3,0

100.

150

48

48