Способ термической обработки тепловой трубы из аустенитной нержавеющей стали

 

Изобретение относится к области теплотехники, более конкретно - к технологии изготовления тепловых труб для нужд промьшшенной энергетики, радиотехники, судостроения, космической техники. Цель-повышение эксплуатационной надежности. Корпус труб и торцовые заглугаки обезжиривают, отжигают в вакууме при остаточном давлении 1,33-10 - 1,33-10 На, температуре 900-1100°С и изотермической выдержке в течение 2-3 ч, а затем осуществляют окисление на воздухе при температуре 500-520°С с изотермической выдержкой в течение 20-40 мин. 3 табл., 3 ил. о Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 21 D 6/00 9/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4095878/31-02 (22) 28.06.86 (46) 30.04.88. Бюл.й !6 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А.И.Руденко, А.11.Нищик, M.Ã.ÑåìåHÿ и A.À.Håçóãëûé (53) 621.78(088.8) (56) Munzel M.D., Krahling Н. Lii etest Investipations with Stainless

Steel Mater Heat Pipes. — Adv.

kI.P. Technol. Ргос. 4 " Int. Н.P. Conferense, London, 7-10 Sept., 1981, 0xf. р.459-476, (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ТЕЛЛОВОЙ ТРУБЫ ИЗ АУСТЕНИТНОЙ

„„SU„„1392120 А 1

НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к области теплотехники, более конкретно - к технологии изготовления тепловых труб для нужд промышленной энергетики, радиотехники, судостроения, космической техники. Цель-повышение эксп» луатационной надежности. Корпус труб и торцовые заглутпки обезжиривают, отжигают в вакууме при остаточном давлении 1,33 10 — 1,33 -! 0 !1а, -4 Я температуре 900-1! 00 С и изотермической выдержке в течение 2-3 ч, а затем осуществляют окисление на воздухе при температуре 500-520 С с изотермической выдержкой в течение

20-40 мин. 3 табл., 3 ил.

I 3921 20

Изобретение относится к теплотехнике, я более конкретно к технологии, изготовления тепловых труб для нужд промышленной энергетики, радиотехникИ, судостроения, космической техники.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности.

На фиг.1-3 приведены схемы, поясняющие способ.

На внутренней поверхности корпуса тепловой трубы размещена капиллярная структура 1. На обоих торцах 2 корпуса 3 имеются проточки 4 с высту- 15 лами 5 для установки торцовых заглушек 6 и 7 с глухим дном 8 и дном 9 с заправочным штенгелем !О и торцами 1! и 12.

1 20 Способ термической обработки тепловой трубы из аустенитной нержавеющей стали, заправляемой водой в качестве теплоносителя, осущес.твляется следующим образом, Подготавливают корпус - трубу из аустенитной нержавеющей стали требуемых размеров, торцовые заглушки, в одной из которых имеется отверстие 30 для заправочного штенгеля и штенгель из того же материала. На внутренней и внешней поверхностях корпуса, заглушек и штенгеля, прецварительно отожженных в вакууме, получают за- 35 щитный слой, состоящий из Cr О, затем соединяют с корпусом торцовые за

Ф глушки и заправочный штенгель с одной из заглушек, 40

Л р и м е р. Изготовили 27 образ", цов цилиндрических труб иэ аустенит ной нержавеющей стали 12XI8HIOT наружным диаметром 12 мм с толщиной стенки 1 мм, высотой 15 мм и 9 цилиндрических тепловых труб из аусте. нитной нержавеющей стали 12Х18Н10Т, заправленных дистиллированной деяэрированной водой с рН 6,85 и Со, =

5 ..10 кг/м . Образцы цилиндрических труб предназначались для изучения кинетики роста окисного слоя на по- ° верхности яустенитной нержавеющей стали 12XIHHI0T. Образцы тепловых труб, изготовленные. по предлагаемому способу, предназначались для опреде" ления и последующего сравнения их теплопередаюших хяряктеристик, полученных в процессе длит;льного ф,"HKUBонировяния, с аналогичными характеристиками тепловых труб, изготовленных по способу-прототипу посредством измерения перепадя температур at » между крайними сечениями зон испарения и конденсации.

150

Результаты проведенного исcstep<вания приведены в гябл.10

Конструктивные характеристики тепловых труб, изготовленных по предлагаемому способу, следующие:

Количество труб 9

Внутренний диаметр корпуса, мм 10

Длины зон, мм испарения транспорта конденсации

Величина заправки, Ж внутр. объема трубы 15

Общая длина трубы, мм 350

Внешний диаметр, мм 12

Предварительно трубы обезжиривяли по следующей технологии: промывка в четыреххлористом угле; роде СС1 (органический рястворитель) при 18-25 С в течение 3-5 мин с использованием жесткой щетки и ерша для удаления загрязнений; сушка на воздухе до полного высыхания растворителя; обработка в,растворе состава, г(л: сода кальцинированная 25-50; тринатрийфосфат 20-40, при

40-60 С в течение 5-10 мин с использованием жесткой щетки и ерша для удаления жировой пленки; промывка в проточной горячей воде при 70-90 С в течение 0,25-0,5 мин; промывка в проточной водопроводной воде при 1825 С в течение 0,25-0,5 мин.

Затем осуществляли вакуумный отжиг корпуса, торцовых заглушек и заправочного штенгеля тепловых труб при остаточном давлении 1,33 10 — 1,33

«1О " Па и температуре 900 — 1100 С с изотермической выдержкой ?-3 ч и проводили операцию окисления поверх" ности на воздухе при 500-520 С с изотермической выдержкой 20-40 мин.

После окисления все образцы зяливали серой и отшлифовывали, затем с помощью микроскопа МИМ-7M определялась толщина полученного окисыого слоя, с

1392120

Таблица 1

1,1 ° 10

0,33

0,33

1,35 10

1О

0,33

1,27 10 72 i 0-7

1,8.10

1,78 !О "

3,06 10

3 12,10

3,11 ° 10

4,08.10

3,96 10

4,02 10

5,59 10 .5,75 10

1,0

1,0

3,0

3,0

3,0

5,0

5,0

5э0

10,0

10,0

5,68 10

8,О4 ° 10

16!

0,0

20,0

7,96 10

8,02 10

9,8 ° 10

20,0

20,0

30,0

9,84 10

9,75 10

30,0

30,0

22

40,0

40,0

1,12 10

1,13 10

l 14.10 а

1,27. 10

40,0

50,0

1,25 10

-6

1, 27 .10

50,0

50,0

Наиболее оптимальное время окисления составляет 20 — 40 мин. В тече25

S0

SS ние не менее 20 мин образуется защитная окисная пленка с тоЛщиной, обеспечивающей надежную защиту от коррозианного процесса. Изотермическая выдержка свьп е 40 мин практически не влияет на толщину образующейся акисной пленки (например, при выдержке в течение 50 мин толщина пленки равна 1,3 ° 10 и, что составляет 12% прироста толщины пленки по отношению к толщине, полученной в течение 40 мин).

Ресурсные испытания девяти тепловых труб из аустенитной нержавеющей стали, изготовленных по предлагаемому способу, проведены после заполнения их водой в качестве теплоноси теля и герметизации на специальном стенде для ресурсных испытаний.

Испытания проводились в стационар ном режиме при вертикальном положении тепловых труб. Охлаждение зон конденсации осуществлялось за счет естественной конвекции. Температура окружающей среды поддерживалась постоянной и составляла 24 + l 0 С

Подвод теплоты к зонам испарения труб осуществлялся при помощи электрических нагревателей. Измерения температуры по длине каждой тепловой трубы производились при помощи

10 термопар, уложенных в канавки глубиной 0,5 мм. Термопары располагались следующим образом: зона испарения— термопары; транспортная зона — 2 термопары; зона конденсации — 4 термопары.

После установки тепловых труб на стенд для ресурсных. испытаний к зонам испарения подводилась стабилизированная нагрузка в,течение всего периода испытаний. Через определенные промежутки времени определялись температурные поля на поверхности корпусов тепловых труб и по изменению перепада температуры между крайними сечениями зон испарения и конденсации определялось наличие и количество неконденсирующегося газа в тепловых трубах и оценивалась их работоспособность (изменение теплопередаю» щих характеристик).

В табл.2 представлено изменение среднего перепада температуры по длине тепловых труб, изготовленных по способу-прототипу и предлагаемому способу в течение периода их испыта» ний.

1392120

Таблица 2 Време, %

Переца темнератури е тенноемя трубеи, оС, поверхность которых аащищена ио

Ч Г

08 ОЙ 07

О ° 8 О@9, Оэ7

t),7 О,7 о,б

0,7 0,9 0>9 о,б

; 96 а

148

О,7

)„О О 9

О,8

0,8

),о

),о

О,8 ),г

),о ),о о,в

О,8

I,Î

З)б

0,9

),0

500

1,О

),o

7,п

I,О Э,О

2,0

),э

)92

I,0

l0l6

4,0, б,О

1248 !рг

1,4 1,4

t 4

),з

),э

),5

7,0

5,0

1,4:

),7

1,7 ),7

1,5

20! б

1,5

t 3 гозз.

9,0

5,0

5;0

9,0

),б )8

1 5 1 7 1,8 ггзб ),З

I 6

),8

4зго 1,2 ),б

I 8 Ið9

t,9 8,0

2,0 9,0

2,0 8,0

5,0

648о t,г

87зб ),Э

)О8ОО ),З

2,0 2 1 2,0

t,9 грl

2,0

4,0

),8 2,0 г,о .2,0

2,0 1,9

2,0 1 9

1,7

Э,о

11,9 2,1

2,0

2; I

1,8

2,1

7,0

Э,о

)г960

)иго

2 0

2,1 г 0

2,) б,o

2,о г,о г,! г,о

II,9

1,9

2,0 5,0

2,0

2,0

2 t

)7280 1,4

2,!

Э,о

2,0

Перепад тем)иератур по длине тепловых труб, термическая обработка поверхности которых проведена по предлагаемому способу, сушественно меньше на протяжении всего периода испытаний — 17280 ч (2 года),, Применение предлагаемого способа термообработки деталей тепловых труб нз аустенитной нержавеющей стали в

1 технологии тепловых труб позволяет значительно увеличить ресурс их устойчивой работы за счет снижения скорости газовыделения неконденсирующихся газов.

В табл.3 приведены результаты испытания труб при обработке по предлагаемому способу с граничными значениями предлагаемых интервалов.

1392120

Таблица 3

SpeM ваку умно ожиг ч

Толщина окисиого слоя, м

Темпера" тура окисления, С

Перепад темпестремя. окисОстаточное давление п вакуумном жиге, 11а

Тепло" вая труба мперара ва" уумиого ратур в тепловьпс трубах, С (С=

=17280 ч) пения, ч тжига, С

8, 2 ° 10

5 . )О-

l 33 ьО)0

1020

I 4

2,5 515

2 500 520 20-40, 8,0Э. IО

2i0

33 . )P "

8,1 ° 10

2,0

900

S,0 lO

l Ý3 ° l0-4

N и

2,1

11ОО

5 1100

).,33 ")О- и

8,21 ° 10

8,02 10

8,16 10

l,33 . 1O

I 33 ° lO

2,2

900.

900

2,2

)О

1 33 10 3

8,07 °

2,1

1100

1l 00

2 1

1,33 ° )О

)О

8q l9

Уиг. 1

Формула изобретения

Способ термической обработки тепловой трубы из аустенитной нержавеющей стали, включающий обезжиривание, нагрев до температуры окисления, выдержку при этой температуре на воз" духе и охлаждение, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше". ния эксплуатационной надежности, корпус трубы и торцовые заглушки перед окислением отжигают в вакууме при остаточном давлении 1,33 10

1,33 10 Па, 900-1100 С и изотерми ческой выдержке в течение 2-3 ч, а окисление осуществляют при 500-520 С и иэотермической выдержке в течение

20-40 мин.

l 3921 20

Составитель В.Китайский

Texpeg М. Ходанич Корректор JI.1)àòàé

Редактор T,31ÿçîðåíêî

Заказ 1870/31 Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113935, Москва„ Ж-35, Раушская наб„, д. 4/5

Производственно-полиг рафическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4