Способ контроля склонности дисперсионно-твердеющей коррозионно-стойкой стали к межкристаллитной коррозии

 

Использование: изобретение относится к области машиностроения, в частности к атомному машиностроению, и может быть использовано для устранения склонности к межкристаллитному коррозионному растрескиванию в коррозионной среде (реакторная вода). Для узлов конструкций, работающих в условиях высоких напряжений используются дисперсионно-твердеющие коррозионные сплавы, подвергнутые термообработке, вызывающей сенсибилизацию сплава. Для сплавов, работающих в условиях напряжений, создающих упругую деформацию сплава, существует пороговое напряжение, не зависящее от степени сенсибилизации. В условиях напряжений, создающих пластическую деформацию сплава, пороговое напряжение зависит от степени сенсибилизации сплава. Сущность: изобретение предлагает для предотвращения склонности к коррозионному растрескиванию сплавов использовать соотношение степень сенсибилизации: уровень пороговых напряжений на основе диаграммы сенсибилизационно-напряженного состояния сплава и регламентировать согласно этой диаграмме величину напряжений и уровень сенсибилизации сплава. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, атомного машиностроения, где дисперсионно-твердеющие коррозионностойкие хромо-никелевые сплавы и стали находят широкое применение, одновременно оно может быть использоваться в турбостроении, авиационном машиностроении и тех областях, где могут применяться подобные конструкционные материалы.

Известно, что широко используемые хромо-никелевые сплавы, например, отечественный сплав ХН35ВТ (ХН35ВТ10), зарубежные сплавы Ineonel X-750, Inconel 718; сталь А286 обладает высокой коррозионной стойкостью и достаточной устойчивостью к ползучести, а также высокими механическими свойствами.

Для достижения этих характеристик дисперсионно-твердеющие сплавы (ДТС) проходят изотермический отжиг (ИО), результатом которого является выделение вторичных фаз. Различают двух ступенчатый (ДС) и одноступенчатый (ОС) изотермический отжиг.

После проведения ДС сплав проверяют на склонность к межкристаллитной корозии (МКК) по методу АМ ГОСТ-89 или по его зарубежным аналогам (ASTMA262-США JJSG0575-Япония).

Предполагалось, что если ДТС после ДС не склонен к МКК, то он не подвержен межкристаллитному коррозионному растрескиванию (МККР) в процессе эксплуатации. Действительно, хромо-никелевые сплавы, не склонные к МКК, по АМ ГОСТ 6032-89 в процессе длительной эксплуатации в составе атомных энергетических установок, не проявляют склонности к МККР. В то же время сплав, склонный к МКК, подвергается быстрому хрупкому разрушению от МККР. Таким образом, способ устранения склонности к МККР при проверке ДТС на склонность МКК по методу АМ ГОСТ 6032-89 или его зарубежными аналогом можно принять за прототип. Прототип имеет недостатки. Если проверка на склонность к МКК по прототипу дает положительные результаты, то отсутствие склонности к МККР обеспечивается для нагруженных хромо-никелевых сплавов и сталей при уровне напряжений, находящихся в упругой области диаграммы растяжения данного материала, в случае же превышения напряжений, в условиях пластической области при пластическом течении металла, что характерно для высоконагруженных узлов, сплав, не склонный к МКК, проявляет склонность к МККР. Опыт эксплуатации силовых узлов из ДТС вне и внутри реакторного насыщения. Реакторы под давлением типа PWP и кипящие реакторы типа BWP). Обобщенные в табл. I и II данные подтверждают это утверждение.

Задачей настоящего изобретения является способ предотвращения МККР высоконагруженных узлов из ДТС.

Достижение поставленной задачи осуществляется получением зависимости степень сенсибилизации данного сплава уровень напряжений, вызывающих МККР (пороговое напряжение). Степень сенсибилизации, обуславливаемая принятым режимом ИО, определяется методом ПДР по ГОСТ 9.914-91. Известно, что метод ПДР является более чувствительным, чем метод АМ ГОСТ 6032-89, причем первый способен при использовании соответствующего приборного оснащения количественно характеризовать степень склонности материала к МКК, даже за пределами чувствительности метода АМ ГОСТ 6032-89. Уровень порогового напряжения может быть получен при коррозионных испытаниях ДТС при постоянной нагрузке или при испытаниях с использованием метода с постоянной скоростью деформации по полученным зависимостям уровень сенсибилизации величина напряжений оценивают возможность применения соответствующего режима ИО, создающего определенный уровень сенсибилизации сплава при заданной величине напряжений в конструкции или допустимый уровень напряжений при заданной степени сенсибилизации, полученный штатным режимом ИО с определенными механическими характеристиками.

Сущность изобретения поясняется примером.

Образцы из сплава ХН35ВТ (сталь марки ЭИ-612) подвергались принятым согласно ТУ режимом ИО после аустенизирующего отжига 1100^oС, использовали для стали марки ЭИ-712 ДС и ОС изотермический отжиг, одновременно с этим использовали образцы, имеющие различные структурные составляющие за счет различных режимов термической обработки или теплового старения при эксплуатации, что отражено в табл. III.

Методом ПДР ГОСТ 9.914-91 с использованием портативного автоматизированного комплекса ПАК-ДК была определена степень сенсибилизации стали после различных режимов отпуска (см. данные табл. III). Как видно, степень сенсибилизации образцов из стали марки ЭИ-612 ниже чувствительности метода ГОСТ 6032-89. Затем образцы из стали марки ЭИ-612 подвергли испытанию на МККР по методу испытания с постоянной медленной скоростью деформации. Ипытания проводили на специальных разрывных машинах со скоростью деформации 10^-7 с^-1 при 250^oC в чистой воде, соответствующей качеству воды I контура установки.

Измеряемыми параметрами являлась максимальная разрушающая нагрузки (табл. III). На основании полученных результатов по степени сенсибилизации и склонности стали к МККР построена диаграмма сенсибилизационно-силового поля склонности и несклонности стали марки ЭИ-612 к МККР (фиг. 1) в условиях пластического течения металла. Диаграмма позволяет регламентировать уровень напряжений для данной марки стали при заданной степени сенсибилизации или степень сенсибилизации при заданном уровне напряжения.

Формула изобретения

Способ контроля склонности дисперсионно-твердеющей коррозионно-стойкой стали к межкристаллитной коррозии, включающий термическую обработку, приложение нагрузки, ее регистрацию и выдержку в коррозионно-активной среде, отличающийся тем, что предварительно на образцах определяют допустимый уровень сенсибилизации при заданной нагрузке или допустимые нагрузки в металле при заданной степени сенсибилизации стали.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3