Способ термической обработки стальных изделий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву—

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 603682

j

L ( (22) ЗаЯВЛЕНО 170976(2в) 2401579 22-02

51) М. КлР

С 21 Ь 9/08 с присоединениеяо заявки М (23) Приоритет (43) Опубликовано 2504.78.6воллетень ph 15

Говцврвтвояямй яоаятот

Йвввта Мяяовтров 666Р яо .долов яэаоротвяяя я отярытяя (5З) УДК 621 ° 785.79 (088.8) (45) дата опубликования описания 29-03. 8

В.А.Малашонок, A.Â.Ðîòøòåéí, A.Ë.Ãîòøàëê и Е.Ф.Мирющенко (72) /1вторы изобретения (Ув) Заявитель

Проектно-технологический институт Энергомонтажпроект . (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ иЗделий

Изобретение относится к термической обработке черных металлов, в

Ф частности к термической обработке сварных стыков трубопроводов из нержавеющих сталей.

Для изготовления трубопроводов атомных электростанций, работающих с жидкометаллическим теплоносителем, такнаэываемых натриепрозодов, применяют специальные коррозионностойкие стали, например стали марок Х18Н9, Х16011МЗ, которые могут противостоять воздействию жидкого ьв.талла, обычно натрия, имеющего высокую температуру. Фья предупреждения локальных разрутттений околошовной зоны сварные соединения таких трубопроводов термически обрабатьт,вают по режиму аустенизации. При-про,ведении термообработки необходимо обеспечить защиту рабочей (внутренней) поверхности труб от окисления. Это вызвано тем, что прн эксплуатации трубопроводов с высокотемпературным жидкометаллическим теплоносителем имеет место явление коррозионного переноса масс некоторых химических элементов материала трубы. Установлено, что при увеличении содержания"кислорода в поверхностном слое интенсивность переноса масс резко увеличивается.

Известны способы термической обработки труб из нержавеющих сталей, включающие нагрев, выдержку и охлаждение при давлении 10 4 — 10 Э мм рт.ст. (1).

Известен также способ проведения термической обработки в атмосфере защитного газа после десятикратного промывания печи защитным газом 2).

Наиболее близкМм к изобретению явт0 ляется способ термической обработки, включающий нагрев детали при давлении до 0,01 мм рт. ст., выдержку при 7001200 С в присутствии вещества, снижающего нагарообраэование, и охлаждение а среде, препятствующей окислению (3).

Однако обеспечить термическую обработку сварных соедийений трубопрово дов из нержавеющих сталей известными способами невозможно, так как при

QQ высоких температурах термообработки йо режиму аустенизации (900-1100 С) стенки трубы не выдерживают нагрузки, воэ« никающей при создании значительного (до 0,01 мм.рт. ст.) разрежения внутЯ ри трубы. Кроме того, иэ-эа большой длины натриепровода, превышающей 100 м, сложной его конфигурации (разнообразные изгибы и петли) и переменного сечения (диаметры трубы составляют от

30 219 до 820 мм) получить разрежение ни

603682 Материал трубы — сталь Х18Н9. Нагрев сварного стыка до 250 ° С ведут с одновременным снижением давления в полости трубы до 1 мм рт.ст. далее при нагреве до 500 С поддерживают такое разрежение.,По достижении температуры

500 С трубу Заполняют аргоном маРки A { ГОСТ 10157-73,} и продолжают нагревать до 1070оС. Выдержку при 1070Ь в течение 1 ч и охлаждение ведут в среде аргона. ,Цля получения сравнительных данных на таких же точно образцах проводят термическую обработку следующими способами: предварительноевакуумирование до давления 1 мм рт.ст. и термообработ:ка в среде аргона марки A у предварительное вакуумирование до давления

0,1 мм рт ст. и термообработка в среде аргона марки A у предварительная. пятикратная смена объемов аргона мар ки A при расходе 75 л/мин и термообработка в среде аргона.

Во всех случаях режимы нагрева, выдержки и охлаждения аналогичны указанным выше. После проведения термической обработ ки определяют содержание кислорода в поверхностном слое металла образцов.

Одновременно учитывают общее время проведения процесса. Полученные данные приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что термооб" работка по предложенному способу .не только способствует уменьшению содержания ки.-лорода в окисленном слое, но и ). позволяет получить меньшее содержание кислорода в поверхностномслое. металла, чем прн термообработке по известным способам

Таким образом, предложенный способ термической-обработки сварных стыков трубОпроводов из нержавеющих сталей поэволяет получить практически неокисленную внутреннюю .поверхность трубопровода, снизить трудозатраты, уменьшить расход защитного газа и сократить продолжительность процесса. же 1 мм рт.ст. практически невозможно.

По этим же причинам десятикратное про ывание полости трубопровода защитным газом не обеспечивает необходИмой чистоты из-за наличия застойных участков 5

Цель изобретения - уменьшить окис-. ление внутренней поверхности и сократить длительность процесса.

Для этого сварной стык нагревают до,температуры аустенизации, при этом lO нагрев до 230-250 С ведут при одновременном снижении давления в полости трубопровода до 1,0-0,8 мм рт.ст., т.е. до практически достижимого минимальнога давления. Нагрев стыка до д5

470-500 С проводят при поддержании в йолости трубопровода этого давленйя, -после чего заполняют трубопровод защитным газом, имеющим окислительный потенциал йе ниже 0,08-0,1 мм рт.ст, р

Затем проводят нагрев до температуры термообработки по режиму аустениза цни, т.е. до 900-1100 С, выдерживают при этой температуре в течение заданного периода времени и .е слаждают трубу.

Нагрев нержавеющей стали до 230250 С в атмосфере воздуха не вызывает окисления поверхностного слоя металла и в то же время позволяет сократить продолжительность процесса за счет совмещения операций нагрева и откачки воздуха. Дальнейший нагрев до 4 10-500С при динамически устойчивом вакууме способствует дегазации адсорбированных на поверхности трубы газов и удалению 35 их из эоны термообработки. В качестве защитного газа может быть использован аргон марки A, содержание кислорода в котором по ГОСТУ 10157-73 сос; тавляет не более 0,003%, что эквивален-40 тно разрежению от 0,1 до.0,08 мм рт.ст.

Другими словами, окислительный потенциал аргона марки A соответствует разрежению 0,08-0,1 мм рт.ст.

Пример. Проводят термическую 45 обработку трубы диаметром 820 мм, длиной 5 м, сваренной -иэ двух отрезков.

603682

0,011

0,О1О

Исходный материал, не прошедший термообработки

Предлагаемый

0,015

0,012

0i013

0,017

0,014

0,098

5,5

Термообработка в среде аргона с предварительным вакуумированием до

0,1 мм рт.ст.

О, 105

6,,5

0t018

0,018

Термообработка в среде аргона с предварительным вакуумированием до 1 мм рт.ст.

0,165

6,1

0,064

0,060

Термообработка в среде аргона с предварительной пятикратной сменой объемов . аргона при расходе 75 л/мнн

1,63

8,1

Составитель T.Øåâ÷åíêo

Техред A.Àëàòûðåâ Корректор Е. Папп

Редактор Т.Фадеева

Заказ 2009/24 Тираж 716 Подписное

ЦНИИПИ Гасударственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий.

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д-4/5

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

Формула изобретения ., 35

- Способ термической обработки стальных изделий, преимущественно сварных соединений трубопроводов из иержавеюФ щих .сталей, включающий нагрев до температуры аустенизации с одновременным в..куумированием, выдержку и охлаждениg в защитном газе, о т л и ч а ю щ.и йс я тем, что,, с.целью уменьшения окис- ления внутренней поверхности и сокра-щения продолжительности процесса, свар-45 ной стык. нагревают до температуры аустениэации, при этом при нагреве до

230-250 С снижают давление в полости трубопровода до 1,0-0,8 мм рт.ст., нагрев до 470-500еС ведут при поддержании указанного давления, после чего заполняют полость защитным газом и проводят нагрев до температуры аустенизации.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

М 428023, кл. С 21 9 1/74, 1972, 2. Журнал ; Ьае-%бтре Lntermdiomt "

19 13 Bd, 22, .9 10, с.385-388.

3. Патент Японии В 6409, 10А710-1, 1920 .