Способ изготовления труб из нержавеющих сталей и сплавов

 

В. О. Кисилевич, А. С. Еременко, Л. Г. Шейхетова.

А. И. Тарабан В. М. Гладуш, В. А, Богомазов; Г. И. Хаустов, И. Ю. Коробочкин, В. А. Тарасенко, А. И. Куценко

А. М. Махом м Л. Я. Трамбай с, (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ИЗ НЕРЖАВЕЮШИХ

СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к изготовлению бесшовньо. труб и может быть использовано при изготовлении труб из нержавеющих сталей и сплавов.

Потребность в трубах из нержавеющих сталей и сплавов обусловлена их высокими эксплуатационными свойствами, обеспечивантцими их стойкость в условиях повьппенных нагрузок и повышенной коррозии.

Известны способы изготовления бесшовных труб из нержавеющих сталей и сплавов1 включающие нанесение на поверхность металла смазки, деформацию металла, химическую обработку для удаления окалины и термическую обработку для снятия напряжений или получение требуемого комплекса свойств. Как правило, этот цикл повторяется два и более раз (1 ).

Недостатком этого способа является науглероживание поверхности металла, приводящее к межкристаллитной коррозии

Для уменьшения межкристаллитной коррозии применяется оксидирование пуо тем отжига на воздухе при 800 С и последующий высокотемпературный отжиГ в вакууме (2 ).

Однако необходимость придания трубам перед термической обработкой осо" бой чистоты и значительные энергозатраты, связанные с работой вакуумных печей, препятствуют широкому распространению данного способа. а

Целью изобретения является предотвращение межкристаллитной коррозии.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления труб иэ нержавеющих сталей и сплавов, включающему нанесение на поверхность изделия смазки.деформацию, очистку и термическую обработку, производят дополнительное оксидирование химическим путем, при этом оксидирование производят перед нанесением на поверхность изделия смазки или перед термической обработкой.

Это способствует "исключению науглероживания и, следовательно, предотвращению межкристаллитной коррозии.

Пример I. Нанесение окисной пленки в лабораторных условиях осуще-. ствляют в растворе следующего состава, г/л:

Серная кислота .(ГОСТ 4204-66),600

Калий азотнокислый (ГОСТ 4217-65) 60

Марганец сернокислый (ГОСТ 435-67)

Аммоний сернокислый (ГОСТ 3769-73) 100

Железо сернокислое окисное (ГОСТ 9485"60) 15

Температура раствора 115 Ñ, время выдержки 1 ч.

В качестве образцов изготовляют трубы размером 22х0,5 мм из заготовки размером 25х2,0 мм из стали марки

12Xl8Hl0T °

Перед прокаткой на заготовку наносят смазку - касторовое масло с таль" ком. После прокатки трубы обезжири- 50 вают в ванне с щелочным раствором при

98-)00 С, травят в азотноплавиковой ванне и, после промывки и сушки, перед термообработкой накосят окисную пленку в указанном растворе. Затем 55 после промывки и сушки трубы подвергают термообработке по следующему режиму: нагрев при 105/С в течечие

12

В результате реализации указанного способа образующаяся на поверхности иэделия окисная пленка имеет сложный состав, зависящий от состава стали или сплава изделия, например: 5

ЕеЗО Ге ОВ1 й10; М12031 Сг 0 1 Т10®, Fe (СгО ), Нп0; Мп®0 ; FeTIOy1 ЪЮд1

Ч0 1 VgOз1 Cu01 Cu 0 и др.

Слой образующихся окислов при деформации служит подсмазочным покрыти- 10 ем (коэффициент трения в этом случае составляет 0,014), препятствующим внедрению углеродсодержащей смазки в микротрещины деформируемого металла, при обезжиривании позволяет полнее удалить смазку, а при термообработке не позволяет проникать углероду иэ атмосферы печи в металл (слой окислов восстанавливается углеродом иэ металла или газов СО и СО ); имеющийся в металле углерод,диффундируя к поверхности, встречает слой окислов восстанавливает их до металла, а .сам удаляется в виде газов СО и СО .

Как показывают испытания, все трубы с окисным покрытием .не склонны к иежкристаллитной коррозии. В то же время на трубах, прокатанных и термообработанных без окисного покрытия, процент брака по межкристаллитной коррозии составляет 4-20Х.

Пример 2 ° Окисную пленку наносят на поверхность заготовки размером 25х2х1000 мм из стали 12Х18Н10Т в растворе следующего состава, г/л:

Серная кислота (ГОСТ 4204-66) 600

Калий азотнокислый (ГОСТ 42 1 7-65) 60

Марганец сернокислый (ГОСТ 435-67) 12

Аммоний сернокислый (ГОСТ 3769-73) 100

79 4

10 мин с последующим охлаждением на воздухе.

Вторую партию труб в количестве

100 шт. изготовляют с нанесением плег и из расплава следующего состава, мас.Ж:

Калий двухромовокислый (ГОСТ 4220-65) 98,8

Аммоний молибденовокис-. лый (ГОСТ .3765-72) . 0,2

Температура расплава 500 С. Время выдержки 1 ч.

Изготовляют трубы иэ стали

12Х18Н10Т размером 20х2,0 мм нз заготовки размером 40х4,3 мм.

Перед прокаткой на трубы наносят смазку следующего состава, г/л: графит 10,0; Сэ (ОН) 30; 1аНО 38,0, вода остальное, После проката трубы подвергают обезжириванию в ванне щелочного расплава, затем после промывки травят в азотноплавиковой ванне.

После травления, промывки и сушки на тру5ы перед термообработкой наносят окисную пленку в указанном расплаве.

Затем трубы подвергают термической обработке по следующему режиму: температура нагрева 1050-1070 С, выдержка 8 мин, охлаждение на воздухе.

Параллельно аналогичные трубы быпи изготовлены по известному способу (без нанесения окисного слоя) .

После термообработкн, осветления, промывки и сушки на всех трубах, изготовленных как в лабораторных, так и в промышленных условиях, проведен е

1007-ный контроль на склонность к меж кристаллитной коррозии (МКК) по методу AN-15 — ГОСТ 6032-75.

872579

Железо сернокислое окисное (ГОСТ 9485-60) 15 при 115 С в течение 1 ч.

На заготовку с окисной (оксидной) пленкой наносят смазку (касторовое 5 масло. с.тальком) и подвергают пластической деформации на холоду на стане

ХПТР 30/60 по следующему режиму: 78 двойных ходов в минуту, подача 1 5 мм, обжатие 80,8Х.

1О

Во время проката не наблюдается налипание металла на инструмент, качество поверхности труб не отличается от качества поверхности полученного с использованием подсмазочного технологического покрытия (меди) . После прокатки трубы обезжиривают в ванне с щелочным раствором при 90-100 С.

На 50Х труб окисную пленку удаляют в плавиково-азотнокислом растворе и 20 подвергают повторному.оксидированию перед последующей термической обработкой. Остальные 50Х труб подвергаются термической обработке непосредственно после обеэжиривания. 25

Как показывают 100Х-ные испытания на МКК, все трубы, изготовленные с нанесением окисной пленки перед де- формацией, не склонны к МКК, в то время как при использовании медного подсмазочного покрытия брак по склонности к МКК составляет 10Х.

Кроме того, окисную пленку наносят также на поверхность заготовки 35 (89х9,0 мм) и передельных труб (48х5,4 и 25х3 мм) из стали 12Х18H10T в рас- плаве следующего состава, мас.Х:

Калий двухромовокислый (ГО".Т 4220-65) 99,8

Аммоний молибденовокислый (.ОСТ 3765-72) 0,2 при 500 С в течение 1 ч.

На заготовку и передельные трубы с окисной пленкой наносят графитсодер- 45 жащую смазку следующего состава, г/л:

Графит 5,8-10,0

Гидроокись кальция 6,4-3010

Натрий азотнокислый 37-38

Вода Остальное подвергают ее сушке при 200-250ОС с последующей тепловой пластической деформацией на станах ХПТ-75 и ХПТ-55 по следующему режиму: число двойных

55 ходов клети иО-70 в минуту, температура подогрева в индукторе 150 С, поО дача 15 мм (заготовка) и 10 мм (передельные трубы).

Во время проката не наблюдается налипания металла на инструмент, качество поверхности труб не отличается от качества поверхности полученного с использованием подсмаэочного технологического покрытия (меди).

После проката трубы абезжиривают в ванне щелочного окислительного расплава при 420-480 С.

О

На 50Х труб окисную пленку удаляют в плавиково-азотнокислом расэворе и подвергают повторному оксидирова= нию перед последующей термической обработкой. Остальные 50Х подвергают термической обработке непосредственно после обезжиривания.

Как показывают 100Х-ные испытания на ИКК, все трубы, изготовленные с нанесением окисной пленки перед деформацией, не склонны к МКК, в то время как при использовании медного подсмазочного покрытия брак по склонности к МКК составляет 4-20Х.

Применение предлагаемого способа по сравнению с известными позволяет значительно снизить трудоемкость и энергозатраты процесса, процент брака, повысить качество готовых труб, что особенно важно при производстве труб из нержавеющих сталей и сплавов.

Формула изобретения е

l. Способ изготовления труб из нержавеющих сталей и сплавов, включа- ющий нанесение на поверхность изделия смазки, деформацию, очистку и термическую обработку, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью предотвращения межкристаллитной коррозии, производят дополнительное оксидирование химическим путем.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что оксидирование производят перед нанесением на поверхность изделия смазки.

3. Способ по п. l,о т л и ч а юшийся тем, что оксидирование про" изводят перед термической обработкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Разработка и внедрение технологии производства труб из стали типа

ОЗХ18Н11, обеспечивающей скорость коррозии в концентрированной азотной кислоте не более 0,5 мм/год. Отчет

ВНИТИ 476-72.

2. Авторское свидетельство СССР

И 181144, кл. С 21 0 9/08, 1966.