СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО СИЛЬФОНА ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ 12Х18Н10Т Российский патент 2011 года по МПК B21D15/00 

Область техники

Изобретение относится к обработке металлов давлением и, в частности, к технологии изготовления многослойных сильфонов из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

Предшествующий уровень техники

Известен способ изготовления металлических многослойных сильфонов из трубных заготовок путем механогидравлической формовки кольцевых гофров на заготовке и обработки впадин гофров микрошариками диаметром 0,16-0,20 мм при давлении 2,5-3,0 атм в течение 5-6 мин. После этого производят докристаллизационный отжиг при температуре Т=680±10°С в течение 3-5 мин (см. авт. св. СССР №1076166, МКИ B21D 15/00, 1984 г.). В результате поверхностного упрочнения микроструктура сильфонов становится более мелкой, зернистой и однородной, а докристаллизационный отжиг вызывает частично снятие упругих искажений кристаллизационной решетки.

Это техническое решение принимаем за аналог предлагаемого изобретения.

Недостаток данного способа состоит в том, что этот способ не предусматривает использование операции, предотвращающей превращение γ-α фазы, снижающей пластичность δ нержавеющих сталей. Степень этого превращения, температура, деформация и напряжения зависят от устойчивости аустенита (γ), определяемой составом стали. Невыполнение этих требований приводит к растрескиванию внешней цельнотянутой оболочки сильфона.

Известен также способ изготовления многослойных сильфонов из нержавеющей стали, включающий изготовление трубных заготовок из листов заданных размеров методом электродуговой сварки в среде защитных газов, сборку указанных заготовок в многослойный пакет, сварку его по торцам, его термическую обработку при температуре 1000-1130°С с выдержкой при этой температуре в течение 20-45 мин с последующим охлаждением и гофрированием многослойного пакета (см. патент РФ №2157415, МКИ B21D 15/00, 1999 г.). Это техническое решение принимаем за прототип предлагаемого изобретения.

Недостатком прототипа является то, что он не предусматривает операцию предотвращения γ-α превращения при деформации (снижения δ), что приводит к образованию трещин в околошовной зоне внешней оболочки сильфона.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления многослойных сильфонов из нержавеющей стали, трубные заготовки которых имеют продольный сварной шов, который позволил бы в процессе гофрирования предотвратить γ-α превращение и исключить образование трещин во внешней оболочке сильфона.

Эта задача решена за счет того, что в способе изготовления многослойных сильфонов из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, включающем изготовление трубных заготовок из листов заданных размеров методом электродуговой сварки в среде защитных газов, сборку указанных заготовок в многослойный пакет, сварку его по торцам, термическую обработку многослойного пакета в защищенной среде и гофрирование, согласно изобретению перед гофрированием осуществляют подогрев многослойного пакета до температуры, обеспечивающей предотвращение образования деформационного γ-α превращения путем заливки во внутреннюю полость воды с температурой 50-100°C, a подогрев наружной поверхности пакета производят воздухом или аргоном, имеющими температуру 50-100°С, а термическую обработку многослойного пакета перед гофрированием осуществляют до температуры 1080-1100°С с выдержкой при этой температуре в течение 10-12 мин и последующим охлаждением вместе с печью до температуры 900°С, а с 900°С до 500°С осуществляют его охлаждение путем обдува инертным газом - аргоном со скоростью 15°С в минуту.

Технический результат состоит в предотвращении γ-α превращения при деформации (снижение δ) для стали типа 12Х18Н10Т независимо от состава (устойчивости γ) конкретной плавки. Это позволяет исключить образование трещин во внешней оболочке сильфона.

Пример реализации изобретения

Листовые заготовки из аустенитной нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т толщиной до 0,35 мм сваривают продольным швом. Полученные обечайки в количестве 10 шт собирают в пакет и подвергают закалке. Нагрев под закалку осуществляют до температуры 1080-1100°С в течение 10-12 мин. Далее многослойный пакет охлаждают с печью до температуры 900°С, а с 900°С до 500°С осуществляют его охлаждение путем обдува инертным газом - аргоном со скоростью 15°С в минуту. Такой режим охлаждения способствует предупреждению выделения упрочняющей α-фазы - мартенсита, а также выравниванию структуры сварного шва и основного металла в околошовной зоне. Далее многослойный пакет располагают на гидропрессе для гофрирования. Перед его гофрированием проводят подогрев путем заливки во внутреннюю полость многослойного пакета горячей воды, имеющей температуру 50-100°С и обдувом внешней поверхности многослойного пакета в районе сварного шва горячим газом - воздухом или аргоном с температурой 50-100°С. После прогрева многослойного пакета до температуры 90-100°С его гофрируют с образованием многослойного сильфона.

Промышленное применение

Предложенный способ применим преимущественно во всех областях энергетического машиностроения. Так например, при изготовлении опытной партии многослойных сильфонов, предназначенных для узлов качания жидкостных ракетных двигателей, по предлагаемому способу из одной и той же плавки нержавеющей стали не было выявлено бракованных изделий. В частности, визуальный анализ полученной продукции не выявил дефектов в виде трещин и разрывов на вершинах гофр (участок максимальной деформации) по линии сварного шва и околошовной зоны.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и, в частности, к технологии изготовления многослойных сильфонов из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Изготавливают трубные заготовки из листов заданных размеров методом электродуговой сварки в среде защитных газов. Осуществляют сборку указанных заготовок в многослойный пакет, сварку его по торцам, термическую обработку многослойного пакета в защищенной среде и гофрирование. Перед гофрированием осуществляют подогрев многослойного пакета изнутри и снаружи до температуры, обеспечивающей предотвращение образования деформационного γ-α превращения. Термическую обработку многослойного пакета осуществляют при температуре 1080-1100°С с выдержкой при этой температуре в течение 10-12 мин, далее многослойный пакет охлаждают вместе с печью до температуры 900°С. При этом с 900°С до 500°С осуществляют его охлаждение путем обдува инертным газом - аргоном со скоростью 15°С в минуту. Исключается образование трещин во внешней оболочке. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления многослойного сильфона из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, включающий изготовление трубных заготовок из листов заданных размеров методом электродуговой сварки в среде защитных газов, сборку указанных заготовок в многослойный пакет, сварку его по торцам, термическую обработку многослойного пакета в защищенной среде и гофрирование, отличающийся тем, что перед гофрированием осуществляют подогрев многослойного пакета изнутри и снаружи до температуры, обеспечивающей предотвращение образования деформационного γ-α превращения, а термическую обработку многослойного пакета осуществляют при температуре 1080-1100°С с выдержкой при этой температуре в течение 10-12 мин, далее многослойный пакет охлаждают вместе с печью до температуры 900°С, при этом с 900°С до 500°С осуществляют его охлаждение путем обдува инертным газом - аргоном со скоростью 15°С в минуту.

2. Способ изготовления многослойных сильфонов по п.1, отличающийся тем, что подогрев многослойного пакета осуществляют путем заливки во внутреннюю полость воды с температурой 50-100°С.

3. Способ изготовления многослойных сильфонов по п.1, отличающийся тем, что подогрев внешней оболочки многослойного пакета осуществляют путем обдува воздухом или аргоном, имеющих температуру 50-100°С.