Способ термической обработки холоднодеформированных труб из стали 12Х18Н12Т Российский патент 2024 года по МПК C21D9/08 

Изобретение относится к области металлургии, а именно разработке режима окончательной термической обработки холоднодеформированных труб из аустенитной стабилизированной стали, предназначенных для изготовления элементов оборудования тепловых электрических станций.

Основной расчетной характеристикой прочности элементов оборудования тепловых станций, является предел длительной прочности, т.к. в условиях работы труб при высоких температурах (до 650°С), давлении до 255 атмосфер происходит ползучесть металла. Для достижения необходимой длительной прочности, установленной нормами расчета на прочность и гарантированной нормативной документацией на трубы, следует выполнять термическую обработку металла труб при температурах 1100-1200°С. При более низких температурах термообработки длительная прочность падает ниже нормативной. Температуры 1200°С и выше не рекомендованы ввиду низкой длительной пластичности металла, которая в значительной мере определяется размером зерна.

С другой стороны, при определенных режимах работы котла, возможно возникновение и развитие межкристаллитной коррозии. Стойкость металла труб из стали 12Х18Н12Т против межкристаллитной коррозии может быть обеспечена термообработкой при более низких температурах - не выше 1050°С, так как после термообработки при температурах выше указанной металл становится склонным к данному виду коррозии.

Появление склонности к межкристаллитной коррозии и повышение длительной прочности при повышении температуры термообработки этой стали связано с процессом растворения основной упрочняющей фазы - карбида титана (TiC), который происходит тем интенсивнее, чем выше температура, Вследствие этого, металл, термообработанный при более высокой температуре, содержит большее количество растворенного углерода и титана, которые в дальнейшем в процессе длительных изотермических выдержек при рабочих температурах (600-650°С) выделяются в виде упрочняющего карбида титана (TiC), обеспечивающего длительную прочность. В то же время высокое содержание растворенного углерода, после высокотемпературной термической обработки, приводит к образованию по границам зерен карбида хрома (Ме₂₃С₆). От этого границы зерен обедняются хромом, обеспечивающим коррозионную стойкость, и создаются условия для развития межкристаллитной коррозии.

В настоящее время, при изготовлении труб из стали 12Х18Н12Т, предназначенных для элементов оборудования тепловых электрических станций, обеспечивается и гарантируется либо длительная прочность, либо стойкость металла труб к межкристаллитной коррозии.

Известен способ по патенту RU 2257271 (формула п.п. 7 и 8), МПК В21 В 21/00, опубл. 27.07.2005, согласно которому трубы холодной прокатки после промежуточного размера подвергают аустенизации, а после аустенизации подвергают повторной термообработке-отпуску, выдержке, охлаждению на воздухе. Изобретение относится к способу производства длинномерных передельных труб большого и среднего диаметров из центробежно-литых полых заготовок и слитков электрошлакового переплава тру дно деформируемых марок стали 08Х10Н20Т2 и 08Х10Н16Т2 для выдвижных систем (перископов подводных лодок).

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является Способ термической обработки котельных труб из аустенитной стали 12Х18Н12Т согласно заявке на изобретение RU 2008134207, опубл. от 20.11.2013, МПК C21D 9/08 включающий аустенизацию труб, полученных после прокатки на готовый размер, путем нагрева до температуры 1170-1190°С и выдержки в течение 10-20 минут, отличающийся тем, что затем проводят повторный нагрев до температуры 950-1050°С с выдержкой в течение 10-60 мин с последующим охлаждением на воздухе. Повторный нагрев до температуры 950-1050°С с выдержкой в течение 10-60 мин с последующим охлаждением на воздухе позволяет предотвратить склонность к межкристаллитной коррозии для изделий, работающих при температуре до 350°С. При более высоких температурах эксплуатации элементов оборудования тепловых станций (до 650°С) происходит образование по границам зерен карбида хрома (Ме₂₃С₆). От этого границы зерен обедняются хромом, обеспечивающим коррозионную стойкость, и создаются условия для развития межкристаллитной коррозии. [Термическая обработка коррозионностойких сталей и сплавов на железоникелевой основе в химическом машиностроении. СТП 26.260.484-2004. Стандарт организации. ОАО «НИИХИММАШ»]

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа термической обработки холоднодеформированных труб из стали 12Х18Н12Т, который позволил бы обеспечить стойкость к межкристаллитной коррозии без снижения нормативного уровня длительной прочности и, по крайней мере, без снижения длительной пластичности.

Техническим результатом является получение холоднодеформированных труб из стали 12Х18Н12Т, длительная прочность которых находится на заданном нормативном уровне, при этом достигается стойкость к межкристаллитной коррозии, и длительная пластичность, по крайней мере, не снижается.

Техническим решением является способ термической обработки холоднодеформированных труб из стали 12Х18Н12Т, включающий аустенизацию труб, полученных после прокатки на готовый размер, отличающийся тем, что проводят нагрев труб до температуры 1140-1160°С (градусов Цельсия) с выдержкой в течение 1,5-2,5 минут, и затем проводят повторный нагрев до температуры 870°С (градусов Цельсия) с выдержкой в течение 1,5-2,5 часов с последующим охлаждением на воздухе. При указанной температуре происходит снижение содержания углерода на границах зерен и за счет этого предотвращается склонность к межкристаллитной коррозии элементов оборудования тепловых станций, которые работают при температурах свыше 350°С (до 650°С).

В основе разработанного режима термической обработки использованы следующие свойства вторичных карбидов титана и хрома, присутствующих в стали 12Х18Н12Т:

- изменение предельного содержания углерода в твердом растворе при изменении температуры нагрева металла; повторный нагрев металла при более низкой температуре приводит к выделению карбида титана;

- различие в температурных областях существования карбида хрома (Ме₂₃С₆ - 450-700°С, выше 700°С он интенсивно растворяется) и карбида титана (TiC - 780°С-1050°С, выше 1100 интенсивно растворяется);

- различное сродство к углероду титана и хрома; у титана большее сродство к углероду, благодаря чему углерод, связанный в карбид титана, уже не может образовать карбид хрома.

Пример

В условиях трубопрокатного цеха ООО «КИБЕРСТАЛЬ» по вышеуказанному способу было термически обработано несколько партий холоднодеформированных труб из стали 12Х18Н12Т размером 32×6,0 мм трех промышленных плавок 92270, 24957, Э195031. При этом механические свойства металла труб, технологические свойства металла труб и величина зерна соответствовали требованиям нормативной документации. Повторный нагрев металла труб при температуре 870°С в течение 1,5-2,5 часов не приводил к изменению механических и технологических свойств металла труб и не вызывал изменение величины зерна. Металл труб показал стойкость к межкристаллитной коррозии по методу АМУ (ГОСТ6032). По трубам из металла плавок 92270 и 24957 получено заключение ЦНИИТМАШ (август 2007 г.) о соответствии уровня длительной прочности металла требованиям нормативной документации.

Изобретение относится к области металлургии, а именно разработке режима окончательной термической обработки холоднодеформированных труб из аустенитной стабилизированной стали, предназначенных для изготовления элементов оборудования тепловых электрических станций. Способ термической обработки холоднодеформированных труб из стали 12Х18Н12Т включает аустенизацию труб, полученных после прокатки на готовый размер. При этом проводят нагрев труб до температуры 1140-1160°С с выдержкой в течение 1,5-2,5 минут, и затем проводят повторный нагрев до температуры 870°С с выдержкой в течение 1,5-2,5 часов с последующим охлаждением на воздухе. Технически результатом является получение холоднодеформированных труб из стали 12Х18Н12Т, длительная прочность которых находится на заданном нормативном уровне, при этом достигается стойкость к межкристаллитной коррозии. 1 пр.

Способ термической обработки холоднодеформированных труб из стали 12Х18Н12Т, включающий аустенизацию труб, полученных после прокатки на готовый размер, отличающийся тем, что проводят нагрев труб до температуры 1140-1160°С с выдержкой в течение 1,5-2,5 минут, и затем проводят повторный нагрев до температуры 870°С с выдержкой в течение 1,5-2,5 часов с последующим охлаждением на воздухе.