Способ термохимической обработки стальных изделий а.и.зебарева Советский патент 1983 года по МПК C21D1/74 

Р1

(О

о

о

5О

Изобретение относится к термохимической обработке деталей, изготовленных из металлов, сплавов, нержавекяцих и других сталей, например оболочек ТВЭЛ, теплообменников, парогенераторов, деталей и узлов турбин и т.д.

Известен способ торможения усталостных трещин в металлах и сплавах, основанный на торможении растущих усталостных трещин в металлах и сплавах путем создания локальной деформированной зоны перед фронтом трещин l .

Известен также способ снижения чувствительности сплавов к межкристаллитной коррозии, основанный на десенсибилизации сплава чувствительного к межкристаллитной коррозии после выдержки при температуре сенсибилизации и предусматривающий жесткую дробеструйную обработку поверхности

сплава перед выдержкой сплава

IР -./

при температуре сенсибилизации i2j

Известен также способ обработки аустенитной стали, включающий закалку, холодную деформацию и отжиг при б50°С, в котором с целью повышения коррозионной стойкости, после отжига проводят холодную деформацию со степенью обжатия 10 15% .

Однако известные способы обрабоки не учитывают условия работы де-талей, работакядих при повы ченных температурах, вибрационных нагрузках, напряжений деформаций, а такж воздействия теплоносителей, например газа, жидкого натрия, воды и пра, приводящие к исчезновению слоя нагартовки, увеличению дефектов на границах зерен, выходу трещин на поверхности, растрескиванию по границам зерен и прорыву теплоносителя по границам зерен.

Наиболее близким к предлагаемому по Технической сути и достигаемому результату является способ термической обработки изделий, вклчаюощй безокислительный нагрев до температуры отжига, выдержку и охлаждение, в котором с целью получения механически и электрически прочной окисной пленки, в процессе термической обработки проводят впуск окислителя J4J .

Однако известный способ не обеспечивает фиксацию мелкозернистого слоя нагартовки и в условиях эксп.луатгидии он исчезает вследствие рекристаллизации, что приведет к увеличению дефектов на границах зерен и растрескиванию по границам зерен.

Целью изобретения является повышение зксплуатсщионной стойкости

изделия путем фиксации мелкозер. вйстого поверхностного слоя.

Эта цель достигается тем, что согласно способу термохимической обработки стальных изделий преимущественно после поверхностной пластической деформации, включающему безокислительный нагрев, выдержку в. окислительной среде и охлаждение, выдержку производят многоступенча0 то, при этом на первой ступени при 100-200°С, на второй на 100-200°С выше первой, на третьей на 100 300°С выше второй и на четвертой на 100°С выше первой.

5 Гри этом безокислительный на. грев проводят после вакуумирования до давления мм рт.ст.

Окислительную среду получают подачей кислорода или смеси кислоQ рода и аргона.

Пример . 1%)оводят вакуумирование поверхностей изделий на холоде до КГ-I О мм рт.ст., а затем вакуумирование при нагреве до

5 температуры первой ступени, например для нержавекадей стали до 200с. Пэдают в систему порции сухого кислорода, очищенного от влаги, азота и других примесей, затем

Q продувают ее порциями очищенного кислорода или очищенной смесью газов; кислород плюс аргон с выхлопом через гидрозатвор (масло, вода и др. ). Температура,, время выдержки и соотношение газов (кислород+аргон ) устанавливаются экспериментально с учетом марки и толщины обрабатываемого и здели я.

Для углеродистых и малолегированных стале й рекомендуются нижние

0 температурные пределы, а для нержавеющих стал€ й - верхние, например для оболочек ТВЭЛ из нержавеющей стали температура на первой ступени 200°С, на второй - 400°С, на

5 третьей - 700°С и на четвертой 300°С; для изделий контуров из нержавеющей стали температура на первой ступени , на второй - 400°С, на третьей - 600 С и на четвертой 0 300°С.

В зависимости от то.шдины стенки изделия экспериментально устанавливается глубина фиксируемой мелкозернистой структуры слоя нагартовки,

е получения по границам зерен и всей поверхности изделий плотной, непроницаемой, пассивной к окружающей среде оксидной пленки, заклинивания всех трещин на требуемую глубину изделий, например для оболо чек ТЮЛ и пакетов - 0,010-0,050 мм, . для внутренних поверхностей контуров - 0,3-1,0 мм, для стержней ТВЭЛ0,3-0,8 мм.

Способ термохимической обработки

5 обеспечивает фиксацию мелкозернистой 3 10590 структуры слоя нагартовки на всю глубину, получение по границам зерен и всей поверхности изделий I плотной, непроницаемой, пассивной к окружающей среде, оксидной пленки заклинивания всех треьшн на5 требуемую глубину, сведение поверхностей знергии до минимума за счет получения оксидной пленки, снятие внутренних напряжений в изделиях, вызванных деформацией и термическойЮ обработкой, так как процесс прово094дится при температурах, соответствующих отпуску, Предложенный способ позволяет провести термохимическую обработку внутренних поверхностей контуров и других узлов АЭС и других изделий, что увеличивает срок работы, Технико-экономическая эффективность будет получена в результате увеличения срока службы изделий и возможности применения низколехшрованных сталей.

1, Способ термохимической обработки стальных изделий прейму цествеино после поверхностной пластической деФО1Ч5ации, включающий бе зокисли тель ный н агрев, выдержку .в окислительной среде и рхлгикдеиие, о тли ч а ю ц и и с я тем, что. с целью повдышения эксплуатациойной стойкости изделия путем фиксации мелкозернистохчэ поверхностного слоя, выдеряску производят многоступенчато, при этом на первой ступени ni ilOO-200°C, на второй на 100-200 с выше первой, на третьей на 100-300 0 выше второй и на четвертой на выше первой ступени. 2,Способ по п. :1, о т л и ч а- , Ю ц и и с я тем, что безокислительный нагрев проводят посяе вакууюсрования до давления 10 - 10 мм рт.ст. 3.Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что окислительную среду получают подачей кислорода. 4.Способ по п. 1, о т л и ч аю щи и с я тем, что окислительную среду получают подачей смеси кислорода и аргона.