Способ производства труб из fe-cr-ni жаропрочных сплавов

ОП ИСАпИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) ПриоритетОпубликовано 23,0232, Бюллетень Й 9 7 Р 1 М К з В 22 О 13/00 С 21 2 9/08 Государственный комитет СССР по делам идооретений и открытий1 З 1 УДК 621.74. .042 тб 21.785. .79 088,8) Дата опубликования описания 230282(72) Авторы изобретения К.М.Жак, Ю.Н.Таран-Жовнир, Р,Г.Хейфец, Ю.Г,Соловьев и А.М.Рыщенко Днепропетровский ордена Трудового ансдо Знамениметаллургический .институт и Всесою ный ордеЪа удовогоКрасного Знамени научно-исследоват льский:и конст орскотехнологическии институт трубной ДЬмьпаленности /(71) Заявители т 54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ ИЗ -Кс - Сг-Н 1 ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ1 2 Изобретение относится к литейномупроизводству, в частности к технологии производства труб, работающихдлительное время под нагрузкой приповышенных температурах,В трубном производстве для изготовления труб из жаропрочных сплавовиспользуют процессы центробежноголитья и прессования, так как ограниченная пластичность укаэанных сплавов позволяет использовать их либов недеформированном состоянии, либопосле горячей деформации, обеспечивающей схему напряженного состояния,низкую к всестороннему сжатию 1. Однако для достижения однородности структурного состояния по толщине стенки трубы необходимы большие разовые деформации, что и обеспечивается прессованием.Однако большая деформация приводит к снижению уровня длительной прочности - основной служебной характеристики жаропрочных труб, в результате измельчения зерен в процессе рекристаллизации 2,Использование труб в недеформированном состоянии, например, после центробежного литья 3, не позволяет реализовать максимально. достижимый уровень длительной прочности из-заприсущей центробежным отлнзкам нзсложнолегированных сталей Физической, 5 химической и структурной неоднородности.Повышение уровня длительной прочности жаропрочных сталей н сплавовможет быть достигнуто при использовании обработки, обеспечивающей получение полигониэованной структуры повсему сечению изделия, Такая обработка характеризуется сравнительно небольшими деформациями, величинакоторых зависит от схемы нагружения,химического состава сплава, температуры, скорости деформирования и ряда других Факторов.Однако те способы деформации, 20 которые используются для получениятруб из жаропрочных сплавов, при малом обжатии не в состоянии обеспечить однородность протекания пластической деформации по толщине стенки, 25 что приводит к формированию неоднородной и нестабильной субэереннойструктуры и снижению длительной прочностиНаиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому изобретению являет 906641ЗО 35 40 50 55 ся способ обработки литых труб изнержавеющих хромоникелевых аустенит-ных сталей, включающий центробежнуюотливку заготовок и горячую деформацию раздачей внутренним давлением 4).Однако существующий способ применительно к трубам из Ге-И 1-Сг жаропрочных сплавов, обеспечивает однородное структурное состояние посечению трубы и не позволяет увеличить длительную прочность по следующим причинам.Прежде всего, указанная деформация по стенке=25-35 пригорячей раздаче Ге-Сг-И 1 жаропрочныхсплавов приводит из-за ограниченного.резерва пластичности к образованиютРещин на внутренней поверхноститруб, что снижает их прочность, какдлительную, так и кратковременную.Кроме того, указанная деформация( Е =25-35) приводит к частичнойдинамической или статической рекристаллизации при высокотемпературномотжиге после раздачи, что также снижает длительную прочность изделий,Цель изобретения - повышение длительной прочности труб из Ге-Ст-И 1жаропрочных сплайов и упрощение технологии.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу производства труб, включающему центробежнуюотливку заготовки и горячую деформацию раздачей внутренним давлением,раздачу производят со степенью деформации по стенке 8-1 б.Горячая раздача труб из Ге-Сх-К 1.жаропрочных сплавов в указанном диапазоне степеней деформации по стенкене приводит к образованию дефектовтипа трещин на внутренней поверхности труб и является достаточной дляформирования однородной полигониэованной субструктуры аустенита по всему сечению стенки трубы. Посколькутакая субструктура образовалась пригорячей деформации, то она отличается высокой стабильностью при болеенизких, чем температура горячей деформации, температурах эксплуатации.Полигонизованная субструктура снижает скорость ползучести на всех стадиях ее развития и приводит к значительному повышению длительной прочности,Раздача с деформацией по стенкеболее 16 для указанных сплавов, необладающих значительным ресурсомпластичности, приводит к образованию терщин в трубах, раздача со степенью деформации менее Ь не обеспечивает Формирование стабильной полигониэованной субструктуры, в металле наблюдаются объемы с литым зерном, не затронутым деформацией.Длительная прочность в последнем случае сказывается на уровне показателей длительной прочности центробежнолитой заготовки.В случае, если горячая раздача центробежнолитой заготовки производится со степенью деформации по стенке 8-16, то время до разрушения при испытаниях на ползучесть Ге-Сг-М 1 жаропрочных сплавов существенно возрастает, на некоторых режимах в 1,5- 2 раза.П р и м е р . Изготовили партию центробежнолитых труб из стали 40 Х 25 Н 20 С 2, являющейся базовой для разработки Сг-И 1 жаропрочных сплавов типа 25-20. Центробежнолитые заготовкй нагревали в газовой камерной печи до 1250-1275 С и подвергали деформации на установке горячей раздачи, в диапазоне степеней деформации 5-20 (по наружному диаметру). После деформации термообработкуне производили. Иикроструктурныйанализ показал следующее:а) при деформации 5-7 в структуре наблюдаются участки литого зерна;б) в диапазоне деформации 8-16наблюдали образование полигонизованной структуры и измельчение избыточной карбидной фазыв) после деформации более 16наблюдали структурную неоднородность,связанную с частичной рекристаллизацией в исходной крупнозернистой матрице. Деформация более 20 приводилак появлению трещин и надрывов навнутренней, наиболее напряженной поверхности заготовок, Испытания надлительную прочность проводили при980 фС и напряжении 2,5 кг/мм.Режимиспытаний был выбран исходя из условий эксплуатации тяжелонагруженныхрадиантных труб термических печей,Степень деформации труб, из которыхбыли отобраны образцы для испытанийдлительной прочности, составляла 12,т.е. была средней в диапазоне деформаций, обеспечивающих оптимальныеструктурные изменения в стали (816),Результаты испытаний длительнойпрочности труб из стали 40 Х 25 Н 20 С 2представлены в таблице,906641 Обработка Режим испытаний Времядо разрушения,ч Температура,Напряжени кг/мментробежноеитье 2,5 Центробежноелитье + горячраздача 8 2 П а н щ и й.с я тем, ния длительной рощения технол дят со тепенью 8-16. разрушения труб при выбвиях испытаний возросло на что, с целью повышепрочности труб и упгии, раздачу производеформации по стенке горячая раздачатруб из жаропрочнытипа 25-20 с дефороляет увеличитьных нагревателей вэксплуатации в 1,3 бретения ормула Ге- ючаюовоквнут- ю Способ произ Сг-Б 1 жаропрочн щий центробежну и горячую дефор ренним давление одства труб их сплавов, вклотливку загоацию раздачейо т л и ч а Составитель А.Минае Редактор Л.филиппова Техред Ж,Кастелевичрректор Н.Сте 463/13 ПодписноЗаказВН а СССРтий11 наб., д, 4/5 Время до раиных усло 30.Таким образом центробежнолитых сталей и сплавов мацией 8-16 поз стойкость радиан жестких условиях раза. е: Результаты испытаний представляю среднее но пяти испытанным образ цам. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Прозоров Л.В. и др. Прессованиеметаллов жидкостью высокого давления.М Машиностроение, 1972.2. Нриданцев М.В. Жаропрочные стареющие сплавы, М., Металлургия,1973.3. Юдин С.Б. и др. Центробежноелитье. М., Машиностроение, 1972.4. Авторское свидетельство СССР9 704997, кл, С 21 П 9/08, 1975. Тираж 853 ИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и откры 3035, Москва, Ж, Раушская