Способ обработки изделий из нержавеющих сталей аустенитного класса

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09) 01) за) С 21 Э 9 08ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Днепропетровский ордена Трудового. Красного Знамени металлургическийинститут(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 336357, кл. С 21 2 9/08, 1969.2. Авторское свидетельство СССРУ 673668, кл. С 23 Г 7/081977.3. Авторское свидетельство СССРУ 836216, кл. С 23 Г 7/26, 1979,4. Патент Великобритании к 1354838,кл. С 7 З, опублик. 1974.(54)(57) 1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙИЗ НЕРЖАВЕКЗЦИХ СТАЛЕЙ АУСТЕНИТНОГОКЛАССА, преимущественно труб, включающий нанесение защитного покрытияи термическую обработку путем нагревадо температуры аустенизации, выдержкии охлаждения на воздухе, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью снижения склонности к межкристаллитной коррозии и упрощения процесса обработки, нанесение защитного покрытия проводят обработкой в хромсодержащем растворе, нагрев .и выдержку ведут в окислительной среде с коэффициентом избытка воздуха 1,0-1,2 в течение 10-30 мин.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нанесение защитного покрытия осуществляют при 70- 100 С в течение 60-90 мин в раствореосостава, г/л:Серная кислота 600-800Хромовый ангидрид 50-150Вода До 1 л3. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с. я тем, что нанесение защит- Св ного покрытия осуществляют при 70- 100 .С в течение 60-90 мин в растворе аОсостава, г/л:Серная кислота 800-900Бихромат калия 15-30Вода До 1 л4. Способ по п. 1, о т л и н аю щ и й с я тем, что нагрев и выдержку ведут при 950-1050 С.1 11319Изобретение относится к способу обработки изделий (преимущественно труб) из нержавеющих сталей аустенитного класса а именно обезуглерожиЭвающей термической обработке, снижающей склонность стали к межкристаллитной коррозии (МКК), а также нанесению защитного покрытия (путем совмещения процессов обеэжиривания, травления, оксидирования труб) перед 10 высокотемпературньпг нагревом в окислительной атмосфере газовых печей.Известен способ термической обработки труб из нержавеющей стали, включающий нагрев, выдержку и ох лаждение в вакууме, в котором с целью сокращения продолжительности обработки и снижения углерода в стали в процессе термической обработки при динамически устойчивом вакууме осу ществляют нормированное натекание восстановительной обезуглероживающейсреды 1 .Недостатками способа являются необходимость использования дорого стоящего вакуумного оборудования, ведение процесса требует высокой точности выполнения технологии. Процесс обработки,в вакууме длительный и вся операция протекает в -течение24 ч.Известно применение раствора для одновременного обеэжиривания, травления и фосфатирования металлической поверхности, содержащего окись цинка,35 азотную и фосфорную кислоты, моющее средство, галловую кислоту и азотно-кислое железо 2.Недостатком применения указанного раствора является сложнаятехнология приготовления Ьосфатирующего раствора.Кроме того, поверхность изделия, обработанного таким раствором, облацает низкой коррозионной стойкостью.Применение раствора позволяет проводить одновременное обезжиривание, . травление, фосфатирование, однако образующиеся фосфатные пленки не выполняют роли жаростойкого покрытия при последующей термической обработ О ке.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ обезуглероживания, включающий нагрев 55 до 700-950 С на воздухе, в вакууме0или в защитном газе и выдержку в течение 2"5 ч при этой температуре. Перед нагревом стальные изделия покрывают соединениями щелочных или щелочноземельных металлов 3 .Недостатками известного способа являются длительность процесса обезуглероживания и значительный угар металла при отжиге в вакуумной печи а также трудности связанные с созда 3нием герметизации при обработке в вакууме или защитном газе. Степень обезуглероживания при обработке в вакууме или защитном газе обусловлена только окислительным потенциалом предварительно нанесенной оксидной пленки, который в процессе обезуглероживания быстро падает. Перед операцией покрытия изделия соединениями металлов необходимо тщательно подготавливать поверхность (обезжиривать, травить), что связано с определенными материальными и трудовыми затратами.Известно применение раствора для нанесения покрытия для оксидирования стали, содержащего серную кислоту, КТО, МНОГО, соединения шестивалентного хрома (преимущественно К Сг 07)2 . 2 железо и сернокислое и в качестве комплексообразователя аммоний сернокислый 41.Недостатками применения известногораствора являются решение только одной задачи оксидирования поверхности стальных изделий с обязательным предварительным обезжириванием и травлением: раствор, применяемый для нанесения Сг-содержащей оксидной пленки, является многокомпонентным, что приводит к сложности его составления в производственных условиях; наличие железа сернокислого и аммония сернокислого значительно уменьшает относительное содержание калия двуххромовокислого, что является причиной относительно низкого содержания хрома в оксидной пленке; относительно низкая жаростойкость оксидной пленки. Цель изобретения - снижение склонности к межкристаллитной коррозии и упрощение процесса обработки.Упрощение процесса обработки достигается за счет одновременного обезжиривания, травления и оксидирования.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки изделий иэ нержавеющих сталей аусте,."10 911 4только хром самой стали, что приводит к значительному снижению коррозионной стойкости нержавеющей стали. Хромовый ангидрид в раствор вводится в пределах 50-150 г. При содержании хромового ангидрида в растворе ниже 50 г наблюдается значительное увеличение времени суммарного процессаобезжиривания, травления, оксидирования. Добавка хромового ангидрида более 150 г нецелесообразна, так как увеличение концентрации добавки существенно не уменьшает времени про-цесса.Обработку металлов в растворе осуществляют лри концентрации Н 50 600-800 г. При содержании серной кислоты в растворе ниже 600 г наблюпается значительное чвеличениевоемени процесса. Добавка серной кислоты более 800 г непелесообоазнатак как чвеличение конпентрапии побавки не чменьшает время поопесса.Бихоомат калия в раствор ввопится в пределах 15-30 г. При содержаниибихромата калия в растворе ниже 15 г наблюдается значительное увеличениевремени суммарного процесса обезжиривания, травления, оксидирования,Добавка бихромата калия более 30 г нецелесообразна так как увеличение концентрации добавки существенно не уменьшает времени процесса.Обезжиривание, травление, оксидирование образцов производят одним из предлагаемых растворов, в одном и том же реакционном сосудепри 70- 100 С, в течение 60-90 мин.ОНеобходимость нижнего температурногопредела обусловлена тем, что при температуре ниже 10 С процессыообезжиривания, травления, оксидирования идут медленновремя технологического цикла увеличивается,Необходимость верхнего температурного предела обусловлена тем, что при температуре более 100 С продукты0окисления прокатной смазки плотнымслоем прикрывают поверхность, снижая1доступ реакционного раствора к ме- .Нижний временной препел необхопим потому что при времени менее 60 мин не успевают полностью пройти совмещенные процессы обезжиривания, травления, оксидирования.Верхний временной предел необходим потому, что при времени более 90 минСодержание компонентов, г/л, в составах растворов Компоненты 23 4(прототип) 700 Хромовый ангидрид 50 70 Калий двухромовокислый 70 23 30 15 Калий азотно-кислый Марганецсернокислый 10 Аммонийсернокислый 80 Железо сернокислое окисное 10 5 1131развиваются процессы разрушения ранеесоэпанной окисной пленки.П р и м е р. Проводили обработкутруб диаметром 20 мм с толщиной стенки 1,2 мм из стали 12 Х 18 Н 10 Т,51 Х 18 Н 9 Т, 08 Х 18 Н 10 Т по способу-прототипу и по предлагаемому способу снанесением защитного покрытия в растворах предлагаемых составов (их вариантах).1 ОСоставы растворов приведены втабл. 1.Термическую обработку проводили)за счет сгорания природного .газа втоке воздуха с коэффициентом избыткавоздуха 1,1, помещали пакет труб,с предварительно подготовленной ввыше описанных растворах (их вариантах) поверхностью и выдерживают втечение 20 мин. Трубы извлекали изпечи,и подвергали естественномуохлаждению на воздухе. 25Результаты обработки приведеныв табл. 2,Как видно из табл. 2 изобретениеобеспечивает снижение склонностик МКК за счет уменьшения содержания Серная кислота 550 600 911 6углерода в сталях (в 3-4 раза), при чем высокая эффективность процесса обеэуглероживания выражается в сокращении времени его проведения (в 10-15 раз); простоту по аппаратурному оформлению за счет замены дорогостоящего вакуумного термического оборудования простыми газовыми печами с .окислительной атмосферой; упрощение процесса подготовки поверхности труб за счет совмещения процессов обезжиривания, травления и оксидирования, при этом совмещение дает экономию времени до 303 только в ходе выполнения основных операций, обеспечивает минимальное количество стравливаемого металла при травлении недефицитными реактивами и обеспечивает высокое содержание хрома (на 20 Х выше по сравнению с прототипом) в оксидной пленке.Предлагаемый способ может найти применение при производстве изделий иэ нержавеющих сталей, в которых при термообработке необходимо понижать содержание углерода с целью предотвращения склонности к МКК, а также с целью исправления, брака по МКК изделий, изготовленных с применением менее эффективной технологии.Таблица 1 800 800 850 900Ю С 3 1 С 3 х ф фх 0 ф о о о е Ы Ф д х о О 3 О 1 1 1 1 1 1 .1 н Ь и 1 У Э Ы н о 3 О 30 о 0 о В 1 о а 5 ьб 3 О ЦЯЭ 1 ь х И 1 11 1 1ф й о1 1 1 11 д а 0холйжЭНЗОхохноахцх 3 бхИ Н Х Р Ххфоехйф 3 АФ Мф Х Д Х 3; Офеод эо й н о.э 3 3",Э Ьф ф Х 3 Ь3 34 Х Х Ц О)ф 3 Х 3 б 3 Ов фэо.оэ ф о1 О ХОХЭО Э 0 И О 0.Нхх ц эД Н 3 С 3 Й Х Ф фХООЛЕ;т 3ЕЗО Х 0 ОфИФВДФРИЭ Р, й Ц Х Июфэф ооо 33 нхфа1 1ф С Х 1Г Л 1,С. Р.тоХ хф ИОех Афвосхемх ох о -кцхЗби Н ф 3ффэеоооф 6 й Х 3 О Р 3 ф 3 Кййк1 Л ф й