Cтраница 4
Образцы были вырезаны из горячекатаных труб с наружным диаметром 220 мм и толщиной стенки 12 мм и подвергнуты двум видам термической обработки. Были определены релаксационные характеристики стали при 700 С, изменение скоростей ползучести от напряжения, длительная прочность ( рис. 180) и структурные изменения в процессе испытания. Как видно из приведенных на рис. 180 данных, применение стабилизирующего отжига несколько улучшило длительную прочность при 550 С; при 600 и 650 С длительная прочность стабилизированной и нестабилизированной стали примерно одинаковая. [46]
В зависимости от содержания в структуре стали обеих фаз появление склонности к межкристаллитной коррозии происходит при различных условиях. У плавок, которые содержат больше аустенита ( - 70 %), склонность к межкристаллитной коррозии появляется после выдержки при критических температурах, как и у аустенитных сталей. Наоборот, у сталей с содержанием аустенита в структуре меньше 50 % склонность к межкристаллитной коррозии возникает после охлаждения с более высоких температур ( от 1100 до 1300 С), как у ферритных сталей. У аустенитных нестабилизированных сталей склонность к межкристаллитной коррозии появляется практически после очень короткой сенсибилизации, у двухфазных сталей она подавлена, а у ферритных сталей практически исчезает. У стабилизированных аустенитных сталей склонность к межкристаллитной коррозии появляется приблизительно после 100-часового отжига при 500 С, а с ростом содержания феррита влияние сенсибилизации исчезает. [47]
При кислородно-флюсовой резке не исключена возможность появления дефектов, снижающих механическую прочность материала. При кислородно-флюсовой резке изменяется структура металла кромки, а поверхностный слой металла у кромки реза обедняется легирующими элементами. Такие дефекты не имеют существенного значения, если кромка, полученная при резке нержавеющей стабилизированной хромоникелевой стали, предназначена для сварки. В этом случае предполагается, что во время сварки металл, примыкающий к поверхности реза, будет расплавлен, и образованная резкой зона термического влияния практически не повлияет на механические и коррозионные свойства сварного соединения. В случае обработки нестабилизированной стали, как показал опыт ряда заводов, резку следует сопровождать интенсивным охлаждением кромки водой ( расход воды при этом должен составлять около 0 06 л / мин на 1 мм толщины разрезаемой стали), так как в этом случае уменьшается время нахождения металла при критической температуре, что предотвращает выпадение карбидов хрома или, по крайней мере, уменьшает опасность образования межкристаллитной коррозии. [48]
Анодное растворение участка, на котором развивается ножевая коррозия, объясняется тем, что в результате влияния термического цикла сварки, выросшие новые зерна, их кристаллические решетки пересыщены инородными атомами ( титана, углерода), перешедшими из растворившейся карбидной фазы ( см. рис. 58 66), а также дислокациями, вакансиями и другими структурными несовершенствами. Переход в v-решетку свободных атомов титана, ниобия и углерода способствует снижению потенциала стали. Эти явления приводят к росту внутренней энергии в металле околошовной зоны и, следовательно, к снижению его коррозионной стойкости. Последнее обстоятельство вызывает возрастание электрохимической активности металла зоны сплавления и приведет к высокой локальной коррозии на этом участке. На сварных образцах нестабилизированной стали 08Х18Н10 ( см. рис. 45) насыщение титаном металла в зоне сплавления отсутствует, и поэтому этот участок не является анодным по отношению к остальным участкам сварного соединения и не подвержен локальной ножевой коррозии. [49]
В зарубежной практике часто после первого травления в серной кислоте или в серной кислоте с поваренной солью применяют травление в растворе азотной кислоты с добавкой 1 - 3 % - ной плавиковой кислоты при 50 - 60 С. Чем больше в растворе окисляющей азотной кислоты, тем медленнее действует травильный раствор. Азотная кислота в данном случае является ингибитором плавиковой кислоты и способствует более равномерному травлению. Кислотные растворы действуют не только на окалину, но и на металл, поэтому необходимо следить за тем, чтобы перед травлением металл не имел склонности к межкристаллитной коррозии и был однороден по коррозионной стойкости. В случае термической обработки нестабилизированных сталей типа 18 - 8 и др. необходимо следить за. [50]
Таким образом, установлено, что межкристаллитная и ножевая коррозия в 65 % - ной азотной кислоте имеет место только в том случае, если в металле существует по границам зерен непрерывная цепочка карбидных частиц. Следовательно, не только частицы карбидов обладали высокой растворимостью, но и металл, прилегающий к ним, обладал меньшей коррозионной стойкостью и растворялся быстрее, чем на участках, достаточно удаленных от частиц. При высокой плотности частиц на границах растравленные зоны замыкаются между собой, создавая сплошную зону прокорродировавшего металла. Аналогичное явление наблюдается и на нестабилизированных сталях типа 18 Сг-10 Ni. [51]
Имеется два метода термической обработки для предупреждения МКК - закалка, обеспечивающая полное растворение карбидов хрома или уменьшение влияния сегрегирующих примесей и стабилизирующий отжиг. Для большинства аустенитных сталей обычно принят режим закалки, состоящий в быстром охлаждении ( в воде или на воздухе) после нагрева при 1020 - 1060 С. Наиболее эффективен стабилизирующий отжиг для сталей с титаном или ниобием. В этом случае в процессе стабилизирующего отжига происходит более полное связывание углерода стабилизирующими добавками, а также образование крупных разобщенных карбидов хрома. При последующем провоцирующем нагреве не происходит опасное образование пограничных карбидов и МКК отсутствует. Стабилизирующий отжиг применим для повышения стойкости против МКК и нестабилизированных сталей, однако полное устранение склонности к МКК. Следует иметь в виду, что при стабилизирующем отжиге могут повышаться прочностные свойства и снижаться пластичность стали, а также могут образовываться избыточные фазы ( например, cr - фаза), снижающие стойкость, особенно в окислительных средах. [52]
Аустенитные стали обладают пониженной температурой плавления ( 1400 С), более низкой теплопроводностью и высоким коэффициентом линейного расширения, чем углеродистые стали. Поэтому при сварке этих сталей расплавление идет быстрее с большим перепадом температуры от сварного шва к основному металлу. Нестабилизированные титаном или ниобием стали типа 18 - 8 ( ООХ18Н10, ОХ18Н10, Х18Н9, 2X18Н9) при сварке приобретают склонность к межкристаллитной коррозии и тем больше, чем выше содержание углерода ( гл. Стабилизированные стали не склонны или в значительно меньшей степени склонны к межкристаллитной коррозии, но при повышенном содержании углерода они могут приобретать склонность к поражению ножевой коррозией в концентрированной азотной кислоте ( гл. Все это необходимо учитывать и особенно следить за скоростями сварки и охлаждения при сварке сталей первой группы. В тех случаях, когда требуется особо высокая коррозионная стойкость, сварные изделия из нестабилизированных сталей следует подвергать закалке с 1050 - 1150 С с последующим быстрым охлаждением. Когда такая термическая обработка исключается, следует применять сталь 18 - 8 с очень низким содержанием углерода ( 0 05 или 0 03 % С) или стабилизированные стали. [53]
В области температур 1100 - 850 С выделение карбидных частиц протекает за счет уже имеющихся на границах зерен сегрегации. Вклад в этот процесс внешней диффузии незначителен. Карбидные выделения в этом случае имеют форму дендритных лепестков сложной разветвленной конфигурации. Карбиды дендритной формы образуются при наличии в матрице высокой местной плотности атомов карбидообразователей, например титана и. Образование их протекает с большими скоростями при отсутствии сколько-нибудь заметного влияния диффузии из прилегающих к карбиду слоев матрицы. Поэтому в стали 12Х18Н10Т на высокотемпературных сегрегациях в первую очередь выпадают карбиды TiC, а в нестабилизированных сталях - карбиды типа Мб2зСе в низкотемпературных сегрегациях. С), то карбиды титана имеют правильную геометрическую форму. [54]
Из производственной практики известно, что подготовка кромок листов из нержавеющих сталей в основном осуществляется механической резкой на станках и кислородно-флюсовой резкой. При этих способах не исключена возможность появления дефектов на подготовленных кромках, снижающих механическую прочность материала. При механической резке грубый рез может быть получен из-за вибрации резца. При кислородно-флюсовой резке имеет место изменение структуры металла кромки, а поверхностный слой металла у кромки реза, как было ранее установлено, обедняется легирующими элементами. Такие дефекты не имеют существенного значения, если кромка, полученная при резке нержавеющей стабилизированной хромоникелевой стали, предназначена под сварку. В этом случае предполагается, что во время сварки металл, примыкающий к поверхности реза, будет расплавлен, и, образованная резкой, зона термического влияния практически не повлияет на механические и коррозийные свойства сварного соединения. В случае обработки нестабилизированной стали, как показал опыт ряда заводов, резку следует сопровождать интенсивным охлаждением кромки водой, так как в этом случае уменьшается время нахождения металла при критической температуре, чем предотвращается выпадение карбидов хрома или, по крайней мере, уменьшается опасность образования межкристаллитной коррозии. Однако в обоих случаях для удаления слоя металла, обедненного легирующими элементами, кромка после резки должна быть зачищена абразивным кругом. [55]