Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Сьогодні найбільш поширена і використовується для виготовлення труб - нержавіюча сталь 12х18н10т, це титановмістних нержавіюча сталь аустенітного типу. Хімічний сплав стали позначений ГОСТом 5632 72 нержавіючих видів сталі аустенітного типу.
Характеристики стали і труб 12х18н10т
Оптимальною термообробкою для цих сталей вважається гарт 1050-1080 градусів з використанням води, після проходження загартування механічні показники характеризуються максимальною еластичністю і в'язкістю, задовільною твердістю і міцністю. Основні переваги нержавіючої сталі і труб 12х18н10т, це:
- висока ударна в'язкість;
- відмінна пластичність.
Аустенітні нержавіючі метали застосовують як жаростійкі при експлуатації в температурах до 600С. Головні легуючі елементи, це CrNi. Однофазні стали стійкі по структурі однорідного аустеніту з невеликою кількістю карбідів титану (для попередження корозії між кристалами, цей сплав виходить після гарту з температурою 1050-1080С). Метали аустенитно-феритного і аустенітного типу мають досить невисокий поріг міцності (710-860 МПа).
Стійка до корозії хромонікелева сталь з різним ступенем зміцнення застосовується при необхідності комбінації з високими пружними і міцності металу, що знаходиться в середніх умовах агресивності (наприклад, труби 12х18н10т встановлюють на кузова пасажирських вагонів, транспортерні стрічки, відрізні круги для надтвердих матеріалів, діафрагми компресорів дихальних пристроїв і так далі).
Головні споживчі якості - це відносне подовження і межа міцності стали, регламентуються з певним ступенем наближеності, а довідкові матеріали не враховують упрочняемості стали конкретного хімічного сплаву і технологічних даних попередньої обробки.
Труби 12Х18Н10Т рекомендовані для спорудження зварних виробів, для експлуатації в розведених розчинах фосфорної, оцтової, азотної кислот, розчинах солей і лугів і інших місцях, які працюють під тиском з температурою 197-600С.
Вплив легуючих елементів на склад сталі і труб 12Х18Н10Т
Сталь 12Х18Н10Т є аустенитной. Після попередньої термообробки, яка складається з гарту при 1050С з водяним охолодженням, метал отримує структуру розчину. Ця сталь не терпить якихось перетворень при розігріванні під гарячу пластичну деформацію і при охолодженні до -196С. Під час тривалих витримок з інтервалом 440 - 640с відбувається утворення карбідів хрому складу Cr23C6, це викликає утворення схильності металу до міжкристалітної корозії з коротким інкубаційним часом при 640с і дорівнює 7-9 годин (тестувалася в киплячій 60% -ної азотної кислоти, 3 цикли по дві доби).
легування хромом
Хром, кількість якого в стали знаходиться 18-20%, являє головний елемент, який забезпечує здатність металу до пасивації і підвищує її високу стійкість до корозії.
легування нікелем
Нікель. Легування цим металом збільшує g-область і при певній кількості (9-13%) призводить до перетворення стали з аустенітної структурою, тобто, переводить метал в аустенитную групу, а це має принципове значення, тому що дає можливість об'єднувати відмінну технологічність металу з унікальним комплексом експлуатаційних властивостей. Ці стали мають такі переваги:
зварюються без охрупчивания зон біля швів. Вплив нікелю на стійкість до корозії в стали такого класу полягає в тому, що він, маючи високий опір впливу кислот, повідомляє дане властивість металу;- відмінно прокочуються в холодному і гарячому станах;
- мають підвищену, на відміну від феритних металів, корозійну стійкість у великій кількості агресивних речовин, в числі яких сірчана кислота і деякі інші кислоти.
легування вуглецем
При змісті 0, 10% вуглецю метал має при температурі понад 900С абсолютно аустенитную структуру, це пояснюється підвищеним аустенітообразующім дією вуглецю. Пропорція концентрацій нікелю та хрому надає особливий вплив на нормалізацію аустеніту під час охолодження температури обробки на затверділий розчин.
Крім впливу головних елементів, потрібно також враховувати наявність в стали алюмінію, титану і кремнію, які сприяють появі фериту.
легування титаном
Введенням титану забирається схильність до корозії між кристалами, так як він сильний карбидообразующих метал. Він під час кристалізації пов'язує вуглець в міцний карбід TiC, тому не допускає можливість появи карбідів хрому і зниження його кількості в аустените.
легування кремнієм
Кількість кремнію не більше 0, 8%. Він, дегазіруя сталь, збільшує щільність злитка. Кремній покращує міцність стали, при цьому значно підвищується грань плинності. Але відбувається певне зниження еластичності, що ускладнює холодну прокатку стали для марки труб 12Х18Н10Т.
легування сірої
Сірка має необмежену розчинність в рідкому металі і обмежену розчинність в застиглому металі. При кристалізації металу по контуру зерен утворюються застигають в самому кінці сульфіди заліза. Залізо і його сульфіди створюють низькоплавких евтектики, яка при наявності кисню розплавляється при ще більш знижених температурах.
Межзеренного шари фази, збагачені сіркою, під час нагрівання стали перед куванням або прокаткою розм'якшуються і метал втрачає свої характеристики, починає руйнування стали. Кількість сірки в стали необхідно не більше 0, 02%.
легування фосфором
Фосфор негативно впливає на механічні характеристики стали. При кристалізації з'являється сильна первинна ізоляція. Знаходяться в межзеренного просторі тендітні шари, збагачені фосфором, знижують пластичні властивості стали, тим більше, при низьких температурах. Допустима кількість фосфору не більш 0, 045%. У цьому випадку це дуже критично, так як сталь і труби 12Х18Н10Т застосовуються в кріогенної техніки.
Будь-метал в твердому і рідкому стані містить певну кількість кисню, азоту та водню, які є шкідливими домішками.
Кількість кисню залежить від кількості вуглецю. При кристалізації в виливницях відбувається і навіть деколи підвищується реакція вуглецю з киснем. Що викликає поява СО, метал виходить тендітним, з порами газу, непридатний для експлуатації. Злиток хорошої якості можна отримати при зниженні кількості розчиненого в металі кисню до 0, 03%.
Водень в металеву ванну додається шихтових матеріалів, проходить з пічної атмосфери, при цьому вирішальний вплив робить вологість раскислителей, феросплавів, окислювачів і шлакообразующих. При кристалізації розчинність водню знижується, він перетворюється в матковий розчин, створюючи високу зональну ликвацию в металі. Виділення водню виходить в дефектні місця решітки і порожнечі стали, він молекулярізуется. Під час прокатки труб 12Х18Н10Т біля мікрооб'ємів з'являється велика напружений стан через підвищеного тиску водню, це викликає сильне зниження еластичності матеріалу. Ймовірно поява розривів флокенов. Кількість водню має бути більш 0, 0004%.
Під час кристалізації, при відсутності елементів, які утворюють нітриди при підвищених температурах (в цій стали знаходиться Ti), після появи γ-Fe відбувається утворення азоту з розчину в формі включень. Дане виділення може проходити довгий час, викликаючи охрупчивание (старіння) стали. Тим більше шкідливо зниження властивостей металу і труб 12Х18Н10Т, де багато азоту, під час експлуатації при знижених температурах.
Способи зміцнення стали і труб 12Х18Н10Т
Одним з варіантів зміцнення сталі і сортового прокату труб 12Х18Н10Т є високотемпературна термічна обробка (ВТМО). Можливості ущільнення за допомогою ВТМО тестували на комбінованому напівбезперервна стані 360. Труби 12Х18Н10Т (10х10 см, розміром 2, 6-5 м.) Розігрівали в методичної печі до 1140-1210С і тримали при цій температурі кілька годин.
Прокатку труби 12Х18Н10Т робили за стандартною технологією; готові прути перетином 35 мм запускали в гартівні ванни, заповнені проточною водою, в якій вони охолоджувалися нижче 90С. Найбільшу міцність мав прокат, піддавався ВТМО під час найменших температурах деформації і часовому проміжку від завершення прокатки до гарту.
Таким чином, при ВТМО межа плинності металу підвищився на 50-65%, на відміну з його рівнем після простий термообробки і в 1, 8-2, 3 рази на відміну від ГОСТ-5949 75. При цьому пластичні характеристики зменшилися несуттєво і залишилися на допустимому рівні.
Сталь 12Х18Н10Т ущільнюється більше, ніж її аналог 08Х18Н10Т, але разупрочнение за ступенем підвищення температури збільшується в більшому ступені в результаті зниження стійкості металу проти разупрочнения при високому вмісті вуглецю. Високотемпературні короткочасні тестування довели, що більш високий ступінь міцності термомеханически ущільненого прокату труб 12Х18Н10Т, при кімнатній температурі, зберігається і при високих температурах.
Нержавіючі хромонікелеві метали і труби 12Х18Н10Т застосовуються для зварювальних конструкцій в кріогенної техніки з температурою не більше -268С, для реакційного, теплообмінного і ємнісного обладнання, в тому числі для водопроводів і паронагревателей підвищеного тиску з температурою роботи до 600С, для колекторів вихлопних систем, муфелей, елементів пічної апаратури. Максимальна температура використання жаростійких трубопрокату з цих сталей в протягом 10000 годин становить 800С, температура початку активного окалинообразования становить 850С. При постійній роботі метал стійкий проти окислення в атмосфері продуктів горіння палива при температурах менше 900С і в умовах теплозмін менш 800С.
Область використання стали і труб 12х18н10т
Сталь і труби 12х18н10т використовуються для виробництва деталей, які здатні зберігати свої властивості при температурі до 600С. Ці деталі застосовують в зварювальних агрегатах, посудинах, які працюють з азотною кислотою і іншими окисними речовинами, визначеними органічними розчинниками і кислотами, в атмосферних умовах і так далі. Труби 12Х18Н10Т застосовуються в:
Харчової промисловості;- В будівництві;
- У нафтохімічній галузі;
- У медичному обладнанні;
- У машинобудуванні;
- В автомобілебудуванні.
Труби з нержавіючої сталі не мають жодного недоліку, крім, мабуть, трохи вищу ціну, на відміну від труб, виготовлених зі швами. Але нержавіюча труба це, в першу чергу, надійність і міцність конструкції, де вона застосовується, а також підвищена опірність негативним впливам і відмінна стійкість до корозійних процесів. Для всіх цих виробів обов'язково створено ГОСТ сортаменту трубопрокату, і його дотримуються всі виробники цих труб.