Спосіб реставрації труб з міді та її сплавів

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано при реставрации отслуживших ресурс службы в теплообменных агрегатах труб из меди и ее сплавов, коэффициент питтингообразования которых не превышает 0,1. Эксплуатация труб из меди и ее сплавов в указанных агрегатах происходит в среде, состоящей из воды и водяного пара. Известно, что в естественной и технической воде имеются примеси, сильно влияющие на процесс возникновения питтинговой коррозии, такие как хлор, кислород, ионы железа, ртути. Загрязнение поверхности труб сильно повышает ее гетерогенность, что облегчает возникновение концентрационных неоднородностей и микротрещин, увеличивая тем самым склонность к локальной питтинговой коррозии. Кроме того, медные трубы для контуров охлаждения изготавливают в твердом нагартованном состоянии для исключения умягчения металла, приводящего к продольному растяжению и провисанию труб. Однако трубы, находясь в нагартованном состоянии, имеют существенно измененную дислокационную субструктуру. В местах локальной активации напряженного металла группировки дислокаций оказывают давление на естественную оксидную пленку, нарушая пассивность ее в точках выхода, являющихся локальными микроконцентраторами растворения незащищенного металла. Таким образом, нагартованное состояние материала является фактором, активно влияющим на стадию зарождения питтингов, степень развития которых не исключает случаев сквозного питтинга - перфорации труб. Отслужившие свой ресурс трубы, подверженные питтинповой коррозии, могут быть реставрированы. Известен способ реставрации труб из цветных металлов, включающий удаление поверхностного слоя путем струйной обработки их поверхности, в том числе пескоструйной и дробеструйной [1]. Обработанная таким образом поверхность труб становится чистой и гладкой. При использовании данного способа для реставрации нагартованных медных труб применяемые при струйной обработке частицы материала вызывают уплотнение поверхности и возникновение в ней сжимающих напряжений, которые, взаимодействуя с полями упругих напряжений, уже имевших место до реставрации, увеличивают напряженное состояние поверхности и, следовательно, - склонность к коррозии. Задачей изобретения является создание способа реставрации труб из меди и ее сплавов, обеспечивающего повышение их качества за счет улучшения состояния поверхности при одновременном снятии ее перенапряжений, что способствует стойкости к локальной питтинговой коррозии при дальнейшей эксплуатации. Эта задача решена тем, что в способе реставрации труб из меди и ее сплавов, включающем удаление поверхностного слоя металла, трубу подвергают дополнительной обработке, согласно которой сначала производят отжиг, а затем холодную деформацию, причем отжиг трубы осуществляют при температуре, определяемой из выражения где Τ - температура отжига, °С; μ - коэффициент вытяжки металла при холодной деформации; К - коэффициент питтингообразования груб, подвергаемых реставрации; С и Д - коэффициенты, определенные экспериментально и равные; С ' 1000°С; Д = 0,35, холодную многопроходную деформацию производят с общей вытяжкой 1,8-3,4, а удаление поверхностного слоя осуществляют выравнивающей химобработкой перед холодной деформацией. Отличие предлагаемого способа от прототипа заключается в проведении дополнительной обработки и в замене при удалении поверхностного слоя струйной механической обработки поверхности на ее химобработку. Техническим результатом от применения предлагаемого способа является повышение стойкости металла труб к питтинговой коррозии за счет повышения качества поверхности путем удаления дефектного поверхностного слоя металла при одновременном снятии перенапряжения поверхности. Это связано с тем, что предлагаемый способ реставрации труб предусматривает проведение окислительного нагрева с охлаждением в воду, в процессе которого устраняется хрупкая оксидная пленка с загпязнениями, затем выравнивающее травление удаляет дефектный поверхностный слой материала, дальнейшая холодная пластическая деформация сглаживает оставшиеся поверхностные повреждения в результате пластического течения металла. Указанное существенно повышает гомогенность поверхности при одновременном устранении перенапряжений поверхности и обеспечивает стойкость труб к локальной коррозии при дальнейшей эксплуатации. Технический результат обеспечивается, если в качестве заготовки используют трубы с коэффициентом питтингообразования (отношение максимальной глубины питтинга к минимальному значению толщины стенки) не более 0,1. Коэффициент питтингообразования определяется металлографическим методом на поперечных микрошлифах. Дополнительными исследованиями установлено, что при коэффициенте питтингообразоваиия не более 0,1 после выравнивающего травления и последующей холодной деформации дефекты на поверхности отсутствуют. При этом, чем больше коэффициент питтингообразования, тем большую степень деформации (коэффициент вытяжки) применяют при холодном переделе, причем деформация по стенке больше, чем по диаметру. В указанном математическом выражении с помощью коэффициентов экспериментально установлена зависимость между основными параметрами процесса реставрации и показателем, характеризующим степень подверженности питтинговой коррозии реставрируемых труб, т.е. заложена взаимосвязь исходных данных и параметров ведения самого процесса реставрации. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Трубы, отслужившие свой срок, подвергают металлографическому контролю, определяя на поперечных микрошлифах отношение максимальной глубины питтинга к минимальному значению толщины стенки, т.е. коэффициент питтингообразования. Отбирают трубы, у которых коэффициент питтингообразования не превышает 0,1 и формируют пакеты с различным значением коэффициента. Пакеты труб подвергают нагреву до температуры, определенной в каждом конкретном случае в зависимости от коэффициента питтингообразования и суммарной вытяжки при холодной деформации. После выравнивающей химобработки осуществляют или одно, или многопроходную холодную деформацию на станах ХПТ, ХПТР, ХПТПВ, или волочильных станах с суммарным коэффициентом вытяжки 1,8-3,4. Например, в качестве заготовки были использованы трубы из медно-никелевого сплава МНЖ-5-1 размером 28x1,5 мм, отслужившие ресурс работы и имеющие коэффициент питтингообразования 0,085. Холодный передел производили в два прохода - один на волочильном стане, другой на стане ХПТПВ с суммарным коэффициентом вытяжки 2,65. Нагрев перед деформацией производили до температуры, определенной из предлагаемого выражения Τ = 1000°С (0,085 · 2,65 + 0,35) - 575°С. Удаление дефектного поверхностного слоя металла производили выравнивающей химобработкой перед деформацией по схеме: состав раствора (% по массе) - азотная кислота 20-30, уксусная кислота 30-40, фосфорная кислота 40, температура раствора 25-40°С и в 25% растворе серной кислоты при температуре 2540°С. Опробованы технологические схемы с другими коэффициентами питтингообразования реставрируемых труб из того же сплава и другими параметрами процесса реставрации. Так, при К = 0,1 и μ = 3,4 температура нагрева труб перед деформацией составляет 690°С, а при К = 0,05 и μ= 1,9 температура нагрева составляет 445°С. Реставрируемые трубы были подвергнуты испытаниям на бортование по ГОСТ 8693-58, на раздачу по ГОСТ 8694-75, пневмоиспытаниям. Результаты сравнительных испытаний труб, изготовленных по известному и предлагаемому способам, приведены в таблице. Как видно из таблицы, во всех случаях, в том числе и при изготовлении по известному способу, трубы после пневмоиспытаний признаны годными. Однако трубы, отреставрированные предлагаемым способом (поз. 1, 2, 3 таблицы) показали отсутствие дефектов поверхности (надрывов и трещин) при испытании на раздачу и бортование по сравнению с трубами, отреставрированными известным способом (поз. 4 таблицы). Отсутствие дефектов поверхности при испытании позволяет повысить их срок службы при эксплуатации в 1,5 раза по сравнению с трубами, отреставрированными по известному способу.