Спосіб обробки виробів із нержавіючих сталей аустенітного класу

1, СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ АУСТЕНИТНОГО КЛАССА, преимущественно труб, включающий нанесение защитного покрытия и термическую обработку путем нагрева до температуры аустонизации, выдержки и охлаждения на воздухе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения склонности к межкрис-таллитной 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 70100 С Е течение 60-90 мин в растворе состава, г/л: Серная кислота 600-800 Хромовый ангидрид 50-150 Вода До 1 л 3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю ш. и й с я тем, что нанесение защитного покрытия осуществляют при 70100 С в течение 60-90 мин в растворе s состава, г/л: 800-900 Серная кислота Бихромат калия , 15-30 Вода До 1 л . 4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что нагрев и выдержку ведут при 950-1О50°С. 1 1131 911 2 Перед нагревом стальные изделия Изобретение относится к способу покрывают соединениями щелочных или обработки изделий (преимущественно щелочноземельных металлов [3J . труб) из нержавеющих сталей аустенитного класса, а именно обезуглерожиНедостатками известного способа вающей термической обработке, сни5 являются длительность процесса обезжающей склонность стали к межкриуглероживания и значительный угар сталлитной коррозии (МКК), а также металла при огжиге в вакуумной печи, нанесению защитного покрытия (путем а также трудности, связанные с создасовмещения процессов обезжиривания, нием герметизации при обработке в травления, оксидирования труб) перед 1Q вакууме или защитном газе. Степень высокотемпературным нагревом в окисобезуглероживания пои обработке в лительной атмосфере газовых печей. вакууме или защитном газе обусловлена только окислительным потенциаИзвестен способ термической облом предварительно нанесенной оксидработки труб из нержавеющей стали, ной пленки, который в процессе обевключающий нагрев, выдержку и ох15 зуглероживяния быстрп падает. Перед лаждение в вакууме, в котором с целью операцией покрытия изделия соединесокращения продолжительности обработниями металлов необходимо тщательно ки и снижения углерода в стали в подготавливать поверхность (обезпроцессе термической обработки при динамически устойчивом вакууме осу- 20 жиривать, травить), что связано с определенными материальными и трудоществляют нормированное натекание выми затратами. восстановительной обезуглероживающей среды [ij. Известно применение раствора для нанесения покрытия для оксидирования Недостатками способа являются необходимость использования дорого- 25 стали, содержащего серную кислоту, KNO^, МцбО^, соединения шестивалентстоящего вакуумного оборудования, ного хрома (преимущественно К ? Сг„0 7 ) ведение процесса требует высокой железо и сернокислое и в качестве точности выполнения технологии. Прокомплексообразователя аммоний цесс обработки в вакууме длительный и вся операция протекает в течение зо сернокислый [4j. Недостатками-применения известного 24 ч. раствора являются решение только Известно применение раствора для одной задачи оксидирования поверходновременного обезжиривания, травлености стальных изделий с обязательным ния и фоссЬатирования металлической предварительным обезжириванием и поверхности, содержащего окись цинка, травлением: раствор^ применяемый азотную и фосфорную кислоты, моющее аля нанесения Ср-содержащей оксидсредство, галловую кислоту и азотноной пленки, является многокомпоненткислое железо [2J . ным, что приводит к сложности его Недостатком применения указанного раствора является сложная технология . _ составления в производственных 4U условиях; наличие железа сернокислого приготовления фосфатирующего раствора. и аммония сернокислого значительно Кроме того» поверхность изделия, уменьшает относительное содержание обработанного таким раствором, облакалия двуххромовокислого, что являдает низкой коррозионной стойкостью. ется причиной относительно низкого Применение раствора позволяет про-^5 содержания хрома в оксидной пленке; водить одновременное обезжиривание, относительно низкая жаростойкость травление, фосфатирование, однако оксидной пленки. образующиеся фосфатные пленки не выполняют роли жаростойкого покрытия Цель изобретения - снижение при последующей термической обработ- 50 склонности к межкристаллитной корроке. зии и упрощение процесса обработки. Наиболее близким к предлагаемому Упрощение процесса обработки 'по технической сущности и достигадостигается за счет одновременного емому результату является способ обезжиривания, травления и оксидиобезуглероживания, включающий нагрев 55 рования. до 700-950 С на воздухе, в вакууме Поставленная цель достигается или в защитном газе и выдержку в тем, что согласно способу обработки течение 2-5 ч при это'й температуре. изделий из нержавеющих сталей аусте— З . 1131 911 4 нитного класса, преимущественно только хром самой стали, что приводит труб, включающему нанесение защитк значительному снижению коррозионного покрытия и термическую обработной стойкости нержавеющей стали. ку путем нагрева до температуры Хромовый ангидрид в раствор вводится аустенизации, выдержки и охлаждения в пределах 50-150 г. При содержании 5 на воздухе, нанесение защитного покхромового ангидрида в растворе ниже рытия проводят обработкой в хромсо50 г наблюдается значительное уведержащем растворе, нагрев и выдержку личение времени суммарного процесса ведут в окислительной среде с коэфобезжиривания, травления, оксидифициентом избытка воздуха 1,0-1,2 ю рования. Добавка хромового ангидрида в течение 10-30 мин. более 150 г нецелесообразна, так как увеличение концентрации добавки суНанесение защитного покрытия щественно не уменьшает времени про-• осуществляют при 70-100 С в течение цесса. 60-90 мин в растворе состава, г/л: Обработку металлов в растворе Серная кислота 600-800 ^ осуществляют при концентрации Н^ДО* Хромовый ангидрид 50-150 600-800 г. При содержании серной Вода До 1 л кислоты в растворе ниже 600 г набНанесение защитного покрытия осулюпается значительное увеличение ществляют при 70-100 С в течение времени процесса. Добавка серной кис60-90 мин в растворе состава» г/л: 20 лоты более 800 г нецелесообразна, Серная кислота 800-900 так как увеличение концентрации поБихромат калия 15-30 бавки не уменьшает время процесса. Вода До 1 л Б И Х Р О М Я Т кллия в раствор вволится Нагрев и выдержку ведут при в пределах 15-30 г. При содержании 25 950-1О50°С. бихромата калия в растворе ниже 15 г Необходимость нагрева и выдержки в наблюдается значительное увеличение окислительной атмосфере газовой печи времени суммарного процесса обезжис коэффициентом избытка воздуха 1,0ривания, травления, оксидирования. 1,2, обусловпивается тем, что такой Добавка бихромата калия более 30 г окислительный потенциал обеспечивает 30 нецелесообразна, так как увеличение развитие процессов обезуглероживания концентрации добавки существенно не и сохраняет стабильность предвариуменьшает времени процесса. тельно созданной окисной пленки. Обезжиривание f травление у оксидиЕсли коэффициент избытка воздуха рование образцов производят одним из меньше 1, то не идут процессы обезуг-35 предлагаемых растворов, в одном и лероживания, если оь больше 1,2, то том же реакционном сосуде при 7 0 происходит разрушение окисной 100°С, в течение 60-90 мин. пленки. Необходимость нижнего температурЕсли выдержка при нагреве меньше ного предела обусловлена тем, что 10 мин, то не достигается степень 40 при температуре ниже 70 С процессы обезуглероживания 0,01 вес.% С, обезжиривания* травления, оксидиродостаточная для уменьшения склонности вания идут медленно, время технолостали к межкристаллитнои коррозии гического цикла увеличивается. (МКК), верхний временной предел Необходимость верхнего темпера(30 мин) обеспечивает устранение 45 турного предела обусловлена тем, что (0,008 вес.% С) склонности к межпри температуре более 100 С продукты кристаллитнои коррозии (МКК). окисления прокатной смазки плотным Нанесение защитного покрытия слоем прикрывают поверхность, снижая осуществляют следующим образом. доступ реакционного раствора к меИспользование в качестве окисля- 50 таллу. ющих агеятов хромового ангидрида и бихромата обеспечивает создание Нижний временной препел необхопнм окисной пленки как за счет хрома, потому ; что при времени менее 60 мин поступающего из реакционной среды, не успевают полностью пройти совметак и за счет хрома самой стали. 55 щенные процессы обезжиривания, травПри использовании же окисляющего ления , оксидирования. агента, не содержащего хром, на Верхний временной предел необходим постройку окисной пленки поступает потому, что при времени более 90 мин 5 1131 911 6 развиваются процессы разрушения ранее углерода в сталях (в 3-4 раза) , при созданной окисной пленки. чем высокая эффективность процесса П р и м е р . Проводили обработку обезуглероживания выражается в соктруб диаметром 20 мм с толщиной стенращении времени его проведения ки 1,2 мм из стали 12X18 Н10Т, (в 10-15 раз); простоту по аппара5 1Х18Н9Т, 08Х18Н10Т по способу-прототурному оформлению за счет замены типу и по предлагаемому способу с дорогостоящего вакуумного термическонанесением защитного покрытия в растго оборудования простыми газовыми ворах предлагаемых составов (их варипечами с окислительной атмосферой; антах) . 10 упрощение процесса подготовки поверхности труб за счет совмещения процесСоставы растворов приведены в сов обезжиривания, травления и окситабл. 1. дирования , при этом совмещение дает Термическую обработку проводили экономию времени до 30% только в ходе •следующим образом. выполнения основных операций, обесВ газовую печь с роликовым подом 15 печивает минимальное количество длиной 20 Mj нагретую до 950-1050 С стравливаемого металла при травлении за счет сгорания природного газа в недефицитными реактивами и обеспечитоке воздуха с коэффициентом избытка вает высокое содержание хрома (на воздуха 1,1, помещали пакет труб 20% выше по сравнению с прототипом) с предварительно подготовленной в 20 в оксидной пленке. выше описанных растворах (их вариантах) поверхностью и выдерживают в Предлагаемый способ может найти течение 20 мин. Трубы извлекали из применение П Р И производстве изделий печи и подвергали естественному из нержавеющих сталей, в которых охлаждению на воздухе. 25 при термообработке необходимо пониРезультаты обработки приведены жать содержание углерода с целью в табл. 2. предотвращения склонности к МКК, Как видно из табл. 2.изобретение а также с целью исправления брака по обеспечивает снижение склонности МКК изделий, изготовленных с приме- ' к МКК за счет уменьшения содержания 30 нением менее эффективной технологии. Т а б л и ц а 1 Содержание компонентов, т(п, в составах растворов Компоненты (прототип) Серная кислота Хромовый ангидрид Калий двухромовокислый 70 Калий азотнокислый 50 Марганец сернокислый 10 Аммоний сернокислый 80 Железо сернокислое ОКИСНОЄ 10 600 700 800 50 550 70 800 850 900 150 15 23 30 Т а б л и ц а Способ Среда Время нагрева І ' мин Ступень обез- X образцов углероживане склонных ния, вес.% к мкк Наличие окалины Нет Предлагаемый Окислительная -30 атмосфера газовой печи 0,01-0,008 100 .** Прототип Воздух вакуум защитный газ 0,03-0,02 90 120-300 При об работке в вакууме и защитном газе окалины нет, обработка на -т воздухе приводит к образованию рыхлой осыпающейся окалины 2 Примечание Высокое и постоянное значение окислительного потенциала газовой атмосферы позволяет;достигать высокой степени обезуглероживания, сохранить жаростойкость предварительно нанесенной окисной пленки Обработка в вакууме сопровождается значительным угаром металла. Степень обезуглероживания при обработке в вакууме и защитном газе обусловлена только окислительным потенциалом предварительно нанесенной окисной пленки, который в процессе обезуглероживания быстро падает Представлены усредненные количественные данные по термообработке труб с предварительно подготовленной поверхностью в предлагаемом растворе (его вариантах). 2-5 ч только время выдержки, общее же время процесса ; включающее подготовку оборудования к вакуумной обработке , более длительное . \О 00 1131911 Редактор Н. Киштулинец Заказ 9722/22 'Составитель И. Липгарт Текред А.Бабинец Тираж 539 . Корректор И. Муска Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППҐІ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4