Коррозионно-стойкие стали, упрочняемые старением

В криогенной технике применяются коррозионно-стойкие дисперсионно-твердеющие стали аустенитного класса 08Х15Н2В4ТР и 10Х11Н23Т3МР, а также мартенситно-стареющие стали 03Х9К14Н6М3Д и 03Х14К14Н4М3ТФ.

Для них применяются два вида термообработки:

– горячее деформирование и старение при 720-750 в течение 16 часов;

- закалка и старение.

Стали этой группы применяют для изготовления нагруженных несварных деталей: подвесок внутренних сосудов криогенных емкостей, штоков арматуры, фланцевых соединений, пружин.

Сталь 03Х9К14Н6М3Д применяют для изготовления высоконагруженных деталей, в том числе седел клапанов, а также лопаток, валиков, подшипников, у которых должны сочетаться высокие твердость и коррозионная стойкость.

Рекомендуемый режим термообработки этой стали - двойная закалка (с 860⁰С в воде и с 730⁰С в воде) и старение при 520⁰С в течение 3 часов.

Сталь 03Х14К14Н4М3ТФ термообрабатывается путем закалки с 1050⁰С в воду, обработки холодом с последующим старением в течение 6 часов при температуре 520⁰С. После этого сохраняется 20-30⁰C остаточного аустенита.

Эта сталь используется для изготовления тонколистовых конструкций сложной конфигурации и деталей арматуры, работающих до температуры -196⁰С (золотники, втулки, клапаны, тарелки, штоки, стаканы и т.д.).

Аустенитные криогенные стали.

Аустенитные криогенные стали являются основным конструкционным материалом в криогенной технике. Аустенитные стали в отличие от хладостойких отличаются высокими пластичностью и вязкостью. Их применяют при температуре до (-269⁰С).

Они обладают высокими технологическими свойствами и поэтому криогенное оборудование изготовляется с применением холодной обработки давлением и сварки.

Как правило, аустенитные стали применяются в закаленном состоянии. Причем закалку производят 1050⁰С в воду, поскольку замедленное охлаждение приводит к выделению по границам зерен карбидов и карбонитридов, снижающих ударную вязкость и приводящих к развитию межкристаллитной коррозии.

После закалки в воду аустенитные стали имеют высокую пластичность и вязкость, а также коррозионную стойкость.

Выделяют 2 группы аустенитных криогенных сталей – хромоникелевые и хромомарганцевые.

Аустенитные хромоникелевые стали

К ним относятся стали 12Х18Н9, 08Х18Н10, 12Х18Н10Т и т.д., которые из-за высокого содержания хрома обладают еще и высокой коррозионной стойкостью. Они эксплуатируются до (-269⁰С), сохраняя высокую прочность и хладноломкость.

Стали используются для изготовления оболочек, днищ, патрубков, фланцев, клапанов, седел и т.д.

К недостаткам этой группы сталей можно отнести высокую стоимость (из-за дорогого и дефицитного Ni) и низкий предел текучести при комнатной температуре.

Аустенитные хромомарганцевые стали.

К ним относятся, стали, содержащие 12-14%Сr и 17-20%Mn, например, 03Х13АГ19, 10Х14ГМН4Т и другие, которые эксплуатируются до температуры -196⁰С. Они хорошо свариваются всеми видами сварки и используются для сварных элементов сосудов и трубопроводов, в том числе работающих под давлением.