Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [ 44 ] 45 46 47 48 49 50 51 52

на в работах [205-208]. Изменение травимости в осевой зоне заготовки объясняют различием в кристаллизации разных зон слитка и неодинаковым отношением к условиям деформации этих зон. Поскольку по основным качественным показателям (механическим свойствам, коррозионной стойкости, чистоте по неметаллическим включениям и т. п.) металл осевой и краевой зон не отличается, ликвационный квадрат в нержавеющих сталях обычно не считают браковочным признаком. Различие в травимости снижается при предварительной термической обработке металла (для стали Х18Н10Т нагрев до 1200° С с выдержкой 2-4 ч, для стали 2X13 нагрев до 1100°С и отпуск при 670°С в течение 6 ч).

Следует отметить, что при направленной кристаллизации нержавеющих сталей в медном водоохлаждаемом кристаллизаторе (при ЭШП, ВДП, ЭЛП и ПДП) ликвационный квадрат в прокате не выявляется, что свидетельствует о получении более однородной структуры слитка.

В поперечной макроструктуре проката некоторых нержавеющих (1-2X13, 1Х17Н2) и полуферритных (Х8, Х8Ф) сталей обнаруживают так называемые «паукообразные растравы», представляющие участки структурной неоднородности в виде цепи плотно прилегающих углублений (точек растрава). В продольном макротем-плете «паук» представляет собой топкие прерывистые нити, тянущиеся вдоль направления прокатки.

Серные отпечатки показали полное соответствие формы отпечатка рисунку растрава. Наши исследования [209, 210] показали в местах «паука» отсутствие нарушений сплошности, одинаковые механические свойства, содержание газов и неметаллических включений в зоне паука и периферийной зоне. Установлено, что в сталях Х8, Х8ВФ вытравливание происходит по цепочкам сульфидов балла 3-5. Повышенное количество сульфидов в центре темплета и характер их расположения определяются главным образом не абсолютным содержанием серы в стали, а условиями выделения ее из раствора.

Было установлено, что паукообразные растравы представляют собой следы полиостью заварившихся межкристаллитных трещин, возникающих в осевой части слитка, особенно в зоне теплового центра. Для обеспечения более равномерного распределения сульфидов и уменьшения осевых трещин применяют присадку в ме-

!талл ферроцерия (1 кг/т). Полное устранение растравов 1 достигается при электрошлаковом переплаве стали [211].

Паукообразные и другие структурные нитевидные неоднородности в хромистых сталях могут также представлять собой участки феррита на фоне мартенсита в частично закаленной стали. После термической обработки .темплетов они, как правило, исчезают.

Существующие стандарты не устанавливают норм, ограничивающих степень развития растравов, хотя соответствующие шкалы приведены в ГОСТ 10243-62. При отсутствии расслоений в изломе и удовлетворительных механических свойствах наличие растравов можно считать небраковочным признаком. Характерно, что при наличии осевых межкристаллитных трещин в слитках хро-, моникелевых сталей (ЭИ69, Х18Н12МЗТ и др.) в макроструктуре проката подобные растравы не встречаются.

При изучении макроструктуры слитков и проката нержавеющих и других сталей, полученных при ЭШП, ВДП, ЭЛП и ПДП, обнаруживают неоднородную трави-мость металла в виде чередования темных и светлых полос.

В работе [161] была изучена природа послойной кристаллизации в аустенитной нержавеющей стали 00Х16Н15МЗБ и показано, что устранение или снижение интенсивности этого явления возможно при стабилиза-1 цни электрического режима, выборе массы слитка, флю- са и режима, определяющих максимальный запас тепла в шлаке и меньший теплоотвод через кристаллизатор. Поскольку послойная кристаллизация вызвана только [изменением дендритной структуры металла при затвер-девапии слитка и не влияет на механические, антикор-[розионные, физические и другие свойства стали, она не является дефектом.

При нарушении температурного режима нагрева слитков и деформации перегретого металла, особенно с повышенными обжатиями и редкой кантовкой, возникает дефект «осевой пережог», который в макроструктуре имеет вид мелких пор или двух параллельных трещин Jпо сторонам ликвационного квадрата. Наиболее часто [дефект встречается в сталях 1Х17Н2, ЭИ481 и др. [212]. I К дефектам макроструктуры нержавеющих сталей следует отнести и инородные включения (рис. 71), которые при анализе оказались включениями не полностью

растворившегося или запутавшегося в шлаке ферроиио-бия. Как известно, феррониобий имеет температуру плавления около 1700° С и медленно растворяется в металле. В связи со случайным характером расположения этот дефект чрезвычайно опасен.

Для обеспечения надежного растворения ферроиио-бия необходимо его присаживать на голое зеркало ме-

Рис. 71. Инородные включения в стали ЭИ481: макроструктура; 6 - микроструктура, x 100

талла перед рафинированием, а затем энергично перемешивать металл. При выплавке сталей, имеющих пониженную температуру, необходимо применять железо-ни-обиевую лигатуру, содержащую 20% Nb.

К макродефектам относятся также внутренние волосовины, выявляемые при контроле ступенчатых образцов или продольных макротемплетов путем травления или магнитным методом (на магнофлоксе). Чтобы выявить настоящие волосовины, а не структурную неоднородность металла, образцы следует изготовлять после нормализации или полной термической обработки. Исследование волосовин в стали 1-2X13 показало, что они представляют скопления грубых строчек неметаллических включений, в основном хромитов.

В сталях, содержащих кремний (Х13Н7С2 и др.), встречается в основном большое количество коротких и тонких волосовин. Хромистые стали и стали, содержащие более 0,2% Ti, часто имеют на отполированной поверхности детали длинные, кучно расположенные волосовины. Для снижения количества и протяженности волосовин необходимо улучшить технологию раскисления стали в электропечах.

Одним из дефектов излома шайб является зональная крупнозернистость, которая чаще встречается в сталях ЭИ481,Х9С2,Х13Н7С2, 1Х25Ю5, 4Х14Н14В2М и др. Неоднородность зерна в заготовках (участки крупного зерна на фоне основного мелкого зерна) образуется в результате критической степени деформации отдельных объемов металла. В ферритных сталях типа 1Х25Ю5 прн большой скорости рекристаллизации металла это приводит к самому произвольному расположению зон крупно-зернистости [203]. Исправить такой металл можно только дополнительной горячей механической обработкой.

Устранение разнозернистости достигается обычно подбором обжатий и температур при горячей деформации металла. Полезным является и введепие гомогенизирующих режимов нагрева слитков и заготовок. Иногда разнозернистость в макротемплетах металла, имеющая вид серпа, связана с охлаждением горячего раската при порезке его на пилах. Эта ложная разнозернистость устраняется после термообработки (нормализации) проб.

В последние годы к нержавеющей стали предъявляются повышенные требования по загрязненности неметаллическими включениями. В связи с этим было уделено значительное внимание изучению природы неметаллических включений и разработке методов их уменьшения. Наиболее полный обзор характерных включений в хромистой и хромоникелевой нержавеющей стали, а также их связи с основными свойствами металла выполнен в монографии М. И. Виноград [59].

Рельефная связь между содержанием включений, их распределением и свойствами металла была прослежена на сталях 2X13 (строчки включений, образующих волосовины), Х18Н10Т (скопления карбонитридных включений, ухудшающих полируемость листов и особо тонкостенных труб), Х23Н18 (стекловидные включения и хромиты, резко снижающие пластичность металла при

деформации). Наличие неметаллических включений считается браковочным признаком в том случае, если их количество (балл) оговорено техническими условиями, а фактическое содержание превышает установленные нормативы. В тех случаях, когда металл контролируется на неметаллические включения, ужесточается технология выплавки и разливки стали (например, оговаривается выплавка только на свежей шихте, повышаются требования к футеровке печи и ковша, улучшается раскислепие металла и шлака и т. п.). Существеппое спижепие количества и величины неметаллических включений достигается при применении новых методов выплавки стали - ЭШП и ВДП. При контроле некоторых аустенитных нержавеющих сталей (например, 00Х16Н15МЗБ) следует обращать "большое внимание на методику подготовки шлифов, чтобы исключить попадание на шлиф ложных включений [213].

Отбраковка нержавеющих сталей по механическим свойствам - сравнительно редкое явление, так как уровень этих свойств определен химическим составом металла и его термической обработкой. Однако в последнее время были повышены требования по механическим свойствам для некоторых нержавеющих сталей, что вызвало необходимость доработки технологии. Для обеспечения, например, иовышеппых прочностных свойств стали ЭИ654 необходимо увеличение содержания феррита в этой аустенитной стали, что достигается корректировкой химического состава в пределах марки.

Для исключения отпускной хрупкости стали ЭИ811 снижения ударной вязкости после отпуска при 550° С - ч до ие менее 196 Мн-м/м (2 кГ-м/см)] оказалось необходимым повысить содержание аустенита в этой ферритной стали. Снижение содержания титана и алюминия, ограничение содержания хрома позволили в сочетании с оптимальным температурным режимом деформации стабильно устранить охрупчивапие.

Коррозионная стойкость нержавеющей стали практически полиостью определяется заданным химическим составом металла и обеспечивается при выплавке стали. Содержание феррита, которое ограпичеио в аустенитных сталях типа Х18Н10Т для трубпой заготовки и листа, также обеспечивается при выплавке стали путем сужения пределов химического состава.

При получении повышенного балла по а-фазе в труб-

ной заготовке производят исправляющую термическую обработку - длительную аустенизирующую выдержку при 1100° С.

Нормированные магнитные свойства в некоторых сталях также обеспечиваются химическим составом металла.

Глава XV КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Для улучшения качества металла, повышения его служебных характеристик, уменьшения отбраковки стали на металлургическом заводе и у потребителей и повышения выхода годного необходима не только тщательная разработка технологии, но и организация действенного контроля за ее исиолиепием.

Важным элементом в этой системе является также правильная и объемная оценка качества металла в слитках, заготовке и особенно при конечном контроле готовой продукции, так как но этим результатам и по результатам новых исследовательских работ вносятся коррективы в действующую технологию. Подробно общие вопросы контроля производства и готовой продукции изложены в работе [214].

1. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВЫПЛАВКИ, РАЗЛИВКИ И ПЕРЕДЕЛА

Контроль качества нержавеющих сталей имеет ряд j особенностей, связанных с назначением металла и осо-I бым комплексом свойств. При выплавке нержавеющих сталей серьезное внимапие должно уделяться контролю (качества исходных материалов и ферросплавов, так как они в значительной степени определяют ход плавки. Например, из опыта металлургических заводов известно, что неправильный подбор шихтовых материалов ве-дет к переназначению или прекращению плавок из-за повышенного содержания молибдена, вольфрама, меди, фосфора, серы. Расширение марочного сортамента сталей, легирование их многими элементами, комплексное I исиользовапие различных сплавов в конструкциях вызы-