Обработка металлов давлением. Поковки | ТУ 14-1-1754-76 |
Сортовой и фасонный прокат | ТУ 14-1-4042-85 |
Сплав ХН40МДТЮ-ИД применяется для изготовления различной химической аппаратуры (центробежные сепараторы, центрифуги и др.), подвергающейся при эксплуатации одновременно воздействию агрессивной среды, а также упругих чувствительных элементов (мембран, сильфонов, пружин), работающих в высокоагрессивных средах при повышенных температурах.
Сплав обладает высокой коррозионной стойкостью в растворах серной и фосфорной кислот, в газоконденсатных средах, содержащих повышенное количество сероводорода и углекислого газа.
Примечание: Сплав коррозионностойкий высокопрочный дисперсионно-твердеющий на железоникелевой основе.
НТД | C | S | P | Mn | Cr | Ti | Si | Ni | Mo | Fe | Cu | Al |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ТУ 14-1-4042-85 | ≤0,040 | ≤0,020 | ≤0,035 | ≤0,80 | 14,0-17,0 | 2,50-3,20 | ≤0,50 | 39,0-42,0 | 4,50-6,00 | Ост. | 2,70-3,30 | 0,70-1,20 |
По ТУ 14-1-4042-85 химический состав приведен для сплава марки ХН40МДТЮ-ИД (ЭП543У-ИД). В готовом металле допускаются отклонения по химическому составу по углероду - плюс 0,0,010 %, по меди - плюс/минус 0,20 %.
Механические свойства при 20°С |
Сечение (мм) |
σТ|σ0,2 (МПа) |
σB (МПа) |
δ5 (%) |
ψ (%) |
KCU (кДж/м2) |
---|---|---|---|---|---|
Поковки по ТУ 14-1-1754-76. Закалка на воздухе с 1050-1100 °С (выдержка 1,5-2,0 ч) + Старение при 750 °С (выдержка 5-10 ч), охлаждение на воздухе |
|||||
Образец | ≥700 | ≥900 | ≥10 | ≥10 | ≥400 |
Поковки по ТУ 14-1-1754-76. Старение при 600-630 °С (выдержка 5 ч), охлаждение на воздухе | |||||
Образец | ≥800 | ≥1000 | ≥10 | ≥10 | ≥400 |
Прутки горячекатаные и кованые по ТУ 14-1-4042-85. Закалка на воздухе с 1050-1100 °С (выдержка 1,5-2,0 ч) + Старение при 750±10 °С (выдержка 5-10 ч), охлаждение на воздухе |
|||||
Образец | ≥685 | ≥880 | ≥10 | ≥10 | ≥340 |
Механические свойства в зависимости от температуры испытания |
t испыт. (°C) |
σТ|σ0,2 (МПа) |
σB (МПа) |
δ5 (%) |
ψ (%) |
---|---|---|---|---|
Пруток. Закалка на воздухе с 1050 °С + Старение при 650 °С (выдержка 5-8 ч) (образцы продольные) |
||||
-253 | ≥940 | ≥1770 | ≥18 | ≥13 |
-196 | ≥850 | ≥1620 | ≥28 | ≥26 |
-70 | ≥720 | ≥1320 | ≥32 | ≥37 |
20 | ≥720 | ≥1290 | ≥31 | ≥37 |
Коррозионная стойкость | Сплав обладает высокой коррозионной стойкостью в растворах серной и фосфорной кислот, в газоконденсатных средах, содержащих повышенное количество сероводорода и углекислого газа. Сплав (независимо от режима термической обработки и деформации) имеет высокую стойкость против общей коррозии в растворах серной кислоты концентрацией до 60 % при температуре до +80 °С, при этом минимальная стойкость 0,15-0,20 мм/год соответствует концентрации серной кислоты 20-30 %. В растворах фосфорной кислоты при концентрации до 70 % и температуре до +80 °С скорость коррозии сплава не превышает 0,05 мм/год. Сплав может использоваться в полифосфорной кислоте концентрацией 110-115 % при повышенных температурах (скорость коррозии при +135 °С в газовой фазе менее 0,0007 мм/год; в жидкой - 0,15 мм/год); в 10 %-ной фтористоводородной кислоте при +70 °С скорость коррозии составляет 0,11 мм/год. Сплав применяют для оборудования газоконденсатных месторождений с содержанием в природном газе сероводорода до 6 % и углекислого газа до 6 %. Скорость коррозии сплава в дистилляте, насыщенном сероводородом при температуре до +70 °С и давлении до 1,7 Н/мм2 не более 0,0003 мм/год. Сплав не склонен к коррозионному растрескиванию в кипящем 42 %-ном растворе хлористого магния при значениях напряжения, равных 0,75 и 1,2 σт; 0,92 σв, а также технологических растворах кислородных соединений хлора, содержащих 200 г/л NaCl + окислитель при +90 °С. |
---|---|
Обработка давлением | Обработка давлением производится при 1160-950 °С. Если старение проводить непосредственно после горячей пластической деформации, то температура конца деформации должна быть ниже температуры рекристаллизации сплава, т.е. ниже +920 °С. |
Особенности термической обработки | Смягчающей термической обработкой является закалка с 1050-1100 °С в воде или на воздухе. В зависимости от требуемого уровня прочности рекомендованы следующие режимы: 1) Горячая пластическая деформация + Старение при 600-650 °С (выдержка 5 ч), охлаждение на воздухе; 2) Закалка на воздухе с 1050-1100 °С (выдержка 1,5-2,0 ч) + Старение при 650-750 °С (выдержка 5-10 ч), охлаждение на воздухе. |
Свариваемость | Сплав сваривается аргонодуговой сваркой с использованием в качестве присадочного материала проволоки Св-04ХН40МДТЮ. Однако сварные соединения без образования горячих трещин могут быть получены при толщине сварных элементов до 6 мм. Наилучшую устойчивость против образования горячих трещин в околошовной зоне сплав имеет после предварительной обработки по схеме: деформация + низкотемпературное старение (при +650 °С). Контактная шовная сварка в толщинах 0,16-0,26 мм со сплавами ХН40МДТЮ и ХН28МДТ (ЭП943), а также со сталями типа Х18Н10Т обеспечивает получение качественного сварного шва высокой вакуумной плотности. |
Температура испытания, °С | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Модуль нормальной упругости (Е, ГПа) | 208 | ||||||||
Плотность (ρ, кг/м3) | 8050 | ||||||||
Коэффициент линейного расширения (α · 10-6 1/°С) | 8,15 | 11,0 | 12,0 | 12,8 | 13,6 | 14,1 | 19,9 | 16,2 |
Нормированные механические свойства при 20 °С
ТУ | Вид продукции | σв, Н/мм² | σ0,2, Н/мм² | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см2 |
---|---|---|---|---|---|---|
не менее | ||||||
ТУ 14-1-4042-85 | Пруток | 880*1 | 685 | 10 | 10 | 340 |
ТУ 14-1-1754-76 | Поковка | 1000*2 | 800 | 10 | 10 | 400 |
900*1 | 700 | 10 | 10 | 400 |
*1 Закалка с 1050-1 100 °С, 1,5-2,0 ч, охлаждение на воздухе, старение при 750 °С в течение 5-10 ч, охлаждение на воздухе.
*2 Старение при 600-630 °С в течение 5 ч, охлаждение на воздухе.
Механические свойства при низких и комнатной температурах (пруток Ø 16 и кв. 90 мм)
tисп, °С | σв, Н/мм² | σ0,2, Н/мм² | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см2 |
---|---|---|---|---|---|
-253 | 1770 / 1820 | 940 / 1 340 | 18/11-24 | 13/ 6-11 | 74 / 17 |
-196 | 1620 / 1700 | 850 / 1280 | 28/13 | 26/11 | 90 / 20 |
-70 | 1320 / 1560 | 720 / 1180 | 32/ 19 | 37/13 | 100 / 22 |
20 | 1290 / 1520 | 720 / 1120 | 31 / 19 | 37 / 21 | 105 / 24 |
Примечание: Термообработка - закалка с1050°С. на воздухе + старение при 650°С в течение 5-8 ч (числитель) и деформация + старение при 650 °С в течение 5 ч (знаменатель) |
Механические свойства при высоких температурах
tисп, °С | σв, Н/мм² | δ, % | ψ, % | KCU, Дж/см2 | n,об | tисп, °С | σв, Н/мм² | δ, % | ψ, % | KCU, Дж/см2 | n,об |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
900 | 300 | 46 | 71 | 100 | 25 | 1160 | 40 | 97 | 96 | 45 | 13 |
1000 | 100 | 160 | 95 | 360 | 50 | 1180 | 30 | 103 | 94 | 10 | 0,5 |
1100 | 60 | 118 | 88 | 280 | 37 | 1200 | 30 | 21 | 26 | 10 | 0,5 |
1150 | 50 | 146 | 98 | 200 | 23 | ||||||
Примечание: Пруток ¤90 мм, закалка с 1050-1100 °С, на воздухе. |
Влияние степени холодной деформации (числитель) и последующего старения при 650 °С, 5 ч, охлаждение на воздухе (знаменатель) на твердость сплава (лист 6 мм, закалка 1050 °С в воде)
Степень обжатия, % | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Твердость НВ | 160/240 | 250/320 | 260/350 | 290/3S0 | 300/400 | 310/430 | 320/450 | 340/460 | 350/4S0 |
Теплопроводность - 0,121 · 10² Вт (м · К) при 20 °С.
Модуль упругости - 20,84 · 10-4 ,Н/мм2 при 20 °С.
Температурный коэффициент линейного расширения α
t, °С | 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
α · 106, К-1 | 8,15 | 11,0 | 12,0 | 12,8 | 13,6 | 14,1 | 19,9 | 16,2 |
Сплав ХН40МДТЮ (независимо от режима термической обработки и деформации) имеет высокую стойкость против общей коррозии в растворах серной кислоты концентрацией до 60 % при температуре до 80 °С, при этом минимальная стойкость 0,15-0,20 мм/год соответствует концентрации серной кислоты 20-30 %. В растворах фосфорной кислоты при концентрации до 70 % и температуре до 80 °С скорость коррозии сплава не превышает 0,05 мм/год.
Сплав может быть использован в полифосфорной кислоте концентрацией 110-115 % при повышенных температурах (скорость коррозии при 135 °С в газовой фазе менее 0,0007 мм/год; в жидкой - 0,15 мм/год); в 10 %-ной фтористоводородной кислоте при 70 °С скорость коррозии составляет 0,11 мм/год.
Сплав применяют для аппаратурного оформления газоконденсатных месторождений с содержанием в природном газе сероводорода до 6 % и углекислого газа до 6 %. Скорость коррозии сплава в дистилляте, насыщенном сероводородом при температуре до 70 °С и давлении до 1,7 Н/мм2 не более 0,0003 мм/год.
Сплав ХН40МДТЮ не склонен к коррозионному растрескиванию в кипящем 42 %-ном растворе хлористого магния при значениях напряжения, равных 0,75 и 1,2 σт; 0,92 σв, а также технологических растворах кислородных соединений хлора, содержащих 200 г/л NaCl + окислитель при 90 °С.
Испытания коррозионной стойкости проводили для сплава, термообработанного на максимальное упрочнение по режиму: старение при 650 °С в течение 5 ч с охлаждением на воздухе непосредственно после горячей пластической деформации.
Горячая деформация сплава ХН40МДТЮ осуществляется в интервале температур 1160-950 °С; если старение проводить непосредственно после горячей пластической деформации, то температура конца деформации должна быть ниже температуры рекристаллизации сплава, т.е. ниже 920 °С. Смягчающей термической обработкой является закалка с 1050-1100 °С в воде или на воздухе. Сплав имеет удовлетворительную технологичность при горячей и холодной пластической деформации и обработке резанием.
Термическую обработку проводят по двум схемам в зависимости от требуемого уровня прочности:
1) горячая пластическая деформация + старение 600-50 °С, 5 ч, охлаждение на воздухе;
2) закалка с 1050-100 °С на воздухе + старение при 650-50 °С, охлаждение на воздухе.
Сплав может свариваться аргонодуговой сваркой с использованием в качестве присадочного материала проволоки Св-04"ХН40МДТЮ. Однако сварные соединения без образования горячих трещин могут быть получены при толщине сварных элементов до 6 мм. Наилучшую устойчивость против образования горячих трещин в околошовной зоне сплав имеет после предварительной обработки по схеме: деформация + низкотемпературное старение (650 °С). Контактная шовная сварка сплава ХН40МДТЮ в толщинах 0,16-,26 мм со сплавами ХН40МДТЮ и ХН28МДТ (ЭП943), а также со сталями типа Х18Н10Т обеспечивает получение качественного сварного шва высокой вакуумной плотности.