Толстолистовой прокат повышенной прочности для эмалируемых химических аппаратов

Применяемые в настоящее время стали 08сп и 08Т разрешаются для эксплуатации при температурах от -30° С до +300° С и давлении до 1,6 МПа, так как они имеют недостаточную прочность.

Поскольку надежность и долговечность эмалированного оборудования зависит главным образом от качества эмалевого покрытия, химический состав стали должен предопределять малую склонность к образованию дефектов в покрытии. Известно, что углерод, содержащийся в стали, при обжиге эмали окисляется, что приводит к образованию на ней пузырей и вскипов; водород, поглощаемый сталью при обжиге и выделяющийся в процессе охлаждения и выдержки изделия при комнатной температуре, вызывает дефекты типа «рыбья чешуя», проявляющиеся со временем в процессе эксплуатации.

Уровень механических свойств разработанных сталей в значительной степени определяется количествами титана и ванадия, находящихся в твердом растворе, которые (особенно титан) вызывают упрочнение феррита и снижение пластичности и вязкости. Нормализация позволяет значительно повысить уровень пластичности и хладостойкости стали 08ГТ вследствие перехода всего титана в карбидную и карбонитридную фазы. Циклическая термическая обработка по режиму обжига эмали (десятикратное чередование нагрева до 850° С и охлаждения на воздухе), а также последующая выдержка при температуре эксплуатации (400° С) не изменяют количества карбонитрида титана в стали 08ГТ. Некоторое уменьшение карбидной фазы после обжига связано с растворением 3С при нагреве. Старение при 400° С приводит к увеличению количества 3С.

Нормализованные листы из этой стали характеризуются мелкозернистой однородной структурой, состоящей из равноосных зерен феррита (№ 9-10) и участков перлита. Сохранению полосчатости структуры листов, по-видимому, способствует наличие в стали карбонитридов титана и ванадия.

Стали 08ГТ и 08ГТФ имели высокие прочностные и пластические характеристики, полностью соответствующие установленным требованиям.

Высокая прочность проката из сталей, легированных дополнительно марганцем и ванадием, сохраняется и при повышенных температурах

Сталь, предназначенная для работы при повышенных температурах и длительных сроках службы, должна отличаться стабильностью свойств. Проведенное исследование показало, что старение при 400° С в течение около 5000 ч не оказывает влияния на механические свойства проката, так как фазовый состав не претерпевает каких-либо значительных изменений.

Под влиянием деформационного старения (наклеп + отпуск 400° С в течение 1 ч) этот показатель снижался на 30-40%. Однако уровень ударной вязкости проката обеспечивал достаточную хладостойкость и после деформационного старения.

Для оценки качества стали в готовых изделиях проводили циклическую термическую обработку образцов по режиму обжига эмали (10-кратный нагрев до 850° С).

Относительное удлинение и ударная вязкость после циклической обработки повысились. Такое изменение свойств, очевидно, связано с увеличением равномерности распределения структурных составляющих и протекающей рекристаллизацией в феррите в межкристаллическом интервале температур. Полученные значения механических свойств удовлетворяют требованиям технических условий.

Обе стали, предварительно обработанные по режиму обжига эмали, имели примерно одинаковую длительную прочность при 400° С: на уровне 210-220 Н/мм², что свидетельствует об их надежности при эксплуатации химической аппаратуры.

Эмалируемость и технологические свойства сталей 08ГТ и 08ГТФ проверяли при изготовлении химических аппаратов. По технологичности при горячей штамповке и холодной вытяжке, а также по свариваемости новые стали практически мало отличались от сталей 08сп и 08Т (только при холодной бортовке листов вследствие их повышенной прочности возникали затруднения). Эмалирование аппаратов и деталей с двухсторонним покрытием осуществляли грунтовой эмалью (в два слоя) и покровной до толщины покрытия 1,1-1,5 мм; дефектов в покрытии, в том числе и при двухстороннем эмалировании, не было.

Испытания эмалированных образцов (грунтовая эмаль 3132-30 и покровная 1513 Ц) при комнатной температуре на растяжение по ОСТ 26-01-750-78 показали, что эмалевое покрытие на сталях 08ГТ и 08ГТФ разрушается при напряжениях 220-240 Н/мм², а на стали 08сп — около 200 Н/мм². При повышении температуры до 300° С эти характеристики составляли 160-180 и 120-140 Н/мм². Полученные результаты дают основание полагать, что эмалированную аппаратуру, изготовленную из разработанных сталей, можно эксплуатировать при более высоких давлениях, чем аппаратуру из стали 08сп.

По термостойкости эмалевое покрытие, нанесенное на стали 08ГТ, 08ГТФ и 08сп с одной стороны или с обеих, одинаково.

Стали 08ГТ и 08ГТФ применили взамен сталей 08сп, 08Т и 12Х18Н10Тдля изготовления химических аппаратов и резервуаров. Замена нержавеющей стали 12Х18Н10Т сопровождается значительным экономическим эффектом.

Производство толстых листов из стали 08ГТ и 08ГТФ для эмалированных химических аппаратов организовано на металлургических заводах, оснащенных средствами для нормализации листового проката. Благоприятный комплекс механических свойств в сочетании с хорошей технологичностью и эмалируемостью позволил рекомендовать эти стали для изготовления оборудования, работающего при повышенных температурах (до 400° С) и давлении (до 5,0 МПа).