Перлитные стали для литых деталей турбин и арматуры паропроводов

Перлитные стали для литых деталей турбин и арматуры паропроводов на параметры пара 540—580 сс

К литым сталям перлитного класса предъявляются высокие требования не только по жаропрочным и пластическим свойствам, но и по технологическим: выплавке, отливке, термической обработке, заварке, обработке резанием.

Стали 20ХМФ и 15Х1М1Ф применяются для литых деталей турбин и арматуры на параметры пара.

Ресурсы работоспособности перлитных марок стали по жаропрочным свойствам и окалиностойкости, по-видимому, ограничиваются температурой пара 580—600 °С. Ввиду неоднородности свойств литого металла, степень которой зависит в основном от масштабного фактора, наблюдается нестабильность результатов испытаний на ползучесть и длительную прочность. Поэтому все рекомендации конструкторам для литых сталей даются по нижним значениям предела длительной прочности и ползучести.

Сталь 20ХМФЛ. Сталь 20ХМФЛ применяется для изготовления ответственных литых турбинных деталей (цилиндры, клапанные коробки, патрубки и др.) и деталей арматуры (корпуса, вентилей, задвижек и т. д.), работающих при температуре пара 535—540 °С и давлении 140 ат.

При длительной работе в указанных условиях сталь 20ХМФЛ сохраняет стабильность структуры и достаточно высокие механические свойства.

Литая сталь 20ХМФЛ после термической обработки должна удовлетворять следующим требованиям.

1. Механические свойства при 20 °С: а0,2 = 32 -г- 48 кГ/мм2; а,,>50 кГ/мм2; 6> 16%; ф>35%; ак>3,0 кГм/см*; НВ-Ш+ -н 200.

2. Жаропрочные свойства при 540 °С: предел длительно!! прочности за 100 000 час. не менее 10 кГ/мм2 условный преде.! ползучести при скорости 1хЮ~50/о/час не менее 6 кГ/мм2.

Указанные свойства в отливках обеспечиваются термической обработкой по режиму:

а) гомогенизация при 940—960 СС, выдержка 1 мин. на 1 мм толшины стенки (наибольшей), охлаждение со скоростью 50— 60 °С/час;

б) нормализация с 920—940 °С, выдержка 1 мин. на 1 мм толщины стенки (наибольшей), охлаждение со скоростью 100— 150 °С/час;

в) отпуск при 690—710 °С, выдержка 3 мин. на 1 мм толщины стенки (наибольшей), но не менее 5 час, охлаждение со скоростью 40—50 °С/час.

В случаях, когда сталь ,имеет высокие прочностные характеристики и низкие пластические, отливки подвергают повторному отпуску при 720—740°С.

Современная технология производства литых деталей из стали, характеризуемой высокой технологичностью, не обеспечивает получение металла с одинаковыми свойствами в тонких и толстых частях отливки. Явление химической и структурной неоднородности не дает возможности полноценного использования механических свойств стали, предназначаемой для литья. Если оценивать степень неоднородности прочностных свойств отношением, а степень неоднородности пластических свойств отношением, то для литого термически обработанного корпуса задвижки (вес 900 кг) из стали 20ХМФЛ эти отношения будут соответственно равны 2 и 6. Следовательно, неоднородность пластических свойств литой стали проявляется значительно резче, чем неоднородность прочностных свойств. Неоднородность свойств литой стали является основным фактором, снижающим эффективное использование турбинных отливок и арматуры. Механические свойства в тонких и толстых частях отливки корпуса задвижки в термообра- ботанном состоянии из стали 20ХМФЛ.