ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние высоких температур на металл из "Техника высоких давлений в химии" При высоких температурах показатели прочности, твердости, пластичности и вязкости металла, определенные при комнатных температурах, сильно снижаются. Наряду с этим при длительной работе возникает ползучесть (крип) металла — явление, неизвестное у стали при низких температурах. Длительное действие высоких температур вызывает и структурные изменения — сфероидизацию перлита, опасную графитизацию углеродистых и низколегированных сталей, выпадение карбидов по границам зерен некоторых марок стали аустенитного класса и другие изменения. [c.346] Ползучесть стали является практически одним из наиболее важных проявлений влияния высоких температур на сталь при длительной внешней нагрузке. Под действием постоянной по величине нагрузки нагретый металл начинает непрерывно деформироваться (ползти), причем величина напряжения, вызвавшего пластическую деформацию, может быть значительно ниже предела текучести, определенного при этой температуре. Практически считают, что, начиная с 400°, расчеты следует проводить, принимая во внимание ползучесть. С повышением температ фы ползучесть увеличивается так сильно, что, по последним нормам расчета на прочность котельных агрегатов [106], применение углеродистой стали при давлении свыше 60 ат ограничивается у поверхностей нагрева 500°, а в трубопроводах, где опасаются к тому же графитизации, эта температура снижается до 450°. [c.346] Легирующие элементы — молибден, вольфрам, ванадий и отчасти хром и медь — настолько повышают теплоустойчивость (крипоустойчивость) стали, что низко- и среднелегированная сталь может применяться до 550—560°. [c.346] При более высоких температурах относительно высокой сопротивляемостью ползучести обладают только высоколегированные стали аустенитното класса и некоторые специальные сплавы. [c.346] Условный предел ползучести основных марок высоколегированной стали, выплавляемой в СССР, и углеродистой стали с содержанием 0,1% С представлен на рис. 169. [c.347] Следует отметить, что при длительной нагрузке в условиях высоких температур углеродистые стали разрушаются при относительном удлинении в 4—6%, а теплоустойчивые молибденовые и хромомолибденовые прн 2—4%. В связи с этим Правила устройства, установки, содержания и освидетельствования паропроводов и трубопроводов горячей воды [125] при температурах 450° и выше требуют специального наблюдения за ростом остаточной деформации путем периодического тщательного измерения диаметра трубопроводов на определенных участках. [c.348] При достижении на каком-либо участке трубопровода из легированной стали остаточных деформаций до 1—1,2% или повышения Скорости ползучести до 10 мм,1мм час (10 % час) должно быть немедленно организовано тщательное обследование такого участка путем вырезки из него отрезка трубы (не менее 300 мм) для MexaHH4etKHX испытаний и определения структурного состояния металла. [c.348] Для трубопроводов из углеродистой стали, фактически работающих при температурах 450° и выше, подобное обследование должно быть проведено при достижении остаточных деформаций от 1,5 до 2% или повышения скорости ползучести до 10 мм/мм-час. [c.348] Графитизация стали послужила причиной крупной аварии с паровой магистралью из молибденовой стали (0,5% Мо) на одной из электростанций США в 1943 г. С этого времени боль-Ш ое внимание начали уделять вопр осам графитизации стали, заключающейся в распаде цементита РезС с выделением углерода в виде свободного графита. [c.348] Графитизация стали вызывает падение прочности как при комнатной, так и при повышенной температурах. В углеродистой стаЛи низшая температура, при которой наблюдалась графитизация, 480°, а для молибденовой стали 15М 500°. Большое влияние на образование графита в молибденовой стали имеет алюминий, поэтому чисто молибденовые стали 15М и 20М допускаются для трубопроводов с температурой стенки не выше 485°, если в процессе выплавки они раскислялись большим количеством алюминия О 0,5 кг/т) и до 500°, если алюминия было 0,2 кг/т. [c.348] Кроме алюминия графитизация способствует углерод, кремний и никель, а также внутренние напряжения в металле, образовывающиеся вследствие холодного наклепа или неравномерного охлаждения при термической обработке. [c.348] Жаростойкость (окалиностойкость) стали характеризуется ее способностью противостоять коррозии топочными газами и горячим воздухом. Многие теплостойкие стали хорошо сопротивляются ползучести, но е обладают жаростойкостью. [c.349] Примером могут служить весьма распространенные молибденовые стали, жаростойкость которых не выше, чем обычных углеродистых. [c.349] Жаростойкость достигается легирующими эле-ментами, способствующи- ми образованию на по- верхности труб прочной и 0,25 плотной пленки окислов. [c.349] К этим элементам в первую очередь относятся хром, кремний и алюминий. Хром в жаростойкие стали входит в большом . .. количестве (12—30%), но широко применяется ив теплоустойчивых сталях, например, хромомолибденовых (1—6%), так как сильно повышает окалиностойкость стали. Кремний (до 3%) и алюминий (до 7,5%) обычно применяют в сложных сталях для повышения их жароупорности. [c.349] Высокой жаростойкостью обладают также хромоникелевые, хромоникельмарганцовые и хромомарганцовые стали аустенитного кла.сса, иногда дополнительно легированные молибденом, вольфрамом или ванадием для повышения сопротивления ползучести. [c.349] Однако при наличии в газах большого количества серы (ЗОг, 50з) применять хромоникелевые стали не следует, так как никель с серой образуют сульфиды с точкой плавления около 625°. [c.349] Жаростойкость стали определяется небольшим образованием окалины и, следовательно, незначительным увеличением веса (привесом) образцов за счет шоглощенного сталью кислорода. Характеристика по этому признаку жаростойких сталей различных типов представлена на рис. 170. [c.349] Вернуться к основной статье