| Пріоритети: | Використання: винахід відноситься до металургії та може бути використане при виготовленні та експлуатації безшовних балонів високого тиску. Сутність: нагрівання водневих балонів з легованих сталей проводять до Ac 3 +50 C і витримують протягом 60 хв, охолоджують в маслі, відпускають при 600 10 C з витримкою 1,5 ч. Після травлення балони промивають холодною водою, піддають зняттю водневої хруп. обдувають стисненим повітрям до повного видалення вологи. Працюють балони у циклічному режимі P раб -0 і назад. Через років = 15-0,025P експлуатації балони піддають додатковому відпустці у вертикальних печах при температурах в інтервалі 250. (t отп -100) C, після чого здійснюють контроль твердості і знову передають в експлуатацію під тиском P раб. Нагрівання при температурі 250. (t отп -100) C здійснюють через кожні роки експлуатації. 1 табл.
Винахід відноситься до металургії та може бути використане при виготовленні та експлуатації безшовних балонів високого тиску для відновлення їх експлуатаційних властивостей.
Відомий спосіб, згідно з яким спочатку виріб нагрівають до 1090-1700 К, а потім піддаютьстарінню при 720-1170 К, причому тривалість витримки обернено пропорційна нагріванню як при гомогенізації, так і при старінні. Відновлення властивостей досягається за рахунок виділення зміцнюючої фази у процесі старіння [1].
Недоліком даного способу є те, що при нагріванні до вказаних температур у легованих сталях відбуваються фазові перетворення, що призводять до зміцнення. Після термічної обробки даним способом виробів з легованих сталей необхідна їх повторна зміцнювальна термообробка - загартування та відпустка.
Найбільш близьким до пропонованого є спосіб реставрації сталевих виробів, що включає загартування, відпустку, додаткове індукційне нагрівання в процесі експлуатації до температури 650-680 про З подальшим охолодженням водою [2].
Недоліком даного способу є те, що при індукційному нагріванні має місце лише поверхневе нагрівання термооброблених виробів. Це призводить до нерівномірності розподілу напруг у готовому виробі, а температура нагріву 650-680 про З, близька до точки Аас 1 може призвести до розміцнення виробу, якщо необхідні властивості його були отримані загартуванням і відпусткою при нижчих температурах. У цьому випадку обидва зазначені недоліки знижують конструктивну міцність виробу.
Метою винаходу є підвищення терміну служби водневих балонів за рахунок періодичного процесу експлуатації видалення водню з металу балонів.
Сутність винаходу полягає в тому, що після відпустки проводять травлення та нагрівання для усунення водневої крихкості металу, а додатковий нагрівання здійснюють в інтервалі температур 250 - (t відп - 100) про З періодичністю нагріву, що визначається з виразу =15 - 0,025 Р, де – періодичність нагріву, рік; Р - числовийеквівалент величини робочого тиску в балонах, кгс/см2.
Спосіб здійснюється наступним чином.
Нагрівання під загартування балонів виробляють у вертикальних печах до температури Ас 3 +50 про З і витримують при цій температурі протягом 60 хв. Охолоджують балони в масляних вертикальних баках, після чого слід відпустка у вертикальних печах при температурі 60010 про З витримкою 1,5 год.
Після контролю якості термічної обробки (виміру твердості та визначення механічних властивостей) балони надходять на травлення. Після травлення балони промивають у холодній воді, піддають зняттю водневої крихкості і обдувають стисненим повітрям до видалення вологи.
Потім балони піддають контролю, випробуванням та відвантажують споживачеві. У споживача балони заповнюють газоподібним воднем, підвищуючи тиск до робітника (Р роб.). Працюють балони у циклічному режимі Р раб – 0 і назад. За рік роботи балон зазнає приблизно 200 циклів навантаження.
Через років = 15-0,025 Р експлуатації балони піддають додатковому нагріванню в інтервалі температур 250 - (t отп -100) про, після чого проводять контроль твердості і знову передають в експлуатацію під тиском Р раб. у циклічному режимі. Додаткове нагрівання здійснюють через кожні роки експлуатації. Тривалість нагріву аналогічна прийнятій для зняття водневої крихкості при виготовленні балонів і становить 1,5 год.
Були проведені випробування запропонованого способу. Використовували балони із сталі 35ХН3МФА, розраховані на робочий тиск 400 кг/см 2 . У процесі виготовлення балонів здійснювали загартування при температурі 890 про З, відпустку при температурі 600 про, травлення в розчині сірчаної кислоти (10-25%), сірчанокислого заліза (до 350 г/л), кухонної солі (3-10%) при температурі45-75 про З, промивання у воді та кип'ятіння в 0,5-1% розчині тринатрійфосфату для зняття водневої крихкості. Потім здійснювали контроль та піддавали випробуванням.
Для моделювання терміну служби балонів їх наповнювали газоподібним воднем під тиском, який змінювався циклічно від 0 до Р раб. = = 400 кгс/см 2 і назад. За такого режиму роботи балони доводили до руйнування. Базовою для випробувань було обрано 4000 циклів, що відповідало встановленим 20 рокам роботи виробів, до складу яких входять водневі балони.
Ефективність способу оцінювали за кількістю балонів, що зруйнувалися. Термін служби визначали за кількістю циклів до руйнування, що віднесена до щорічної кількості циклів при експлуатації ( 200).
Результати випробувань наведено у таблиці.
Таким чином, періодичне нагрівання балонів у запропонованому інтервалі температур у процесі експлуатації підвищує експлуатаційну надійність балонів та дозволяє продовжити термін їхньої служби. Це пов'язано з тим, що в процесі нагрівання в заявляється інтервалі температур у поєднанні зі знайденим співвідношенням періодичності нагріву зменшується кількість водню, що розчинився в металі під час експлуатації водневих балонів, а також відновлюється пластичність захищених воднем ділянок балонів.
У цьому значення межі міцності матеріалу (основна розрахункова характеристика балона) залишається лише на рівні вимог, нормованих у технічну документацію.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
СПОСІБ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ ВОДОРОДНИХ БАЛОНІВ ВИСОКОГО ТИСКУ З ЛЕГОВАНИХ СТАЛІВ, що включає загартування, відпустку і додатковий нагрівання в процесі експлуатації, який відрізняється тим, що після відпустки проводять травлення і нагрівання для усунення водневоїдодатковий нагрівання здійснюють в інтервалі температур 250 - (t отп - 100) o З періодичністю нагріву, що визначається з виразу = 15 - 0,025P, де - періодичність нагріву, років; P - числовий еквівалент величини робочого тиску в балонах, кгс/см 2 .