Анализ причин образования дефектов заготовок из стали 12X18H10T и разработка рекомендаций по их устранению

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Аустенитная сталь марки 12Х18Н10Т получила широкое распространение, что обусловливается высокой коррозионной стойкостью и соответствующей возможностью использования в агрессивных средах. Можно выделить следующие наиболее распространенные виды дефектов стали данной марки: межкристаллитная коррозия, мартенситная ориентация α-фазы и ферритная δ-фаза. Цель работы: проанализировать причины образования дефектов заготовок из стали 12Х18Н10Т и разработать рекомендации по их устранению. Методы исследования. В работе проведены испытания образцов стали 12Х18Н10Т на стойкость к межкристаллитной коррозии, металлографический анализ дефектов. Осуществлены измерения твердости для различных степеней обжатия заготовок. Термодинамические расчёты фазового равновесия в многокомпонентной стали для различных температур выполнялись в программе Thermo-Calc. Результаты и обсуждение. Было определено, что для предотвращения межкристаллитной коррозии необходимо снизить содержание азота и углерода в стали на этапе внепечной обработки до 0,05 %, а также обеспечить концентрацию титана в стали не менее допустимого значения – 0,3 %. Эти меры способствуют снижению карбидов хрома Cr23C6, ответственных за межкристаллитную коррозию. Для предотвращения появления ферромагнитной мартенситной α-фазы необходимо снижение степени обжатия заготовок до уровня не более 50 %, поскольку именно с высокой степенью обжатия при волочении связано образование данного дефекта. Высокотемпературная фаза δ-феррита существует в структуре металла в широком температурном интервале. Снижение этого диапазона до 100 градусов и менее путём оптимизации состава сплава по углероду и хрому в рамках ГОСТ 5632–2014 приводит к значительному снижению количества феррита. Однако полностью устранить его из структуры стали не представляется возможным. Для всех случаев необходимо назначение аустенизации заготовок в диапазоне температур 1050…1100 °С.

Об авторах

С. В. Рябошук

Email: ryaboshuk.sv@gmail.com
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, ул. Политехническая, 29, г. Санкт-Петербург, 195251, Россия, ryaboshuk.sv@gmail.com

П. В. Ковалев

Email: kovalev_pv@spbstu.ru
кандидат техн. наук, Доцент, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, ул. Политехническая, 29, г. Санкт-Петербург, 195251, Россия, kovalev_pv@spbstu.ru

Список литературы

  1. Урбан Д. Новые хромистые стали для использования в условиях высоких температур // Черные металлы. – 2018. – № 7. – С. 67–68.
  2. Features of high-amperage electrolyzer hearth breakdown / V.M. Sizyakov, V.Yu. Bazhin, R.K. Patrin, R.Yu. Feshchenko, A.V. Saitov // Refractories and Industrial Ceramics. – 2013. – Vol. 54. – P. 151–154.
  3. High-temperature corrosion performance of austenitic stainless steels type AISI 316L and AISI 321H, in molten solar salt / A. Gomes, M. Navas, N. Uranga, T. Paiva, I. Figueira, T.C. Diamantino // Solar Energy. – 2019. – Vol. 177. – P. 408–419.
  4. A computational approach to evaluate the sensitization propensities of UNS S32100 and UNS S34700 stainless steels / R. Ayer, Y. Ro, I. Park, J. Shim, J. Nam, J. Kim // Corrosion 2018. – Phoenix, Arizona, USA, 2018. – P. NACE-2018-10574. – URL: https://onepetro.org/NACECORR/proceedings-abstract/CORR18/All-CORR18/NACE-2018-10574/125882 (accessed 26.01.2023).
  5. Software for modeling brazing process of spacecraft elements from widely used alloys / V. Tynchenko, V. Bukhtoyarov, D. Rogova, A. Myrugin, Y. Seregin, A. Bocharov // 2022 21st International Symposium INFOTEH-Jahorina (INFOTEH), East Sarajevo, Bosnia and Herzegovina. – IEEE, 2022. – P. 1–5. – doi: 10.1109/INFOTEH53737.2022.9751246.
  6. An electrochemical study on the effect of stabilization and sensitization heat treatments on the intergranular corrosion behaviour of AISI 321H austenitic stainless steel / K. Morshed-Behbahani, P. Najafisayar, M. Pakshir, M. Shahsavari // Corrosion Science. – 2018. – Vol. 138. – P. 28–41.
  7. Feng Z., Zecevic M., Knezevic M. Stress-assisted (γ→ α′) and strain-induced (γ→ ε→ α′) phase transformation kinetics laws implemented in a crystal plasticity model for predicting strain path sensitive deformation of austenitic steels // International Journal of Plasticity. – 2021. – Vol. 136. – P. 102807.
  8. Effect of δ-ferrite on the stress corrosion cracking behavior of 321 stainless steel / J. Wang, H. Su, K. Chen, D. Du, L. Zhang, Z. Shen // Corrosion Science. – 2019. – Vol. 158. – P. 108079.
  9. Hu D., Li S.L., Lu S. Effects of TIG process on corrosion resistance of 321 stainless steel welding joint // Materials Science Forum. – 2013. – Vol. 749. – P. 173–179.
  10. Analysis of the causes of cracks in the production of ingots and forgings from austenitic stainless steel 08Х18Н10Т (AISI 321) / A.D. Davydov, O.O. Erokhina, S.V. Ryaboshuk, P.V. Kovalev // Key Engineering Materials. – 2020. – Vol. 854. – P. 16–22.
  11. Analytical review of the foreign publications about the methods of rise of operating parameters of cathode blocks during 1995–2014 / R.Yu. Feshchenko, O.O. Erokhina, A.L. Kvanin, D.S. Lutskiy, V.V. Vasilyev // CIS Iron and Steel Review. – 2017. – Vol. 13. – P. 48–52.
  12. Beneficial effect of reversed austenite on the intergranular corrosion resistance of martensitic stainless steel / C. Man, C. Dong, D. Kong, L. Wang, X. Li // Corrosion Science. – 2019. – Vol. 151. – P. 108–121.
  13. Choudhary S. Field experience with chloride stress corrosion cracking of stainless steels below 60° C in condensate stabilization unit // OnePetro. – 2022. – P. SPE-210992-MS. – doi: 10.2118/210992-MS.
  14. Corrosion characteristics of iron-nickel-chromium alloys in molten nitrate salts under isothermal and thermal cycling conditions / Q. Liu, C. Wang, A. Neville, R. Barker, J. Qian, F. Pessu // OnePetro. – 2022. – P. AMPP-2022-17529. – URL: https://onepetro.org/amppcorr/proceedings-pdf/AMPP22/5-AMPP22/D051S049R002/2724564/ampp-2022-17529.pdf (accessed: 26.01.2023).
  15. Ковалюк Е.Н., Горевая М.А., Тумурова В.П. Изучение питтинговой и межкристаллитной коррозии сталей 12Х15Г9НД и 12Х18Н10Т // Коррозия: материалы, защита. – 2014. – № 7. – С. 27–32.
  16. Чубуков А.И., Новиков А.В. Исследование стойкости сварных соединений сталей AISI 316TI и 10X17H13M2T и 12X18H10T к межкристаллитной коррозии // Наука в движении: от отражения к созданию реальности: материалы II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Альметьевск, 15 июня 2017 г. – М., 2017. – С. 173–178.
  17. Grain orientation dependence of nanoindentation and deformation-induced martensitic phase transformation in neutron irradiated AISI 304L stainless steel / K.S. Mao, C. Sun, Y. Huang, C.-H. Shiau, F.A. Garner, P.D. Freyer, J.P. Wharry // Materialia. – 2019. – Vol. 5. – P. 100208. – doi: 10.1016/j.mtla.2019.100208.
  18. Saied M. Experimental and numerical modeling of the dissolution of δ-ferrite in the Fe-Cr-Ni system: Application to austenitic stainless steels: PhD thesis. – University Grenoble Alpes, 2016. – 220 p.
  19. Leone G.L., Kerr H.W. The ferrite to austenite transformation in stainless steels // Welding Research Supplement. – 1982. – Vol. 61 (1). – P. 13s–22s.
  20. Kalmykova T.D., Kuznetsov V.V. Kinetic and thermodynamic aspects of flotation beneficiation of polymetallic raw materials // E3S Web of Conferences. – 2021. – Vol. 266. – P. 02015. – doi: 10.1051/e3sconf/202126602015.
  21. Development of a methodology for studying the influence of technological factors of production on the quality of large ingots from stamped steel grades 5XHM and 56NiCrMoV7 / P.V. Kovalev, E.S. Kazantsev, S.V. Ryaboshuk, O.O. Erokhina, I.A. Matveev // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – Vol. 1582. – P. 012028. – doi: 10.1088/1742-6596/1582/1/012028.
  22. Analysis of the gasket damage and sealing performance for the thread ring block heat exchanger / F. Zhuang, W. Sui, G. Xie, S. Shao, Z. Han, W. Liu // Pressure Vessels and Piping Conference. – ASME, 2019. – Vol. 1. – P. V001T01A068. – doi: 10.1115/PVP2019-93055.
  23. Roles of different components of complex inclusion in pitting of 321 stainless steel: Induction effect of CaS and inhibition effect of TiN / X. Tan, Y. Jiang, Y. Chen, A. Tong, J. Li, Y. Sun // Corrosion Science. – 2022. – Vol. 209. – P. 110692. – doi: 10.1016/j.corsci.2022.110692.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).