RU2049148C1 - Method for regeneration of power equipment members from carbon and low-alloy steels - Google Patents
Method for regeneration of power equipment members from carbon and low-alloy steels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2049148C1 RU2049148C1 RU93052999A RU93052999A RU2049148C1 RU 2049148 C1 RU2049148 C1 RU 2049148C1 RU 93052999 A RU93052999 A RU 93052999A RU 93052999 A RU93052999 A RU 93052999A RU 2049148 C1 RU2049148 C1 RU 2049148C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power equipment
- carbon
- pressure
- low
- alloy steels
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к термической и химико-термической обработке. The invention relates to thermal and chemical-thermal treatment.
Целью изобретения является восстановление оптимального комплекса служебных свойств металла элементов паровых котлов после их эксплуатации свыше расчетного срока службы при одновременном восстановлении защитной магнетитовой пленки на внутренней поверхности по реакции:
3Fe+4H2O=Fe3O4+4H
Аналогом предлагаемого способа является способ термического оксидирования путем подачи перегретого до 540-560оС пара на изделие в течение 1,5-2,5 ч при давлении 0,1-0,3 ата (Е.Н.Гладкова, В.Н.Букарев. Термическое оксидирование магнитомягких материалов, Изд-во Саратовского университета, 1965, с. 48).The aim of the invention is to restore the optimal set of service properties of the metal elements of steam boilers after their operation over the estimated service life while restoring the protective magnetite film on the inner surface by the reaction:
3Fe + 4H 2 O = Fe 3 O 4 + 4H
The analogue of the proposed method is a method of thermal oxidation by applying superheated to 540-560 ° C steam to the article during 1.5-2.5 hours at a pressure of 0.1-0.3 atm (E.N.Gladkova, VN Bukarev, Thermal Oxidation of Soft Materials, Saratov University Press, 1965, p. 48).
Существенным отличием предлагаемого способа от уже известного является одновременное решение двух задач. Во-первых, под действием давления, равного 0,6-0,8 от рабочего, на внутренней поверхности термообрабатываемого элемента образуется прочная защитная пленка магнетита. Во-вторых, дросселирование давления позволяет провести восстановление полного комплекса механических свойств элементов энергетического оборудования, изготовленных как из углеродистой, так и из низколегированной сталей. A significant difference between the proposed method and the already known is the simultaneous solution of two problems. Firstly, under the influence of pressure equal to 0.6-0.8 from the working one, a strong protective film of magnetite is formed on the inner surface of the heat-treated element. Secondly, pressure throttling allows the restoration of a full range of mechanical properties of power equipment elements made of both carbon and low alloy steels.
Наиболее близким к предлагаемому является способ восстановления паровых котлов [1] позволяющий восстанавливать механические свойства металла барабанов паровых котлов, изготовленных из низколегированной стали (например, 16ГНМ, 16ГНМА) при одновременном создании на их внутренней поверхности защитной магнетитовой пленки. Но этот известный способ не подходит для элементов энергооборудования, изготовленных из углеродистой стали, так как процессы старения и отпуска, протекающие в этих классах сталей при длительной эксплуатации, приводят к различным последствиям. Closest to the proposed method is the recovery of steam boilers [1], which allows to restore the mechanical properties of the metal drums of steam boilers made of low alloy steel (for example, 16GNM, 16GNMA) while creating a protective magnetite film on their inner surface. But this known method is not suitable for elements of power equipment made of carbon steel, since the aging and tempering processes that occur in these classes of steels during long-term operation lead to various consequences.
В низколегированной стали длительная эксплуатация приводит к значительному охрупчиванию металла, т.е. доминирующую роль играют процессы термодеформационного старения, что выражается в росте прочностных характеристик (предела текучести, предела прочности, отношения σ0,2/ σв) и порога хладноломкости), и приводит к значительному снижению пластических и вязких свойств металла (Туляков Г.А. Ковалев И.С. Жарикова О.Н. Аверченков Е.А. Бахтеев С. Ф. Аксельрод М.А. Юшкова И.Н. Опыт проведения низкотемпературной восстановительной термообработки металла барабанов из углеродистой и низколегированных сталей. Электрические станции, 1990, N 3, с. 36-38).In low alloy steel, long-term operation leads to significant embrittlement of the metal, i.e. dominated by thermal-aging processes, which results in increase of strength characteristics (yield stress, tensile strength ratio σ 0,2 / σ in) and fracture appearance transition) and results in a significant reduction in the plastic and viscous properties of the metal (GA Tulyakov Kovalev I.S. Zharikova O.N. Averchenkov E.A. Bakhteev S.F. Axelrod M.A. Yushkova I.N. Experience in conducting low-temperature reduction heat treatment of metal drums from carbon and low alloy steels.Electric Stations, 1990,
Для элементов теплоэнергетического оборудования, изготовленных из углеродистой стали, наблюдается другой характер изменения механических свойств металла. Основную роль к этих сталях играют процессы, протекающие при отпуске стали, т.е. наблюдается снижение прочностных характеристик и увеличение (незначительное) пластичности. Причем порог хладноломкости при этом также возрастает. Снижение прочностных характеристик ниже требований соответствующих нормативных материалов приводит к необходимости снижения параметров или замены оборудования. Для продления безопасной эксплуатации энергооборудования предлагается проведение химико-термической обработки по предлагаемому способу. For elements of heat power equipment made of carbon steel, a different nature of the change in the mechanical properties of the metal is observed. The main role to these steels is played by the processes occurring during the tempering of steel, i.e. a decrease in strength characteristics and an increase in (insignificant) ductility are observed. Moreover, the cold brittleness threshold also increases. The decrease in strength characteristics below the requirements of the relevant regulatory materials leads to the need to reduce the parameters or replace equipment. To extend the safe operation of power equipment, it is proposed to conduct chemical-thermal treatment according to the proposed method.
Существенным отличием предлагаемого способа от уже известных является дросселирование давления в интервале 0,35-0,8 от номинального рабочего. Дросселирование представляет собой несколько циклов (3-5 циклов) снижения давления и последующего его повышения до 0,8 от номинального рабочего. Под номинальным рабочим давлением подразумевается давление среды на выходе из котла, которое равно расчетному давлению, указанному в паспорте. При дросселировании происходит увеличение удельного объема пара более чем вдвое и заметное снижение его температуры, что представляет собой термоциклический процесс, который может приводить либо к упрочнению (для углеродистой стали), либо к разупрочнению (для низколегированной стали) металла в зависимости от режима дросселирования. Для достижения указанной цели дросселирование проводится в начале процесса химико-термической обработки. Для углеродистой стали давление при дросселировании изменяется в интервале 0,35-0,8 от номинального рабочего. Для элементов энергетического оборудования, изготовленных из низколегированной стали, давление при дросселировании должно изменяться в пределах 0,6-0,8 от номинального рабочего. Последующая выдержка независимо от термообрабатываемой стали должна проводиться под давлением 0,65-0,8 от номинального рабочего для создания на поверхности металла под действием растягивающих напряжений от избыточного давления прочной магнетитовой пленки, которая разрушается в процессе длительной эксплуатации из-за малоцикловой усталости при пусках-остановах оборудования, позволяет повысить коррозионную стойкость теплоэнергетического оборудования. A significant difference of the proposed method from the already known is the throttling of pressure in the range of 0.35-0.8 from the nominal working. Throttling consists of several cycles (3-5 cycles) of pressure reduction and its subsequent increase to 0.8 from the nominal working one. By nominal working pressure is meant the pressure of the medium at the outlet of the boiler, which is equal to the design pressure indicated in the passport. During throttling, the specific volume of steam increases more than twofold and its temperature decreases noticeably, which is a thermocyclic process that can lead to either hardening (for carbon steel) or softening (for low alloy steel) of the metal, depending on the throttling mode. To achieve this goal, throttling is carried out at the beginning of the process of chemical-thermal treatment. For carbon steel, the pressure during throttling varies in the range of 0.35-0.8 from the nominal working. For elements of power equipment made of low alloy steel, the pressure during throttling should vary between 0.6-0.8 of the nominal working. Subsequent exposure, irrespective of heat-treated steel, should be carried out at a pressure of 0.65-0.8 of the nominal working pressure to create tensile stresses from the overpressure of a strong magnetite film on the metal surface, which is destroyed during long-term operation due to low-cycle fatigue during start-up equipment shutdowns, allows to increase the corrosion resistance of heat power equipment.
Предлагаемые температурные интервалы (470-560оС) являются необходимыми и достаточными для решения поставленной задачи и связаны с типом оборудования, на котором проводится химико-термическая обработка.The proposed temperature ranges (470-560 ° C) are necessary and sufficient to solve the problem and relate to the type of equipment, which is carried out chemical-thermal processing.
Время выдержки зависит от температуры выдержки и уменьшается с ее увеличением. The exposure time depends on the exposure temperature and decreases with its increase.
Для опробования предлагаемого способа была проведена химико-термическая обработка металла барабана котла N 1 типа ТП-80 на ТЭЦ-22 Мосэнерго, изготовленного из стали 16ГНМ, который отработал на 01.01.92 г 197128 ч при 439 пусках-остановах. Параметры пара в барабане: давление 15,5 МПа, температура 343оС. Режим восстановительной термической обработки был следующим: средняя температура процесса 540оС, время выдержки 30 ч, давление при дросселировании изменяли в интервале 9,3-12,4 МПа. Результаты изменения механических свойств приведены в табл. 1.To test the proposed method, a chemical-thermal treatment of the metal of the drum of a boiler No. 1 of type TP-80 was carried out at Mosenergo TPP-22 made of steel 16GNM, which worked out on 01.01.92 g 197128 h at 439 start-ups and shutdowns. Parameters of steam in the drum: pressure 15.5 MPa, temperature 343 о С. The mode of reductive heat treatment was as follows: average process temperature 540 о С, holding time 30 h, pressure during throttling was changed in the range of 9.3-12.4 MPa. The results of the change in mechanical properties are given in table. 1.
Анализ результатов показывает, что при длительной эксплуатации металла произошло повышение прочностных свойств (предел прочности на 6 кгс/мм2, предела текучести на 7 кгс/мм2, по сравнению с сертификатными данными и росту отношения σ0,2/σв от 0,73 до 0,78. Критическая температура хрупкости равна минус 10оС.An analysis of the results shows that during long-term operation of the metal there was an increase in strength properties (tensile strength by 6 kgf / mm 2 , yield strength by 7 kgf / mm 2 , compared with certificate data and an increase in the ratio of σ 0.2 / σ in from 0, 73 to 0.78. The critical temperature of fragility is minus 10 about C.
Прочностные характеристики металла барабана после восстановительной химико-термической обработки понизились: предел прочности на 10 кгс/мм2, предел текучести на 12 кгс/мм2, отношение σ0,2/σв уменьшилось до 0,72, что удовлетворяет требованиям "Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов". Ударная вязкость при этом выросла в 2 раза, а пластичность осталась на уровне сертификатных данных. Критическая температура хрупкости после термообработки понизилась на 30оС и равна минус 40оС.The strength characteristics of the drum metal after reductive chemical-thermal treatment decreased: tensile strength by 10 kgf / mm 2 , yield strength by 12 kgf / mm 2 , the ratio σ 0.2 / σ in decreased to 0.72, which meets the requirements of the "Rules of the device and the safe operation of steam and hot water boilers. " Impact strength at the same time increased by 2 times, and ductility remained at the level of certificate data. The critical temperature of brittleness after heat treatment decreased by 30 o C and is equal to minus 40 o C.
Кроме того внутренняя поверхность металла покрыта прочной защитной пленкой магнетита. In addition, the inner surface of the metal is covered with a strong protective film of magnetite.
Испытание металла на малоцикловую усталость показывает рост долговечности во всем исследованном интервале амплитуд после восстановительной термической обработки. Testing the metal for low-cycle fatigue shows an increase in durability over the entire investigated range of amplitudes after reconstructive heat treatment.
Химико-термическая обработка металла барабана котла N 3, изготовленного из стали 22К (Минская ТЭЦ-3), была проведена по режиму: средняя температура 500оС, время выдержки 36 ч, давление при дросселировании изменялось в пределах от 3,85 до 8,8 МПа. Механические свойства до и после НВТО приведены в табл. 2.Thermochemical treatment of boiler
Как следует из полученных результатов, длительная эксплуатация привела к снижению прочностных свойств на 33-55 МПа по сравнению с сертификатными данными при одновременном снижении ударной вязкости. После термической обработки происходит восстановление прочностных свойств до уровня сертификатных данных, понижение критической температуры хрупкости на 20оС, а ударная вязкость возрастает до значений сертификатных данных, кроме того происходит восстановление защитной магнетитовой пленки.As follows from the results obtained, long-term operation has led to a decrease in strength properties by 33-55 MPa compared with certificate data while reducing toughness. After the heat treatment is restored to the level of the strength properties of the certified data, lowering the transition temperature at 20 ° C, and toughness increases to values of the certified data, besides recovery occurs protective magnetite film.
Таким образом использование предлагаемого способа восстанавливает механические свойства металла энергетического оборудования, изготовленного из углеродистой и низколегированной сталей, до уровня сертификатных данных, создает на поверхности металла защитную магнетитовую пленку, что продлевает ресурс эксплуатации еще на 50000-100000 ч, не снижая параметров пара. Thus, the use of the proposed method restores the mechanical properties of the metal of power equipment made of carbon and low alloy steels to the level of certificate data, creates a protective magnetite film on the metal surface, which extends the service life by another 50,000-100,000 hours, without reducing the parameters of steam.
Claims (1)
560oС под давлением 0,6 0,8 от номинального рабочего, а выдержку ведут при дросселировании давления в пределах 0,35 0,85 от номинального рабочего в течение 25 40 ч.METHOD FOR RESTORING POWER EQUIPMENT ELEMENTS FROM CARBON AND LOW-ALLOYED STEEL, including heating, holding and cooling in an atmosphere of water vapor, characterized in that the heating is carried out to a temperature of 470
560 o With a pressure of 0.6 0.8 from the nominal working, and the shutter speed is carried out with throttling of the pressure within 0.35 0.85 of the nominal working for 25 40 hours
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93052999A RU2049148C1 (en) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | Method for regeneration of power equipment members from carbon and low-alloy steels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93052999A RU2049148C1 (en) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | Method for regeneration of power equipment members from carbon and low-alloy steels |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2049148C1 true RU2049148C1 (en) | 1995-11-27 |
| RU93052999A RU93052999A (en) | 1996-09-27 |
Family
ID=20149561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93052999A RU2049148C1 (en) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | Method for regeneration of power equipment members from carbon and low-alloy steels |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2049148C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453637C1 (en) * | 2010-10-15 | 2012-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Method of surface treatment of metal products before coating |
-
1993
- 1993-11-24 RU RU93052999A patent/RU2049148C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1270174, кл. C 21D 9/08, 1986. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453637C1 (en) * | 2010-10-15 | 2012-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Method of surface treatment of metal products before coating |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JW et al. | Effect of nitride (Cr2N) precipitation on the mechanical, corrosion, and wear properties of austenitic stainless steel | |
| Chait | Factors influencing the strength differential of high strength steels | |
| US3655465A (en) | Heat treatment for alloys particularly steels to be used in sour well service | |
| GB2023668A (en) | Steel for cold plastic working | |
| CA1177369A (en) | Process for the improved heat treatment of steels using direct electrical resistance heating | |
| JP5996427B2 (en) | Low temperature treatment of martensitic steel in mixed hardening | |
| CARTER et al. | Stress corrosion properties of high strength precipitation hardening stainless steels | |
| RU2049148C1 (en) | Method for regeneration of power equipment members from carbon and low-alloy steels | |
| US4495002A (en) | Three-step treatment of stainless steels having metastable austenitic and martensitic phases to increase resistance to chloride corrosion | |
| Thompson | Fatigue crack propagation in austenitic stainless steels | |
| Prabhu et al. | Experimental Investigation Into Fatigue Behaviuor of EN-8 Steel (080M40/AISI 1040) Subjected to Heat Treatment and Shot Peening Processes | |
| Parvathavarthini et al. | Effect of microstructure on corrosion behavior of 9% chromium-1% molybdenum steel | |
| Sarwar et al. | Fatigue crack propagation behavior in dual-phase steel | |
| Orava et al. | The effect of high energy rate forming on the terminal characteristics of metal—a review | |
| US3235415A (en) | Heat treatment and alloy | |
| JPS5948928B2 (en) | Method for manufacturing stress corrosion resistant austenitic stainless steel | |
| JPS61295319A (en) | Manufacture of sucker rod for oil well containing wet gaseous carbon dioxide | |
| Hossain et al. | A case study of heat treatment on AISI 1020 steel | |
| Klueh et al. | Effect of heat treatment and tantalum on microstructure and mechanical properties of Fe-9Cr-2W-0.25 V steel | |
| Prevéy et al. | Low plasticity burnishing (LPB) treatment to mitigate FOD and corrosion fatigue damage in 17-4 PH stainless steel | |
| JPH02294462A (en) | Carburizing quenching method for steel member | |
| CA1196257A (en) | Three-step treatment of stainless steels having metastable austenitic and martensitic phases to increase resistance to chloride corrosion | |
| US3574004A (en) | Processing of gas turbine engine shafting | |
| JPS6151010B2 (en) | ||
| Menig et al. | Shot peening plus subsequent short-time annealing-A way to increase the residual stress stability and alternating bending strength of AISI 4140 |