Жаропрочные стали условия эксплуатации

В зависимости от условий эксплуатации конструкционные порошковые материалы (КПМ) подразделяют на две группы материалы, заменяющие обычные углеродистые и легированные стали, чугуны и цветные металлы материалы со специальными свойствами — износостойкие, инструментальные, жаропрочные, жаростойкие, коррозионностойкие, для атомной энергетики, с особыми физическими свойствами (магнитными, электро- и теплофизическими и др.), тяжелые сплавы, материалы для узлов трения — антифрикционные и фрикционные и др. Физико-механические свойства КПМ при прочих равных условиях определяются плотностью (или пористостью) изделий, а также условиями их получения. По степени нагруженности порошковые детали подразделяют на четыре группы (табл. 7.1). [c.174]

Основным фактором, определяющим изменение строения и свойств металла в результате холодной пластической деформации, является накопленная энергия в деформированном металле, которая связана с изменением дислокационной структуры. Эта накопленная (скрытая) энергия деформирования определяет необратимые процессы в зерне, которые вызывают последующие изменения дислокационной структуры материала в условиях эксплуатации и определяют жаропрочные свойства стали. [c.26]

Силовые детали из жаропрочных сплавов и сталей в условиях эксплуатации подвергаются воздействию высоких температур, агрессивных газовых сред, статических и циклических нагрузок. [c.131]

Для деталей их жаропрочных сталей и сплавов, работающих при высоких температурах, оптимальным из условий усталостной и длительной прочности будет поверхностный слой с незначительным деформационным упрочнением, соответствующим примерно остаточной деформации, равной б = 1ч-4%, которая для каждого сплава должна устанавливаться в зависимости от рабочей температуры в условиях эксплуатации, или поверхностный слой, металл которого вообще не подвергался пластическому деформированию (без наклепа). [c.202]

Принимаемое допускаемое напряжение должно быть ниже предела ползучести материала. Это условие является обязательным в первую очередь для деталей повышенной точности, изменение формы которых в процессе эксплуатации должно быть минимальным. Для других узлов, например трубопроводов, оно должно учитываться в тех случаях, когда следует ожидать низкой деформационной способности конструкции при длительной работе или когда предел ползучести материала заметно ниже его предела длительной прочности (например, для хромистых жаропрочных сталей). [c.57]

В энергетических установках вообще и паросиловых установках сверхвысоких параметров, в частности, в ряде случаев возникает необходимость стыковки труб из разнородных сталей. Необходимость подобных стыков определяется прежде всего неравномерным распределением температуры в отдельных узлах установки. Так, для паросиловых установок на параметры 580°, 240 ата элементы пароперегревателя, работающие при температурах 620—700°, должны изготавливаться из аустенитной стали, в то время как паропровод по условиям эксплуатации выполняется из перлитной стали. В указанных установках ряд ответственных узлов, работающих в наиболее тяжелых условиях (паровпуск, клапаны автоматического затвора и Др.), может изготавливаться из хромистых жаропрочных сталей, что требует применения стыков перлитной стали с хромистой. [c.168]

Стандартом предусматриваются технические требования, в том числе механические свойства болтов, винтов, шпилек и гаек, изготовляемых из коррозионностойких жаропрочных, жаростойких и теплоустойчивых сталей и цветных сплавов. В зависимости от условий эксплуатации по ГОСТ 14623—69 производится выбор типа покрытий, по ГОСТ 9791—68—толщины покрытий. [c.239]

Практика эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, например, показывает, что выхлопной клапан двигателя работает в более неблагоприятных условиях, чем впускной клапан. Первый при работе двигателя подвергается большим температурным и химическим воздействиям. В связи с этим для изготовления его применяют жаропрочную сталь с содержанием хрома до 9%. Эта сталь является дефицитной и дорогостоящей. [c.112]

Сварка аустенитных сталей и сплавов. В послевоенные годы накоплен значительный опыт по сварке узлов энергооборудования из аустенитных жаропрочных сталей. Были изготовлены уникальные сварные конструкции блоков К-150-170 Черепетской ГРЭС, Р-50-170 Челябинской ТЭЦ и Р-100-300 Каширской ГРЭС, а также ряда газотурбинных установок. Успешная сварка этих конструкций была обеспечена проведением обширного комплекса исследований по оценке свариваемости аустенитных сталей и сплавов, по выбору сварочных материалов и оценке работоспособности сварных соединений применительно к условиям их эксплуатации при высоких температурах. [c.209]

Обобщенные результаты исследований причин преждевременных эксплуатационных повреждений и установленные закономерности долговечности теплоустойчивых и жаропрочных сталей при термоциклической и комбинированных режимах нагружения позволяют сформулировать подходы при выборе метода расчета долговечности рассматриваемых элементов теплоэнергетического оборудования с учетом условий эксплуатации в области ползучести. [c.169]

Аустенитные стали имеют низкую теплопроводность и высокий температурный коэффициент линейного расширения, что обусловливает перегрев металла в зоне сварки и возникновение значительных деформаций изделия. Основные трудности сварки рассматриваемых сталей и сплавов обусловлены высокой степенью легирования и разнообразием условий эксплуатации сварных конструкций. Основная особенность сварки таких сталей — склонность к образованию в шве и околошовной зоне горячих трещин в виде как мельчайших микротрещин, так и трещин значительных размеров. Образование горячих трещин связано с формированием при сварке крупнозернистой макроструктуры. Применение методов, способствующих измельчению кристаллов, повышает стойкость шва против образования горячих трещин. Эффективным средством является создание аустенитно-ферритной структуры металла щва. Получение аустенит-но-ферритных швов достигается путем дополнительного легирования металла шва хромом, кремнием, алюминием, молибденом и др. В сварных швах изделий, работающих как коррозионно-стой-кие при температуре до 400 °С, допускается содержание феррита до 25 %. В изделиях из жаропрочных и жаростойких сталей, работающих при более высоких температурах, содержание феррита ограничивают 4—5 %. Значительные скорости охлаждения при сварке и диффузионные процессы, происходящие при повышенных температурах в процессе эксплуатации, приводят к сильному охрупчиванию металла сварных соединений жаропрочных сталей и к потере прочности при высоких темпера- [c.334]

Обеднение твердого раствора легирующими элементами (суммарно r+Mo+V) в хромомолибденованадиевых сталях при ползучести можно проследить следующим образом. В исходном состоянии после полного цикла термической обработки (нормализации с отпуском) в карбидах находится суммарно r+Mo+V примерно 25. .. 30 % и повышается до 45% в процессе длительной эксплуатации с наработкой 150 тыс. ч при температуре 545 °С [9], при этом предельно допустимое содержание этих элементов в карбидах по условию сохранения жаропрочности сталей ограничивается количеством 60 %. [c.17]

Надежность работы шпилек паровой арматуры определяют свойствами применяемых сталей, конструкцией и условиями эксплуатации. Характерная особенность шпилек заключается в том, что они работают в условиях самопроизвольного снижения напряжения (в результате перехода упругой деформации в пластическую), назы ваемого релаксацией. Поэтому наряду с высоким уровнем прочностных свойств и жаропрочностью металл для шпилек должен обладать высокой релаксационной стойкостью — сопротивлением снижению напряжений, а также не быть чувствительным к резьбовым концентраторам напряжений. [c.229]

Для того, чтобы добиться высокой экономичности, надо освоить высокие рабочие температуры и создать высокоэффективные теплообменники — с небольшими сопротивлениями, малыми габаритами и более значительной степенью регенерации. Для ГТУ важны также развитие технологии жаропрочных сталей и дешевизна их получения. Надежность работы установки обычно обеспечивается знанием условий эксплуатации и размерами производства. Прогресс газотурбинных двигателей требует большой и сложной совместной работы ученых, исследователей, конструкторов и производственников. [c.155]

Если правильно выбрана марка стали для определенных условий эксплуатации и стали не будут подвергаться водородной коррозии, то при расчете конструкций, работающих в водородосодержащих средах при повышенных температурах и давлениях, можно воспользоваться данными по их жаропрочности на воздухе. [c.128]

Одна из основных задач, возникающих при сварке жаропрочных сталей, заключается в выборе такого сочетания сварочных материалов, которое обеспечивает получение бездефектного металла шва, удовлетворяющего по своим свойствам требованиям, предъявляемым к нему условиями эксплуатации конструкции. [c.102]

По влиянию условий эксплуатации на показатели надежности отливок из жаропрочных сталей для паропроводной арматуры и фасонных частей трубопроводов накоплен меньший эксперимен-гальный материал, чем по металлу паропроводных труб. [c.173]

Жаропрочные стали и сплавы. Эти материалы используют для длительной эксплуатации нагрузкой в деталях и установках, работающих при повышенных температурах выше 400—450° С, т. е. в условиях, когда необходимо предупредить развитие ползучести. [c.400]

Жаропрочность стали зависит и рт стабильности ее микроструктуры, т. е. неизменности состава твердого раствора и карбидной фазы в условиях длительной выдержки при рабочих температурах. Если в процессе эксплуатации под напряжением при рабочих температурах в металле развиваются диффузионные процессы (переход некоторых элементов-упрочнителей из твердого раствора в карбиды, а других — из карбидов в твердый раствор либо рост карбидов), то он будет претерпевать ползучесть и преждевременно разрушится. [c.93]

Применение теплоустойчивых сталей обеспечивает возможность нормальной эксплуатации конструкций в условиях высоких температур при значительных напряжениях и в особых средах, способствующих химическому и механическому разрушению металла. Наиболее широко теплоустойчивые стали применяют при изготовлении паровых энергетических установок. Для повышения жаропрочности сталей в их состав вводят легирующие [c.518]

При работе материала в условиях ползучести определяющую роль играет прочность границ зерен. В связи с этим все фазы, образующиеся у границ зерен, могут в значительной степени изменять прочность сплава или стали при их работе под напряжением при высоких температурах. Стабильность этих фаз в условиях эксплуатации (определенной температуре, длительности работы, напряжений, вызывающих ползучесть) позволяет использовать такие сплавы как жаропрочные. Образование и развитие новых фаз, особенно вблизи границ зерен, может изменять и жаропрочность, в частности снижать эксплуатационные характеристики. [c.21]

В период эксплуатации ряда трубопроводов, изготовленных из хромоникелевых жаропрочных сталей и работавших в условиях температур 560- -600°С, в сварных стыках выявлялись наружные трещины, проходившие в основном металле вблизи сварных швов. Эти трещины являются межкристаллитными, располагающимися на расстоянии одного-двух зерен от границы металла шва. [c.65]

Выбор способов сварки конструкций из жаропрочных сталей связан с целым рядом факторов. Из них основными являются следующие марка (состав) основного металла, из которого изготовляется сварная конструкция, узел тип, конструктивные формы, размеры, в частности толщина металла изготовляемой конструкции условия эксплуатации конструкции — температура и длительность эксплуатации возможность проведения последующей после сварки термической обработки. [c.67]

Условия эксплуатации изделий из теплоустойчивых сталей приведены в табл. 36, откуда видно, что рабочая температура не превышает 600°С. Изделия, эксплуатирующиеся при температуре выше 600°С, изготовляются из высоколегированной жаростойкой и жаропрочной стали. [c.146]

Свариваемость рассматриваемых сталей и сплавов затрудняется мпогокомпонеитностью их легирования и разнообразием условий эксплуатации сварных конструкций (коррозионная стойкость, жаростойкость или жаропрочность). Общей сложностью сварки является предупреждение образования в шве и околошовной зоне кристаллизационных горячих трещин, имеющих межкристаллит-пый характер, наблюдаемых в виде мельчайших микронадрывов и трещин. Горячие трещины могут возникнуть и при термообработке или работе конструкции нри повышенных температурах. Образование горячих трещин наибо,лее характерно для крупнозернистой структуры металла шва, особенно выраженной в многослойных швах, когда кристаллы последующего слоя продолжают кристаллы предыдущего слоя. [c.286]

Дальнейшее выделение карбидов в процессе ползучести в условиях эксплуатации по-прежнему идет неравномерно. В областях с повышенной плотностью карбидов в силу их тормозящего действия наблюдается повышенная плотность дислокаций, что в свою очередь способствует более интенсивному вьщеле-нию карбидов. В результате указанная неравномерность в плотности распределения карбидных частиц сохраняется. Это оказывает свое влияние на различную травимость ферритных зерен. От соотношения двух типов феррита в структуре зависят свойства жаропрочности и особенно длительной пластичности стали. [c.37]

Расчетное допускаемое напряжение материала трубы при рабочей температуре 0, определяют умножением номинального допустимого напряжения Одоп на поправочный коэффициент т], учитывающий особенности конструкции и эксплуатации трубопровода. Для трубопроводов и поверхностей нагрева, находящихся под внутренним давлением, г) = 1. Номинальное допускаемое напряжение принимается по наименьшей из величин, определяемых гарантированными прочностными характеристиками металла при рабочих температурах с учетом коэффициентов запаса прочности для элементов, работающих при температурах, не вызывающих ползучесть, — по временному сопротивлению и пределу текучести Для элементов, работающих в условиях ползучести, у которых расчетная температура стенки превышает 425°С для углеродистых и низколегированных марганцовистых сталей, 475 С для низколегированных жаропрочных сталей и 540°С для сталей аустенитного класса, — по временному сопротивлению, пределу текучести и пределу длительной прочности. Расчет на прочность по пределу ползучести Нормами не предусматривается, так как соблюдение необходимого запаса по длительной прочности обеспечивает прочность и по условиям ползучести. В табл. 8-6 приведены значения номинальных допускаемых напряжений для некоторых сталей. [c.148]

Фазовые превращения нужно учитывать при эксплуатации изделий из любых материалов, тем более из композитов - сложных соединений, работающих в экстремальных условиях, где обычные материалы не могут быть применены, например, жаропрочные стали не. могут быть использованы при Т>700°С, предельные рабочие температуры сплавов на основе никеля не превышают 1000°С. Для требований современной техники указанные параметры уже недостаточны. Тугоплавкие металлы (W, Мо, Nb и др.) и сплавы на их основе, обладая высоки.ми температурами плавления, имеют низкую окалиностойкость и требутот создания [c.40]

К высоколегированным мартенсит ным сталям, содержащим до 10 % в первую очередь относятся сил/,, хромы — среднеуглеродистые стади (до 0,4 % С) с кремнием (до 2—3 % Si) Они характеризуются повышенной ростойкостью в среде выхлопных газов и используются для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания. Номенклатура марок в соответствии с ТОСТ 5632—72 и рекомендации по их применению приведены в табл. 11, а жаропрочные свойства после соответствующей термической обработки — в табл. 12. Жаропрочность сил1 хромов позволяет применять их при температурах не выше 600— 650 С при более тяжелых условиях эксплуатации клапаны мощных двигателей изготовляют из аустенитных сталей. [c.398]

Диффузионные прослойки могут возникать и развиваться /во время сварки, термообработки и эксплуатации при высоких температурах. Они являются причинами снижения свойств данных сварных соединений и возможных преждевременных разрушений комбинированных конструкций в различных условиях эксплуатации. Их развитие, связанное преимущественно с диффузией углерода, может приводить в сварных соединениях углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с теплоустойчивыми и жаропрочными сталями к появлению обезуглеро-женных и науглероженных прослоек (рис, 129, а). В сварных соединениях теплоустойчивых сталей обычно структурно выяв- /1яется. лишь науглероженная прослойка (рис. 129, б). [c.252]

Таким образом, на жаропрочные свойства сварных соединений хро-момолибденованадиввых сталей и стабильность жаропрочных свойств в процессе их длительной эксплуатации многофакторное влияние оказывают исходная структура и свойства свариваемых сталей, тепловые условия сварочно-термической технологии (определяющие структурную и механическую неоднородность металла по зонам), а также условия эксплуатации при ползучести. [c.78]

Одним из главнейших факторов жаропрочности сталей и сплавов является образование упрочняющих фаз Элемен ты внедрения — бор, азот, углерод — имеют весьма ограниченную и переменную с температурой растворимость в твер дом растворе и приводят к образованию избыточных фаз — боридов, нитридов, карбидов или фаз смешанного состава (см гл V) В сталях и сплавах на кобальтовой основе эти фазы обеспечивают основной эффект упрочнения, при этом требуется обеспечить оптимальные размеры частиц фаз, их определенное количество и равномерное распределение в матрице В жаропрочных сплавах на никелевой основе та кие фазы чаще всего образуются по границам зерен и их влияние на жаропрочность может быть различным в зави симости от назначения и условий эксплуатации сплава В целом можно считать, что присутствие определенного ко личества карбидных фаз в жаропрочных никелевых сплавах оказывает положительное влияние, препятствуя межзе репному проскальзыванию, в то же время выделение кар бидных фаз типа МедзСд часто приводят к охрупчиванию сплавов и понижению их жаропрочности [c.300]

Стали второй группы — сильхромы — характеризуются повышенной жаростойкостью в среде горячих выхлопных газов и используются для изготовления клапанов двигателей внутреннего сгорания. Оптимальные свойства сильхромы имеют после обработки на сорбит. Так, сталь 40Х10С2М закаливают после нагрева до 1030 °С и отпускают при 720 - 780 °С. Чем больше содержание хрома и кремния в стали, тем выше ее рабочая температура. Жаропрочность сильхромов позволяет применять их при температурах не выше 600 - 650 °С при более сложных условиях эксплуатации клапаны мощных двигателей изготовляют из аусте-нитных сталей. Сильхромы не содержат дорогих легирующих элементов и используются не только для клапанов двигателей, но и для крепежных деталей моторов. Технологические свойства сильхромов хуже, чем у перлитных сталей. Особенно затруднена их сварка, требуются подогрев перед сваркой и последующая термическая обработка. [c.502]

К настоящему времени в СССР и за рубежом усилиями многих ученых осуществлены важные исследования явлений хрупкого разрушения твердых тел как в плане решения соответствующих краевых задач механики и создания физически более обоснованных критериев разрушения, так и в области разработок методов оценки склонности конструкционных материалов к хрупкому разрушению (см., например, обзоры в работах [9, 82, 118, 145]). Необходимость в таки исследованиях обуслоЬ-лепа, с одной стороны, тем, что высокопрочные конструкционные материалы (например, жаропрочные сплавы, упрочненные стали, металлокерамические материалы, некоторые пластмассы), как правило, являются хрупкими материалами, т. е. такими, которые уже при нормальных температурах и малых скоростях нагружения разрушаются путем распространения трещины без предварительных пластических деформаций макрообъемов тела. (При низких температурах, повышенных скоростях нагружения, воздействии некоторых поверхностно-активных сред, наводороживании и в других условиях, приводящих к ограничению пластического течения конструкционного материала, его разрушение путем распространения трещины доминирует). С другой стороны, реальные условия эксплуатации конструкции всегда предусматривают наличие некоторой жидкой или газовой среды. Эта среда проникает в деформируемое тело (элемент конструкции) через его структурные несовершенства — дефекты (макро- или микротрещины, границы зерен, включений) и особенно интенсивно взаимодействует с участками тела, деформированными за предел упругости. К таким участкам относятся окрестности резких концентраторов напряжений (трещины, остроконечные полости или жесткие включения и др.). Именно в окрестности подобных дефектов среда, изменяя физико-механические свойства деформируемого материала, в первую очередь его сопротивление зарождению и развитию трещины, оказывает существенное влияние на служебные свойства (несущую способность) рабочего тела в целом. [c.9]

Для тяжелых условий эксплуатации штампов помимо смазок, приведенных выше, при штамповке поковок из конструкционных штампо-вых сталей рекомендуется смазка — суспензия жидкого стекла (15— 25 %) и коллоидного графита (5—10 %) в 30 %-ной эмульсии КРПД. Стеклянные смазки одновременно выполняют роль теплоизолятора. Их состав выбирают в зависимости от химического состава жаропрочных сталей и сплавов. Стекло, применяемое в качестве смазки и для заш,иты от окисле- [c.467]

Условия эксплуатации в нефтехимической промышленности труб печных змеевиков часто приводят к науглероживанию их внутренней поверхности. Формирование на поверхности труб на-углероженного слоя, обладающего ограниченной пластичностью и склонностью к растрескиванию, существенно ограничивает срок службы змеевиков трубчатых печей. Жаропрочные стали 15Х5М, 1Х2М1, 4Х18Н25С5 и др. эксплуатируются в змеевиках трубчатых печей до температур 1000 °С. [c.192]

Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы. К жаростойким (окалиностойким) относят стали и сплавы, обладаюш,ие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550 °С и работающие в ненагруженном или сла-бонагруженном состоянии. При высокой температуре в условиях эксплуатации в среде нагретого воздуха в продуктах сгорания топлива происходит окисление стали (газовая коррозия). На поверхности стали образуется сначала тонкая пленка окислов, которая с течением времени увеличивается, и образуется окалина. [c.92]

Однако в других менее напряженных условиях испытаний и при эксплуатации многие жаропрочные стали и сплавы оказываются более эрозионностойкимн и надежными в работе, нежели конструкционные стали. [c.135]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...