Криогенные стали

 

Низкие температуры (искусственный холод) широко применяют в промышленности, ракетной и космической технике, в быту. Температуры ниже точки кипения кислорода (-183 °С) называют криогенными. Для работы при этих температурах необходимы специальные криогенные стали и сплавы.

Криогенные стали должны обладать достаточной прочностью при нормальной температуре в сочетании с высоким сопротивлением хрупкому разрушению при низких температурах. К этим сталям нередко предъявляют требование высокой коррозионной стойкости. В качестве криогенных применяют низкоуглеродистые никелевые стали и стали аустенитного класса, несклонные к хладноломкости. Для сварных конструкций, работающих при температуре до - 196 °С, используют стали с 6-7 % Ni (ОН6А) и 8,5-9,5 % Ni (ОН9А), обладающие низким порогом хладноломкости.

Термообработка

Стали применяют после двойной нормализации (при 900 и 790°С) и отпуска при 560 °С или после закалки в воде от 810 - 830 °С и отпуска при 600 °С. После такой обработки предел текучести a0,2 при нормальной температуре составляет 400-450 МПа, а при - 196 °С - 680-820 МПа (более высокое значение для стали ОН9А).

Из этих сталей изготовляют цилиндрические или сферические резервуары для хранения и транспортирования сжиженных газов при температуре не ниже - 196 °С. Все технологические операции, в том числе и сварку, по изготовлению изделий выполняют на листах, прошедших термическую обработку.

Подавляющую часть разнообразных машин и аппаратов криогенной техники изготовляют из аустенитных сталей, не склонных к хрупкому разрушению.

Группы криогенных сталей

Аустенитные криогенные стали делят на три группы.

  1. Хромоникелевые аустенитные стали 12Х18Н10Т и 08Х18Н10Т. Эти стали получили наибольшее применение. Из них изготовляют крупногабаритные газораспределительные установки большой мощности для получения сжиженных газов (02, N2, Н2 и др.), транспортные емкости и хранилища сжиженных газов. Они хорошо свариваются и обладают большим запасом вязкости при криогенных температурах. Высокий запас пластичности стали 12Х18Н10Т позволяет использовать ее после холодной пластической деформации с целью повышения прочности. Аустенит хромоникелевых сталей не стабилен и под влиянием пластической деформации возможно частичное мартенситное превращение.
  2. Сложнолегированные аустенитные стали повышенной прочности 07Х21Г7АН5 и 03Х20Н16АГ6. Эти стали применяют для штампосварных изделий и толстостенных крупногабаритных емкостей.
  3. Аустенитные стали на хромомарганцевой основе 10Х14Г14Н4Т и 03Х13АГ19 как заменители более дорогих хромоникелевых аустенитных сталей. Следует иметь в виду, что пластическая деформация хромомарганцевых сталей может вызвать частичное мартенситное превращение, что снижает сопротивление хрупкому разрушению. Стали рекомендуются для изготовления сварных конструкций, работающих при температурах от 20 до - 196 °С (сталь 03Х13АГ19) и - 253 °G (сталь 10Х14Г14Н4Т). Аустенитные стали используют после закалки в воде от 1000-1050 °С. При нормальной температуре предел текучести аустенитных сталей не превышает 400-450 МПа.

Похожие материалы