DSA-технология: способ повышения срока эксплуатации термической оснастки, оборудования, деталей

DSA-technology – методика термодиффузионного насыщения металлических поверхностей легирующими элементами для повышения их устойчивости к воздействию высоких температур и агрессивных сред.

Технология позволяет значительно увеличить срок службы деталей, элементов конструкций, оснастки и расходных материалов термических цехов. Более того, она позволяет частично заменить дорогостоящие жаропрочные стали рядовыми. DSA-technology была не раз представлена на международных специализированных выставках, где получила высокую оценку специалистов и была отмечена наградами.

Мы отработали температурно-временные режимы для обработки ряда сталей, в том числе для «дешевых». Успешно используем DSA-technology в собственном производстве и предоставляем услуги ХТО по данной методике своим партнерам.

Здесь мы публикуем краткий обзор технологии. Подробную информацию, в том числе отчеты испытаний, фото и т.п. вы можете получить по запросу.

ВМЕСТО ПРЕДИСЛОВИЯ

Одна из проблем металлургического, машиностроительного, энергетического и других производств – недостаточная стойкость стальных деталей оборудования и машин, длительно работающих при температурах свыше 500 °С, а также в агрессивных средах.

Для повышения эксплуатационных характеристик таких деталей существует три основных способа, каждый из которых имеет преимущества и недостатки (см. Таблицу 1).

Таблица 1.
Таблица 1.

Мы теряем время при выводе оборудования в ремонт, вынуждены идти на дополнительные затраты труда, теряем тепловую энергию на прогрев оборудования при запуске, на нагрев массивных элементов. В итоге имеем высокую стоимость содержания производства, высокую себестоимость продукции, меньшую, чем возможно, рентабельность.

КОРОТКО О ТЕХНОЛОГИИ

Обработке подвергают прокат, готовые изделия и заготовки как из легированных, так и из углеродистых сталей, в том числе и малоуглеродистых.

Насыщающей средой может быть не только смесь порошков, но и суспензия. Габариты обрабатываемых деталей ограничены лишь возможностями предприятия по обеспечению их защиты от воздействия окислительной атмосферы во время проведения операции. Форма деталей может быть любой при обеспечении возможности доступа насыщающей среды к обрабатываемым поверхностям.

Желаемые характеристики изделий достигаются подбором температурно-временного режима для каждой конкретной марки стали. На сегодняшний момент разработаны технологические режимы для ХТО следующих сталей:

  • 12Х18Н10Т,
  • 10Х12Н22ТЗМР,
  • 20Х23Н18,
  • 20Х25Н19С2Л,
  • ХН77ТЮР,
  • ЭИ673

После обработки на поверхности металла образуется слой сплава толщиной от 0,01 до 0,6 мм и более, в зависимости от марки и вида стали и выбранного температурно-временного режима. В целом с повышением содержания углерода и легирующих элементов в металле толщина слоя убывает.

Впоследствии, при воздействии высоких температур внешний слой сплава превращается в пленку сложных окислов, которая предупреждает коррозию основного материала изделия. Благодаря постепенному переходу сложного окисла к основному металлу, покрытие составляет с изделием единое целое (см. Рис. 1).

Рисунок 1. Структура слоя диффузионного насыщения: spectrum1 – пленка сложных окислов; spectrum2 –ххххххххх; spectrum3 –ххххххххх; spectrum4 – основной металл.
Рисунок 1. Структура слоя диффузионного насыщения: spectrum1 – пленка сложных окислов; spectrum2 –ххххххххх; spectrum3 –ххххххххх; spectrum4 – основной металл.

НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗДЕЛИЙ, ОБРАБОТАННЫХ МЕТОДОМ DSA-TECHNOLOGY

Пленка на поверхности металлов, обработанных методом DSA-technology, имеет большую твердость, чем основной материал. Разница может составлять до сотен процентов. Некоторые данные приведены в таблице 2. При этом шероховатость поверхности остается прежней, либо уменьшается. Также на рисунках 2-4 мы публикуем фото образцов при стократном увеличении.

Таблица 2. – Микротвердость термодиффузионного слоя на различной глубине.

Таблица 2.
Таблица 2.

Рисунок 2. Структура слоя на образце из стали 20, ×100
Рисунок 2. Структура слоя на образце из стали 20, ×100

Рисунок 3. Структура слоя на образце из стали 12Х18Н10Т, ×100
Рисунок 3. Структура слоя на образце из стали 12Х18Н10Т, ×100

Рисунок 4. Структура слоя на образце из стали 20Х23Н18, ×100
Рисунок 4. Структура слоя на образце из стали 20Х23Н18, ×100

Рисунок 5. Структура слоя на образце из стали 25Х25Н19С2Л, ×100
Рисунок 5. Структура слоя на образце из стали 25Х25Н19С2Л, ×100

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ DSA-TECHNOLOGY

Изделия, прошедшие ХТО по предлагаемой методике, надежно работают в тяжелых условиях:

  • в окислительной атмосфере печей при температурах до 1200 °С, в том числе
  • при изотермических процессах – до 1100 °С,
  • при циклических процессах – до 1000 °С;
  • в соляном растворе;
  • в 20-% растворе серной кислоты;
  • при знакопеременных нагрузках;
  • при возникновении термических ударов;
  • при возникновении кавитации.

При этом даже у деталей, изготовленных из рядовых сталей, повышается сопротивление ползучести, эрозии, износу; снижается вероятность схватывания поверхностей деталей узлов при высоких температурах. То есть материал проявляет характеристики жаропрочной стали.

По предлагаемой методике обрабатывают клапаны автомобильных двигателей, лопатки и сопла газовых турбин, детали аппаратуры для крекинга нефти и газа, трубы пароперегревателей, печную арматуру, термическую оснастку и т. п.

В качестве примера использования DSA-technology в термообрабатывающей сфере приводим фото цилиндрического контейнера, изготовленного вальцовкой и сваркой из обработанного по нашей методике листа. Контейнер использовался в качестве загрузочной оснастки в процессах цементации при температурах 900… 950 °С в течение 1000 часов.

В целом, ХТО методом ДСА-технологии имеет большие перспективы именно для производства оборудования, оснастки и расходных материалов термических участков. Так, обработанные листы успешно используются для ремонта реторт из жаропрочной стали.

Латки из проката с термодиффузионным покрытием приваривают к металлу реторты снаружи и изнутри с помощью обычной электродуговой сварки (электрод из нержавеющей стали). Качество сварных соединений нареканий не вызывает – трещины и непровары отсутствуют. В процессе дальнейшей эксплуатации реторта сохраняет герметичность, трещины на швах или самих листах отсутствуют.

Исследование длительно эксплуатировавшейся реторты из стали Х25Н20С2 показали, что ее внутренний слой приобрел структуру науглероженной стали с сеткой карбидов.

Внешний слой при этом сохранил исходную структуру. Как следствие, возникает разница коэффициентов линейного температурного расширения, что и приводит к появлению деформаций, трещин. Пленка сложных окислов создает препятствие и для процесса науглероживания, предупреждая возникновение эффекта биметалла.

ХТО методом DSA-technology значительно повышает срок эксплуатации изделий, работающих в условиях воздействия высоких температур и агрессивных сред. А также позволяет использовать углеродистые стали для изготовления малонагруженных конструкций, функционирующих при высоких температурах.

СОТРУДНИЧЕСТВО

Вы можете разместить у нас пробный заказ минимального объема. Речь может идти буквально о единичных изделиях. По запросу вы можете ознакомиться с результатами производственных испытаний. Для связи:

+7 (34145) 4 44 98;   +7 (34145) 4 45 06

+7 (34145) 5 17 04;   +7 (34145) 5 17 00

e-mail: info@vzto.ru

www: www.vzto.ru