Зачем трубы из нержавеющей стали подвергают отжигу на раствор

Аустенитная нержавеющая сталь смягчается путем обработки раствором. Обычно трубу из нержавеющей стали нагревают примерно до 950–1150 ℃ и выдерживают при этой температуре в течение определенного периода времени. Это позволяет карбидам и различным легирующим элементам полностью и равномерно растворяться в аустените. Затем его быстро закаливают в воде для охлаждения. Углерод и другие легирующие элементы не успевают осаждаться, в результате чего образуется чистая аустенитная структура. Этот процесс называется обработкой раствором.

Существует три основных преимущества обработки раствором труб из нержавеющей стали.

Во-первых, это обеспечивает однородную микроструктуру и состав. Это особенно важно для сырья, поскольку температура прокатки и скорость охлаждения различаются в зависимости от сечения горячекатаной катанки, что приводит к неоднородной микроструктуре. При высоких температурах активность атомов усиливается, σ-фаза растворяется, химический состав становится более однородным. Затем быстрое охлаждение дает однородную однофазную микроструктуру.

Во-вторых, исключается наклеп, облегчая дальнейшую холодную обработку. За счет обработки на раствор восстанавливаются искаженные кристаллические решетки, рекристаллизуются удлиненные и разбитые зерна, устраняются внутренние напряжения, снижается предел прочности стальной трубы, увеличивается удлинение.

В-третьих, он восстанавливает присущую нержавеющей стали коррозионную стойкость. Холодная обработка вызывает выделение карбидов и дефекты решетки, снижая коррозионную стойкость нержавеющей стали. Обработка раствором восстанавливает коррозионную стойкость стальной трубы до исходного состояния.

Для труб из нержавеющей стали тремя ключевыми факторами обработки раствора являются температура, время выдержки и скорость охлаждения. Температура раствора в первую очередь определяется химическим составом. Обычно марки с более высоким содержанием легирующих элементов требуют соответственно более высокой температуры растворения. Особенно это касается сталей с высоким содержанием марганца, молибдена, никеля и кремния; только за счет повышения температуры раствора для обеспечения полного растворения можно добиться смягчающего эффекта.

Однако в стабилизированных сталях, например 1Х18Н9Т, при высокой температуре растворения карбиды стабилизирующих элементов полностью растворяются в аустените. При последующем охлаждении эти карбиды выделяются на границах зерен в виде Cr23C6, вызывая межкристаллитную коррозию. Для предотвращения разложения и растворения карбидов-стабилизаторов (TiC и Nbc) обычно используют нижний предел температуры растворения.

Нержавеющая сталь, широко известная как сталь, которая не ржавеет, на самом деле обладает как устойчивостью к ржавчине, так и кислотостойкостью (коррозионной стойкостью). Устойчивость к ржавчине и коррозионная стойкость нержавеющей стали обусловлены образованием на ее поверхности богатой хромом оксидной пленки (пассивационной пленки). Однако стойкость к ржавчине и коррозионная стойкость относительны.

Эксперименты показали, что в слабых средах, таких как воздух и вода, и в окислительных средах, таких как азотная кислота, коррозионная стойкость стали возрастает непосредственно с увеличением содержания хрома. Когда содержание хрома достигает определенного процента, коррозионная стойкость стали резко меняется: от легко ржавеющей к трудно ржавеющей и от некоррозионностойкой к коррозионностойкой.