Caracterizarea si utilizarea otelurilor pentru tevi, cazane si recipiente sub presiune la temperatura ambianta si la temperaturi scazute

Caracterizarea si utilizarea otelurilor pentru tevi, cazane si recipiente sub presiune la temperatura ambianta si la temperaturi scazute

Sunt oteluri carbon si aliate cu nichel sau siliciu-mangan cu granulatie fina livrate sub forma de produse plate si tubulare normalizate si revenite sau imbunatatite.

In domeniul temperaurilor foarte scazute (criogenice) se utilizeaza oteluri cu 9%Ni sau oteluri austenitice inoxidabile Cr-Ni.

Principalele caracteristici de utilizare ale acestor oteluri sunt de asemenea rezistenta mecanica si tenacitatea la temperaturi scazute. De ex. variatia rez. la rupere a limitei de curgere si a energiei de rupere cu temperatura de utilizare a otelului R52 este data in figura de mai jos.

40 80

Temperatura C

Rezilienta acestor oteluri in domeniul de temperaturi +20 -100 C este de 27-60 J/cm².

Importanta deosebita pentru aceste oteluri este temperatura de tranzitie ductil fragil T_kv27 - corespunzatoare energiei de rupere de 27 J.

Pentru a determina care este temperatura de tranzitie corespunzatoare unei anumite energii de rupere (de ex. KV=40J) se foloseste relatia:

T_KV( =T_Kv27+ 0,67(40-27) C

Temperatura de tranzitie T_Kv27, pentru criteriul KV=27J se determina prin incercari de incovoiere prin soc a unor epruvete incarcate cu sudura (STAS 9261-73).

Deformabilitatea plastica la rece creste temperatura de tranzitie cu 5 C.

De asemenea ca un grad de deformare de 2% creste limita de curgere cu (1-3%) pe directia deformarii si oteluri scade cu circa 20% pe directia perpendiculara pe aceasta. Aceste modificari sunt explicate prin efectul Bauschinger cauzat de tensiunnile reziduale aparute prin deformare.

Detensionarea la 200 C, dupa deformarea la rece anuleaza acest efect, insa nu anuleaza acest efect, insa nu anuleaza micsorarea tenacitatii data de deformare plastica

Sudabilitatea acestor oteluri este buna In schimb se iau masuri de precautie la controlul regimului de sudare si de detensionare a structurilor ferito-bainitice din zonele influentate termic afecteaza sensibil tenacitatea dupa detensionare.

Otelul 10Ni35 prezinta fragilitate la revenire in cazul unor mentineri indelungate sau raciri lente in domeniul 540-370 C.

Caracterizarea si utilizarea otelurilor rezistente la coroziunea atmosferica

Sunt oteluri slab aliate cu Cr,Cu,V,Aluminiu,N si fosfor livrate sub forma de bare laminate sau forjate, table si benzi - simbol RCA37 si RCB52-STAS 500/3-80. Acestea in atmosfera, timp de 2-3 ani se acopera cu un strat subtire, compact si aderent de oxizi si sulfuri (patina) cu actiune protectoare. Sunt destinate constructiilor metalice: stalpi de inalta tensiune, recipiente sub presiune, vagoane, macarale, boghiuri, poduri, elemente de structura ale halelor industriale,etc.

Produsele laminate si forjate se pot trata termic prin recoacere si normalizare.

Prezinta sudabilitate buna Nu se impune preincalzire inainte si tratament termic dupa sudare.

Caracterizarea si utilizarea otelurilor pentru constructs navale

Sunt oteluri cu granulatie fina destinate operatiei de sudare a elementelor navelor. Sunt realizate si utilizate conform prescriptiilor Registrului Naval Roman -adica ele trebuie sa aiba aceeasi limita de curgere indiferent de grosimea produsului.

Pentru a realiza valori egale ale limitei de curgere pentru grosimi diferite se modifica compozitia chimica a acestor oteluri si se folosesc solutii tehnice adecvate (modificarea vitezei de racire dupa laminare sau tratament termic si functie de grosimea produsului).

Marcile A,D,E; A,D,E32; A,D,E36; 1,D,E40 STAS 8324-86, fiecare grup avand anumite valori unice pentru limita de curgere si tenacitate: Rp_0,2⁼235; 355 si 390 N/mm² si KV=27,31,34 si 39 J.

Prima clasa (A,D,E) cuprinde oteluri carbon, fiind destinate elementelor sudate de structuri portante ale navelor fluviale si maritime de mic tonaj. Celelalte clase contin cantitati mici de Cu, Aluminiu,Ni,Mo,V,Nb, fiind destinat elementelor sudate de structuri portante ale navelor fluviale si maritime de tonaj mediu si mare. Din otelurile ultimei clase se executa elemente de rezistenta din zona centrala a navelor maritime de mare tonaj.

Elementele si subansamblurile platformelor de foraj marin puternic solicitate se executa dintr-un otel de calitate speciala cu continut redus de incluziuni, cu grad redus de aluminiu anizotropiei-caracteristicilor de rezistenta si cu plasticitate garantata pe grosimea produselor denumit' Grad Z'. Acesta are gatuirea la rupere pe directia grosimii produsului de minimum 30%.

Apa de mare accentueaza cresterea vitezei de propagare a fisurilor de oboseala. cu un ordin de marime comparativ cu atmosfera obisnuita. (aerul). Deasemenea, otelurile pentru constructii navale au oteluri tendinta mai accentuata de fisurare la rece in zona influentata termic dupa sudare.

Caracterizarea si utilizarea otelurilor pentru viaducte, poduri de sosea si cale ferata

Fac parte din categoria otelurilor carbon calmate cu Aluminiu, cu destinatie generala cu tenacitate mare si sudabilitate foarte buna, avand mici adaosuri pe langa Aluminiu,Ni,Ti livrate in stare laminata controlat, sub forma de table groase pentru elementele principale ale viaductelor, podurilor de sosea si cale ferata. Sunt OL37EP si OL52EP (STAS 12187-88). Au lirnita de curgere de 230-340 N/mm² si rezilienta 59-69 J/cm², cu garantii de tenacitate si la temperaturi negative (la -20 C are KV>27J). Structurile sudate din aceste oteluri se pot rape fragil numai ca urmare a complexitatii constructive sau a conditiilor severe de exploatare.

Laminarea controlata ca si normalizarea au in vedere finisarea structurii si ameliorarea caracteristicilor me1anice.

Caracterizarea si utilizarea otelurilor cu granulatie fina

In aceasta categorie intra otelurile slab aliate de tipul C-Mn cu adaosuri in cantitati sub 0.15% de Aluminiu,v,nb,Ti livrate in stare laminata controlat sau noraializata si avand limita de curgere de (285-460)N/mim². Exemple: OCS 285, OCS 355 (STAS 9021-80) - pentru constructii sudate X56; X52; X60 pentru tevi sudate (STAS 11082-80) si OPM- pentru galerii de mina (STAS 9531-91).

Comparativ cu otelurile de uz general la acestea finisarea structurii ferito-perlitice se face prin reducerea continutului de C si Mn si prin efectul oxizilor, nitrurilor si carburilor care constituie bariere mecanice in0calea cresterii grauntilor de austenita la incalzire. Astfel punctajul grauntilor la aceste oteluri este de minim 6.

(Obs. in unele carti apare OCS 44; OCS52; OCS55; OCS58)

Au oteluri sudabilitate foarte buna Pentru a se evita fragilizarea materialului de baza, la sudarea prin topire a acestora se recomanda preincalzire la 80-150 C, pentru uscarea materialului si aplicarea mai multor straturi succesive, la oteluri energie liniara de sudare mica, ce evita formarea structurilor martensita-bainita sau bainita-ferita

Otelurile cu granulatie fina cu rezistenta la oboseala mai mare decat alte oteluri cu rezistenta la rupere egala, datorita sensibilitatii mai mici la concentratorii de eforturi irnprimata de grauntii mici si oteluri tenacitate la temperatura pana la -50 C.

Utilizarea otelurilor cu granulatie fina este redata in tabelul de mai jos.

Caracterizarea si utilizarea otelurilor aliate destinate pieselor tratate termic in constructia de masini

STAS 791-88 prevede 27 de marci de asemenea oteluri. Acestea se livreaza sub forma de produse laminate sau forjate cu grosimea sub 250mm in stare normalizata sau recoacere de globulizare (in scop de inmuiere, cresterea aschiabilitatii si pregatirea structurii pentru tratamentul termic final).

Se folosesc numai in stare tratata termic. Functie de continutul in C si tratamentul termic aplicat se impart in oteluri de cementare (C<0,25%) si de imbunatatire C<0,65%. Exp.- oteluri de cementare 18MnCrll; 17MnCrlO; 20TiMoCrl2

oteluri de imbunatatire 42MoCrl 1; 34MoCrNil6; 39MoAlCrl5, etc.

Caracteristica principala a acestor oteluri este adancimea de calire garantata in banda normala trasata pe probe JOMINY. Exemplu pentru otelul 40CrlO

Limita de curgere a

RC

acestor otelun Rp_o,2 495-1275 N/mm²; Rm = 685-1620 N/mm² ; KCU=50-80 J/cm²; A=7-15%; HB=179-248; stare recoapta

R-1=278 - 564 N/mm².

Rezilienta acestor oteluri scade pe masura ce creste rezistenta la rupere. Tenacitatea acestor oteluri scade pe masura ce continutul in C creste si temperatura de incercare. Propr. de rez. (Rm, Rp_o,2 ) scad cu cresterea temperaturii de revenire, iar cele de plasticitate (Z si A) cresc.

Proprietatile deosebite ale acestor oteluri sunt asigurate de elementele de aliere. Astfel, Manganul creste calibilitatea si rezistenta la uzare, dar imprima otelurilor structuri grosolane, insuficient diminuate prin adaosuri de Si si Vanadiu.

Otelurile cu Mn si Si sunt mai rezistente la uzare, dar mai greu prelucrabile si au tendinta de decarburare superficiala Cr creste calibilitatea si plasticitatea, iar impreuna cu Si si V amelioreaza mult proprietatile dupa imbunatatire.

Mo- mareste foarte mult calibilitatea si caracteristicile mecanice. Ni mareste tenacitatea acestor oteluri, iar Aluminiu, Cr, Mo, V imbunatatesc proprietatile straturilor nitrurate prin nitrurile ce le formeaza

Sudabilitatea otelurilor aliate pentru constructia de masini este medie, necesitand preincalzire si recoacere dupa sudarea cu arc electric. Otelurile aliate cu Aluminiu, Cr, Mo si V nu sunt recomandate pentru sudare. Aschiabilitatea otelurilor aliate este slaba, ea se imbunatateste prin recoacere de globulizare.

Otelurile aliate pentru imbunatatire destinate calirii superficiale au adaugat la simbol grupul de litere CS. De ex. 40CrlOCS; 40BCrlOCS; 33MoCrllCS; 34MoCrl ICS; 34MoCrNil6CS si 41MoCrl ICS. Calirea superficiala se aplica dupa normalizare sau imbunatatirea prealabila. Aceste oteluri au un continut controlat de sulf.

Otelurile aliate destinate organelor de asamblare deformate la rece au adaugat dupa simbol litera q - starea de livrare a lor - laminat - L, laminat si recopt -LC; laminat-cojit- LC; tras - T; tras-recopt- TC sau cojit-tras-recopt-CTR.

Daca otelurile aliate sunt destinate organelor de asamblare pentru deformare la cald s-a adaugat la simbol qc, iar daca organele de asamblare vor lucra la temperaturi inalte sau joase, marcile respective au literele ASK sau ASR adaugate la simbol. Destinatia acestor oteluri pentru autovehicule si tractoare este indicata prin prezenta literelor AT dupa simbol. Ele au grauntele austenitic cu punctajul 58.

Utilizari specifice - arbori, roti dintate, tije si bolturi de pistoane, articulatii cardanice, discuri de frictiune, pene,etc.

Otelul 39MoAlCrl5 -R.D. arbori, role, camasj de cilindru, supape auto, tije si alte piese nitrurate care lucreaza in medii corozive.