Ждем Вас 14-18 мая 2018 года
в "ЭКСПОЦЕНТРЕ" г. Москва
в павильоне ФОРУМ
на  Международной выставке
"Металлообработка-2018"

 

+7 (343) 319-47-51
+7 (343) 328-37-54
E-mail: info@gidroabraziv.com

Результаты иследования труб после гидроабразивной обработки

Объектами исследований являлись образцы трубы из сплава промежуточных и готовых размеров, изготовленные по штатной технологии и с применением гидроабразивной обработки. Рис. 1 – Внешний вид и макроснимки внутренней поверхности образцов труб.

СТРУКТУРА. МИКРОТВЕРДОСТЬ. СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТИ. МРСА. МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ. ПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ. СКЛОННОСТЬ К МКК.

Цель исследований – изучение влияния гидроабразивной обработки (ГАО) на качество внутренней поверхности прецизионных труб размером 2,3´0,3 мм из высоколегированного коррозионно-стойкого сплава.

Работа выполнена на основе комплексных материаловедческих исследований с применением металлографии, микротвердости, растровой электронной микроскопии, МРСА, масс-спектрометрии, электрохимических методов.

Установлено, что применение ГАО устраняет потемнения на внутренней поверхности, которые обусловлены образованием оксидной пленки на основе Al, Crи Mn при термообработке в среде особо чистого водорода. При этом ГАО повышает прочность внутренней поверхности, уменьшает шероховатость, не изменяет склонность внутренней поверхности к коррозионным процессам, не влияет на структуру и свойства внутренних слоев материала труб.

Проблема получения качественной внутренней поверхности капиллярных труб из высоколегированного коррозионно-стойкого сплава остается актуальной до настоящего момента. Это в первую очередь связано с появлениями потемнений и цветов побежалости на внутренней поверхности после термообработок даже в среде особо чистого водорода. Один из способов устранения данной проблемы является применение очистки внутренней поверхности капиллярных труб с помощью гидроабразивной обработки (ГАО).

Проведенные исследования показали, что ГАО уменьшает шероховатость внутренней поверхности, не выявлено ее влияния на структуру и свойства материала труб.

Для оценки стойкости к коррозионным процесса используется потенциостатический метод, а для оценки склонности к МКК - метод потенциодинамической реактивации. Исследование состояния поверхности образцов труб проводится с использованием растровой электронной микроскопии высокого разрешения. Для исследований химического состава металла образов труб используются методы микрорентгеноспектрального и масс-спектрометрического анализов. Методами металлографии исследуется структура материала труб. Оценка распределения деформации по толщине стенки труб проводится на основе измерений микротвердости.

Образцы отбираются на различных этапах изготовления (последние 1-2 технологических прохода до и после термообработки).

Результаты исследований

Цветовая оценка состояние внутренней поверхности образцов труб
ГАО устраняет потемнение, удаляя поверхностную пленку, которая образуется при ТО.

Микротвердость
ГАО приводит к упрочнению приповерхностных слоев внутренней поверхности труб. Влияния ГАО на приповерхностные внутренние слои (на расстоянии 20-50 мкм от поверхности) материала труб не выявлено.

Металлографические исследования
На исходной внутренней поверхности труб можно отметить наличие складок в виде микродефектов, глубина которых не превышает 7 мкм. Эти складки обусловлены способом производства.
ГАО несколько сглаживает и уменьшает глубину этих складок. Каких-либо дефектов после гидроабразивной обработки на наружной и внутренней поверхностях исследованных образцов труб не выявлено. Применение ГАО несколько (примерно на 10 %) понижает значения Rz и, соответственно, Ra. ГАО не влияет на состояние материала на расстоянии 10 мкм и более от внутренней поверхности.

Растровые электронномикроскопические исследования и МРСА
Исходная внутренняя поверхность обладает волнистым рельефом со складками, вытянутыми преимущественно вдоль оси трубы. При больших увеличениях на поверхности наблюдается тонкая пленка, которая состоит из мелких кристаллитов размером меньше 0,5 мкм. По результатам анализа химического состава в поверхностных слоях присутствует кислород, а это указывает, что пленка на внутренней поверхности является оксидной.
В глубоких участках складок наблюдаются остатки кристаллитов оксидной пленки. Анализ химического состава по площади дает присутствие кислорода. Оксиды состоят из хрома, алюминия и марганца.
Поверхность имеет следы травления в виде питтингов.
Результаты МРСА выполненные по площади показали, что состав внутренних (центральных) слоев и приповерхностных наружных (толщиной не более 2 мкм) в пределах погрешности измерений одинаков и соответствует требованиям ТУ14-134-28.

Коррозионные исследования
Определение поляризационного сопротивления выполнены на сегментных образцах. Определено поляризационное сопротивление исходной внутренней поверхности труб, затем повторно внутренней поверхности после первого испытания. Поляризационное сопротивление наружной поверхности было определено после проведения испытаний на оценку ее стойкость к МКК в растворе.
Значения поляризационного сопротивления исходной внутренней поверхности находятся в интервале от 25 кОм до 64 кОм. После ГАО имеют поляризационное сопротивление 48 кОм и 74 кОм соответственно. Деформация при проведении длиннооправочного волочения не привела к изменению Rp.
ГАО не приводит к уменьшению коррозионной стойкости внутренней поверхности труб, напротив, на исследованных образцах наблюдается повышение их коррозионной стойкости за счет более высокого поляризационного сопротивления относительно штатного состояния.

ВЫВОДЫ

  1. При проведении термической обработки в среде особо чистого водорода на внутренней поверхности труб сплава образуется оксидная пленка на основе Al, Crи Mn.
  2. Не выявлено значимого влияния ТО на состав приповерхностных слоев материала труб.
  3. Режимы проведения деформаций и отжигов при изготовлении труб обеспечивают достаточную стабильность структуры и свойств по длине, периметру и толщине стеки труб.
  4. На внутренней поверхности труб на начальных этапах деформирования формируется слой мелкозернитой структуры, который сохраняется до конечных этапов изготовления труб.
  5. Проведение гидроабразивной обработки приводит к практически полному удалению оксидной пленки, которая образуется при термообработке, за исключением отдельных глубоких складок, где она сохраняется.
  6. ГАО повышает прочность внутренней поверхности труб, уменьшает шероховатость до Ra 0,1, повышается стойкость к коррозионным процессам, не влияет на структуру и свойства внутренних слоев материала труб.

Гидроабразивная обработка внутренней поверхности труб диаметром 16х2 мм из сплава
(см. фото ниже)

На внутренней поверхности труб присутствуют тонкие нитевидные дефекты, закаты глубиной 0,01-0,03 мм (по 2-3 шт.) и углубления от рисок до 0,02 мм.

Фото 1. Дефект продольный на внутренней поверхности трубы 16х2 мм из сплава, выявленный методом капиллярной дефектоскопии.
Фото 2. Внутренняя поверхность образца со съёмом поверхностного слоя 0,01мм методом гидроабразивной очистки.
Фото 3. Внутренняя поверхность образца со съёмом поверхностного слоя 0,02 мм методом гидроабразивной очистки. 

После гидроабразивной обработки внутренней поверхности труб со съёмом поверхностного слоя 0,01-0,02 мм, капиллярной дефектоскопией дефектов на внутренней поверхности не выявлено.
При визуальном осмотре, и осмотре с увеличением 25х внутренней поверхности образцов труб дефектов не обнаружено (фото 2 и 3).
Микроисследование образцов труб подтверждает отсутствие дефектов на внутренней поверхности фото. 

Фото 4а, 4б. Труба 16х2 мм из сплава после гидроабразивной обработки.
Фото 5. Результаты контроля капиллярной дефектоскопии трубы 16х2 мм из сплава после гидроабразивной обработки.

Обработанная методом гидроабразивной очистки труба со съёмом внутреннего поверхностного слоя 0,04 мм была согнута по определенной технологии и конфигурации. Из изогнутой трубы были вырезаны участки в местах изгиба.
По результатам контроля внутренней поверхности мест изгиба методом капиллярной дефектоскопии дефектов не выявлено.

При микроисследованиях образцов, вырезанных из трубы 16х2мм. сплава, после гидроабразивной обработки со съёмом 0,04 мм, закатов и микротрещин на внутренней поверхности в местах изгиба не обнаруживается.

Заказать звонок