Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Влияние термической обработки на коррозионные и прочностные свойства дисперсионно-твердеющего никелевого сплава ЭП718

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-6-31-39

Полный текст:

Аннотация

Исследовано влияние режимов термообработки на коррозионную стойкость и прочностные свойства дисперсионно-твердеющего никелевого сплава ЭП718, изначально разработанного для условий авиапромышленности и применяющегося в настоящее время в нефтегазовой отрасли. Рассмотрено влияние температуры закалки (980–1130 °С) и времени выдержки (1–2 ч), а также продолжительности промежуточной и окончательной стадий старения (4–20 ч) при температурах 780 и 650 °С. Установлено, что прочностные и коррозионные свойства сплава ЭП718 определяются температурой закалки. При ее значении 980 °С достигаются наивысшие прочностные характеристики (предел текучести составляет σт = 950 МПа) за счет большего балла зерна, равного 3,5, и наличия включений разного размера (их объемная доля – 0,61 %), однако при этом скорость коррозии достигает V = 5,88 г/(м2·ч). При температуре 1130 °С наблюдаются наилучшие коррозионные характеристики (V = 2,04 г/(м2·ч)) за счет растворения нежелательных фаз (объемная доля неметаллических включений 0,47 %), однако при этом прочностные свойства понижаются (σт = 756 МПа), что объясняется меньшим баллом зерна – 2,7. Режим старения, состоящий из промежуточной ступени с выдержкой при t = 780 °С в течение 5 ч и окончательной ступени при 650 °С, τ = 16 ч с охлаждением на воздухе, приводит к максимальному упрочнению, что выражается в повышении твердости до 37,5–38,5 HRC. С помощью электрохимических исследований показано, что увеличение длительности старения приводит к снижению стабильности пассивного состояния.

Об авторах

Е. Л. Алексеева
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
Россия

 вед. инженер

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29



Б. С. Ермаков
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
Россия

докт. техн. наук, зав. лабораторией ресурса материалов

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29



Е. Л. Гюлиханданов
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
Россия

 докт. техн. наук, профессор Высшей школы физики и технологии материалов

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29



А. А. Альхименко
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
Россия

 директор НТК «Новые технологии и материалы»

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29



А. А. Лапеченков
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
Россия

 инженер НТК «Новые технологии и материалы»

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29



Л. Галата
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ)
Россия

 инженер-исследователь НТК «Новые технологии и материалы»

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29



Список литературы

1. Craig B. Materials for oil and gas well construction. Adv. Mater. Process. 2008. No. 166(5). P. 33—35.

2. Cвистунова Т.В. Коррозионно-стойкие сплавы для сред особо высокой агрессивности. МиТОМ. 2005. No. 8. С. 36—42.

3. Iannuzzi M., Barnoush A., Johnsen R. Materials and corrosion trends in offshore and subsea oil and gas production. Npj. Mater. Degradation. 2017. Vol. 1. P. 1—11. DOI: 10.1038/s41529-017-0003-4.

4. Xu J., John H., Wiese G., Liu X. Oil-grade alloy 718 in oil field drilling application. Miner., Met., Mater. Soc. 2010. P. 923—932. DOI: 10.1002/9781118495223.ch70.

5. Onyewuenyi A., Loria E.A. Alloy 718 — alloy optimization for applications in oil and gas production. Miner., Met., Mater. Soc. 1989. P. 345—362.

6. Mannan S. Alloy 945 and its derivatives — higher strength products for oil and gas. In: Proc. Inter. Conf. NACE. Corrosion-2010 (San-Antonio, Texas, USA. March, 2010).

7. Mannan S., Patel S. A new Ni-base superalloy for oil and gas application. Energy, Aerospace Industr. Appl. 2008. Р. 31—39. DOI: 10.7449/2008/Superalloys_2008_31_39.

8. Khar’kov A.A., Shakhmatov A.V., Gyulikhandanov E.L., Alekseeva E.L. Comparative analysis of corrosion-resistant alloys Inconel 718 and ÉP718. Chem. Petrol. Eng. 2019. Р. 771—778. DOI: 10.1007/s10556-019-00546-4.

9. Alekseeva E., Karasev A., Jönsson P.G., Alkhimenko A. Effect of inclusions on the corrosion properties of the nickelbased alloys 718 and EP718. Metals. 2020. Vol. 10(9). P. 1177—1190. DOI:10.3390/met10091177.

10. Gyulikhandanov E. L., Alekseeva E.L. Structure and properties of nickel-based alloy EP718 in the process of manufacturing. Inorg. Mater. Appl. Res. 2020. Vol. 11(6). P. 1317—1324. DOI: 10.1134/S2075113320060076.

11. ANSI/API Specification 6A (20th Ed. 2010)/ISO 10423:2009. Specification for wellhead and christmas tree equipment, API Publishing Services, Washington D.C., NW.

12. Rebak R B., Rincon Ortiz M., Iannuzzi M., Kappes M., Rodriguez M. Effect of thermal treatment on the localized corrosion behavior of alloy 718. In: Proc. Symp. Hydrogen Embrittlement Understanding and Future Research Framework (Serbia. 26—31.08.2018).

13. Wang C.P., Ping Yu. G., Huang J. H. The effects of heat treatment and hydrogen on the SCC behavior of superalloy 718. Corrosion. 1996. Paper 127 (NACE International, Houston TX).

14. Devarapalli R.S., Marin E., Cormier J., Le Gall C., Franchet J-M., Jouiad M. Microstructure evolution during thermal aging of Inconel 718. Energy, Aerospace Industr. Appl. 2016. P. 11—18. DOI: 10.1007/978-3-319-48210-1_2.

15. Slama C., Servant C., Cizeron G. Aging of Inconel 718 alloy between 500 and 750 °С. J. Mater. Res. 1997. Vol. 12. No. 9. P. 2298—2316. DOI: 10.1557/jmr.1997.0306.

16. Chen T. Liu X., John H., Xu J., Hawk J. Effect of aging treatment on pitting corrosion behavior of oil-grade nickel base alloy 718 in 3,5 % wt. NaCl Solution. In: Proc. Inter. Conf. NACE. Corrosion. 2012. No. 0001263.

17. Saleem B., Dong H.B., Patel V. Effect of aging on the strength of corrosion-resistant incoloy alloys 945 and 945X: A microstructural perspective. Mater. Sci. Eng. A. 2019. Vol. 748. P. 327—336. DOI:10.1016/j.msea.2019.01.114.

18. Ульянин Е.А. Коррозионно-стойкие стали и сплавы: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1991.

19. Егорова Ю.Б., Давыденко Л.В., Кононова И.С. Исследование статических связей между режимами термической обработки, размерами зерна и механическими свойствами колец из сплава ЭП718-ИД. Технология металлов. 2020. No. 3. С. 27—33. DOI: 10.31044/1684-2499-2020-0-3-27-33.

20. Назаров Е.Г., Масленков С.Б. Термическая обработка аустенитных жаропрочных сталей и сплавов. МиТОМ. 1970. No. 3. C. 35—47.

21. Sims Ch.T. Superalloys II: High-temperature materials for aerospace and industrial power. Wiley, 1987.

22. Каблов Е.Н., Ломберг Б.С., Оспенникова О.Г. Создание современных жаропрочных материалов и технологий их производства для авиационного двигателестроения. Крылья Родины. 2012. No. 3-4. С. 34—38.

23. ТУ 14-1-3905-85 Прутки из сплава марки ХН45МВТЮБР-ИД (ЭП718-ИД), ХН45МВТЮБР-ПД (ЭП718-ПД).

24. ASTM G61 Standard Test Method for Conducting Cyclic Potentiodynamic Polarization Measurements for Localized Corrosion Susceptibility of Iron-, Nickel-, or Cobalt-Based Alloys.

25. ASTM E-1245 Standard Practice for Determining the Inclusion or Second-Phase Constituent Content of Metals by Automatic Image Analysis.

26. Kazakov A.A., Zhitenev A.I. Assessment and interpretation of nonmetallic inclusions in steel. CIS Iron and Steel Review. 2018. Vol. 16. Р. 33—38.

27. ASTM E1181-02 Standard Test Methods for Characterizing Duplex Grain Sizes.


Рецензия

Для цитирования:


Алексеева Е.Л., Ермаков Б.С., Гюлиханданов Е.Л., Альхименко А.А., Лапеченков А.А., Галата Л. Влияние термической обработки на коррозионные и прочностные свойства дисперсионно-твердеющего никелевого сплава ЭП718. Известия вузов. Цветная металлургия. 2021;27(6):31-39. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-6-31-39

For citation:


Alekseeva E.L., Ermakov B.S., Gyulikhandanov E.L., Alhimenko A.A., Lapechenkov A.А., Galata L. Heat treatment effect on corrosion resistance and mechanical properties of EP718 precipitation-hardened nickel-based alloy. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya (Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy). 2021;27(6):31-39. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-6-31-39

Просмотров: 40


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)