Технический комитет по стандартизации «Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК259)
Закрытое акционерное общество «Научно-производственная
фирма
«Центральное конструкторское бюро арматуростроения»
СТАНДАРТ ЦКБА
СТ ЦКБА 018-2007
Арматура трубопроводная
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ЗАГОТОВОК (ДЕТАЛЕЙ)
ИЗ ТИТАНА И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
Типовой технологический процесс
НПФ
«ЦКБА»
2016
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом «Научно-производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» (ЗАО «НПФ «ЦКБА»).
2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом от 19 марта 2007 г. № 19
3 СОГЛАСОВАН:
Техническим комитетом по стандартизации «Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259);
4 ВЗАМЕН РТМ 26-07-143-73 «Детали трубопроводной арматуры из титановых сплавов. Термическая обработка».
5 ПЕРЕИЗДАНИЕ с изменениями № 1 в 2012 году, № 2 в 2016 году
СОДЕРЖАНИЕ
СТАНДАРТ ЦКБА
|
Арматура трубопроводная ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА Типовой технологический процесс |
Дата введения - 01.09.2007
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает режимы и основные технологические требования по термической обработке заготовок (деталей) трубопроводной арматуры из титана и его сплавов марок: ВТ1-00, ВТ1-0, ОТ4, ОТ4-0, ПТ-3В, ВТ5-1 (α-сплавы) по ГОСТ 19807; 3М, 5В (α-сплавы) по ОСТ 1 92077 и ВТ16 (α + β сплав) по ТУ 1825-582-07510017.
Необходимость проведения термической обработки и ее режимы определяются конкретными условиями изготовления и эксплуатации арматуры и должны оговариваться в конструкторской документации.
В соответствии с требованиями настоящего стандарта и конструкторской документации изготовителям арматуры следует разрабатывать производственно-технологическую документацию (ПТД) на термическую обработку конкретных деталей применительно к имеющемуся оборудованию. Для заготовок (деталей) арматуры атомных станций (АС) ПТД на термическую обработку следует разрабатывать в соответствии с требованиями настоящего стандарта и НП-089.
Рекомендуемые температуры применения титановых сплавов приведены в приложении А.
2 Нормативные ссылки
2.1 В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие государственные стандарты и нормативные документы:
ГОСТ 12.1.018-93 ССБТ. Пожаровзрывобезопасность статического электричества. Общие требования.
ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности.
ГОСТ 12.2.063-2015 Арматура трубопроводная. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.3.002-75 ССБТ. Процессы производственные. Общие требования безопасности.
ГОСТ 12.3.004-75 ССБТ. Термическая обработка металлов. Общие требования безопасности.
ГОСТ 12.3.009-76 ССБТ. Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасности.
ГОСТ 12.4.010-75 ССБТ. Средства индивидуальной защиты. Рукавицы специальные. Технические условия.
ГОСТ 12.4.011-89 ССБТ. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация.
ГОСТ 12.4.021-75 ССБТ. Системы вентиляционные. Общие требования.
ГОСТ 12.4.253-2013 (EN 166:2002) ССБТ. Средства индивидуальной защиты глаз. Общие технические требования
ГОСТ 17.1.3.13-86 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнения.
ГОСТ 19807-91 Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки
ГОСТ Р ИСО 9612-2013 Акустика. Измерения шума для оценки его воздействия на человека. Метод измерений на рабочих местах.
ОСТ 1 92077-91 Сплавы титановые. Марки.
СТ ЦКБА 010-2004 Арматура трубопроводная. Поковки, штамповки и заготовки из проката. Технические требования.
ТУ 1825-582-075110017-2005 Прутки катаные из титанового сплава марки ВТ16 для атомной энергетики. Технические условия.
НП-089-15 Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии «Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок».
ПОТ Р М-005-97 Правила по охране труда при термической обработке металлов.
«Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок».
2.2 Перечень документов, применяемых для АС и военно-морского флота (ВМФ) приведен в приложении Б.
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по соответствующему указателю стандартов, составленному по состоянию на 1 января текущего года. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термическая обработка заготовок (деталей)
3.1 Для титановых а-сплавов применяется два вида термической обработки:
- полный отжиг;
- неполный отжиг.
3.2 Полный отжиг проводится с целью завершения формирования структуры сплавов в результате процесса рекристаллизации, выравнивания структурной неоднородности, механических свойств сплавов, а также снятия внутренних напряжений.
Полный отжиг состоит из нагрева до температуры свыше температуры начала рекристаллизации, но ниже температуры полиморфного превращения, выдержки при указанной температуре и последующего охлаждения на спокойном воздухе. Заготовки (полуфабрикаты) и детали из титана и его сплавов следует подвергать полному отжигу, в следующих случаях:
- полуфабрикаты не подвергались термообработке на предприятии-изготовителе;
- заготовки (детали) после горячей гибки и штамповки.
3.3 Неполный отжиг производится для снятия внутренних напряжений, образовывавшихся в процессе механической обработки: правки, шлифовки и т.д. при температуре ниже температуры рекристаллизации.
Неполному отжигу следует подвергать заготовки (детали) при наличии указаний в технологической документации.
3.4 Температура полного и неполного отжига всех сплавов (кроме ВТ16) приведена в таблице 1.
Рекомендуемое время выдержки полного отжига приведено в таблице 2.
Время выдержки при температуре неполного отжига составляет от 30 минут до 4 часов в зависимости от марки сплава и сложности детали и указывает в технических требованиях чертежа.
3.5 Для сплава марки ВТ16 применяется два вида термической обработки:
- режим 1: полный отжиг;
- режим 2: упрочняющая термическая обработка (закалка в воде, старение).
Режимы термической обработки сплава ВТ16 приведены в таблице 3.
Таблица 1 - Температура термической обработки
|
Марка сплава |
Неполный отжиг |
Полный отжиг |
|
|
Листы и детали из них |
Прутки, поковки, профили и детали из них |
||
|
ВТ1-00, ВТ1-0 |
450 - 490 |
520 - 540 |
670 - 690 |
|
ОТ4 |
545 - 585 |
660 - 680 |
740 - 760 |
|
ОТ4-0 |
480 - 520 |
590 - 610 |
690 - 710 |
|
5В |
- |
- |
860 - 880* |
|
ВТ5-1 |
500 - 600 |
700 - 750 |
800 - 850 |
|
3М, ПТ-3В |
- |
- |
855 - 885** |
|
Посадка в печь при температуре 850 - 890 °С. Посадка в печь при температуре 750 - 800 °С. Примечание - Охлаждение производится на воздухе. |
|||
Таблица 2 - Время выдержки при температуре полного отжига
|
Максимальная толщина (диаметр), мм |
Время выдержки |
|
до 1,5 (включ.) |
10 мин. |
|
1,6 - 2,0 |
15 мин. |
|
2,1 - 6,0 |
20 мин. |
|
6,0 - 15,0 |
30 мин. |
|
15,0 - 25,0 |
50 мин. |
|
25,0 - 35,0 |
1 ч. 10 мин. |
|
35,0 - 50,0 |
1 ч. 30 мин. |
|
50,0 - 65,0 |
2 ч. |
|
65,0 - 80,0 |
2 ч. 30 мин. |
|
80,0 - 100,0 |
3 ч. |
|
100,0 - 130,0 |
4 ч. |
|
130,0 - 160,0 |
5 ч. |
|
160,0 - 190,0 |
6 ч. |
|
190,0 - 220,0 |
7 ч. |
|
220,0 - 250,0 |
8 ч. |
|
Примечания: 1 Если одна садка состоит из деталей различных размеров, то она отжигается по режиму детали с максимальным толщиной (диаметром). Разница в толщине (диаметрах) деталей или заготовок, помещенных в одной садке, не должна превышать 30 мм; 2 Для прутков из сплавов 3М и ПТ-3В выдержка при температуре отжига производиться из расчета полминуты на мм диаметра (толщины), но не менее 30 минут и не более 2 часов. |
|
Таблица 3 - Режимы термической обработки сплава ВТ16
|
Марка сплава |
Режимы термической обработки |
|
ВТ16 |
Режим 1 (полный отжиг): Отжиг при температуре 770 °С - 790 °С, выдержка 2 часа, охлаждение в печи со скоростью 1 °С/мин. - 5 °С/мин, до 500 °С, далее на воздухе; |
|
Режим 2 (упрочняющая термообработка): а) Отжиг при температуре 785 °С - 815 °С, выдержка 2 часа, охлаждение с печью со скоростью 2 °С/мин. - 4 °С/мин, до 500 °С, далее на воздухе; б) Закалка при температуре 810 °С - 830 °С, выдержка 2 часа, охлаждение в воде; в) Старение при температуре 500 °С - 580 °С, выдержка 4 - 10 часов, охлаждение на воздухе |
|
|
Примечание - В случае поставки сплавав отожженном состоянии отжиг перед закалкой не требуется. |
|
4 Общие технологические указания по термообработке
4.1 Нагрев заготовок (деталей) следует проводить в электрических печах с автоматическим регулированием температуры. При невозможности производить термическую обработку в электрических печах разрешается использовать газовые печи, оборудованные самопишущими приборами для регистрации и контроля температуры. При термической обработке в газовой печи атмосфера печи должна быть слабо окисленной (коэффициент избытка воздуха 1,1 - 1,3).
4.2 Не допускается производить термическую обработку в селитовых ваннах и мазутных печах.
4.3 Нагрев готовых деталей рекомендуется производить в печах с защитной атмосферой или в вакууме.
Нагрев оксидированных деталей в вакууме не допускается.
4.4 Печное оборудование должно обеспечивать возможность строгого соблюдения заданных тепловых режимов по перепаду температурного поля, скорости нагрева, охлаждения и температуре выдержки.
В рабочем пространстве печи перепад температур не должен превышать ±15 °С от заданной.
4.5 Заготовки (детали) следует загружать в печь прогретую до температуры отжига и располагать в один ряд по площади рабочей зоны печи.
Размеры рабочего пространства печи должны обеспечивать свободное размещение в нем нагреваемых заготовок (деталей), свободный доступ горячего воздуха ко всем заготовкам (деталям).
4.6 Перед термической обработкой под печи необходимо тщательно очистить от окалины и грязи.
4.7 На заготовках (деталях), подвергаемых полному отжигу, следует предусмотреть припуск не менее 0,5 мм на сторону.
4.8 Время прогрева заготовок (деталей) до заданной температуры отжига рекомендуется устанавливать в зависимости от толщины или диаметра нагреваемого металла в пределах, указанных в таблице 5.
Таблица 5 - Время прогрева заготовок до заданной температуры отжига
|
Диаметр или толщина заготовки (детали), мм |
Время, мин. |
|
|
минимальное |
максимальное |
|
|
250 |
80 |
120 |
|
200 |
70 |
100 |
|
160 |
60 |
90 |
|
120 |
40 |
70 |
|
100 |
30 |
60 |
|
60 |
20 |
40 |
|
30 |
15 |
30 |
|
20 |
10 |
20 |
|
10 |
10 |
15 |
|
3 и менее |
5 |
10 |
|
Примечание - В каждом отдельном случае конкретное время прогрева устанавливается в зависимости от мощности печи, величины садки и толщины заготовки или детали. |
||
4.9 Требования безопасности к проведению термической обработки приведены в разделе 7 настоящего стандарта.
5 Контроль термической обработки
5.1 При термической обработке заготовок (деталей) следует контролировать соблюдение требований ПТД и чертежей деталей, а для изделий АС так же «Правил АЭУ»:
- методов и видов термической обработки;
- применяемого термического оборудования;
- последовательности и порядка выполнения термической обработки и отдельных ее этапов;
- режимов термической обработки (температуры печи при загрузке, скорости нагрева, температуры и продолжительности выдержки, условий, среды или скорости охлаждения);
- методов и порядка контроля температурных режимов (расположение термопар или других устройств для измерения температуры и продолжительности выдержки, условий, среды или скорости охлаждения);
- методов и порядка контроля температурных режимов (расположение термопар или других устройств для измерения температуры, их количество и т.п.);
- других параметров, контроль которых предусмотрен в ПТД.
5.2 Печные агрегаты, в которых изделия подвергаются термической обработке, должны обеспечить распределение температуры в рабочей части печи в указанных пределах согласно режиму термической обработки.
Все печные агрегаты должны по установленному графику (инструкциям) проходить проверку на распределение температуры по поду и высоте печи.
5.3 После ремонта печного агрегата, а так же при замене нагревателей, следует производить регулирование печи с контрольной проверкой. При проверке устанавливается рабочая зона печи, в пределах которой можно располагать детали и заготовки при термической обработке.
5.4 Для контроля режимов термической обработки деталей изделий, предназначенных для Министерства обороны РФ и АС следует использовать термоэлектрические преобразователи (термопары) с устройствами для автоматической записи параметров режима.
В журнале проведения контроля термической обработки и на диаграмме должны быть указаны данные для однозначного восстановления режима термической обработки.
5.5 Объем контроля качества изделий, прошедших термическую обработку, и сдаточные характеристики устанавливаются чертежом в соответствии с СТ ЦКБА 010.
5.6 При отсутствии в чертеже требования по контролю твердости или механических свойств термически обработанные детали или заготовки проходят контроль твердости по гр. II СТ ЦКБА 010. Твердость должна соответствовать нормам, указанным в приложении В.
6 Оформление документации
6.1 Необходимость проведения термической обработки деталей и заготовок должна быть указана в чертежах со ссылкой на настоящий стандарт.
Примеры
1 «Термообработка по СТ ЦКБА 018-2007» - типовая запись для става ВТ1-0;
2 «Термообработка по СТ ЦКБА 018-2007 по режиму 1» - типовая запись для става ВТ16.
6.2 Фактический режим термической обработки и результаты замеров твердости заготовок (деталей) фиксируется в журнале термического цеха с указанием обозначений чертежей деталей и изделия.
6.3 После выполнения термической обработки в журнале должны быть зафиксированы номер садки и номер печи, дата проведения термической обработки.
7 Требования безопасности при проведении термической обработки и охраны окружающей среды
7.1 При поведении термической обработки заготовок (деталей) трубопроводной арматуры опасными факторами являются:
- требования электробезопасности;
- требования по обеспечению нормальных санитарно-гигиенических условий;
- требования к транспортировке.
Термическая обработка деталей, заготовок и изделий должна производится в соответствии с требованиями: ГОСТ 12.3.004, ПОТ Р М-005 и «Правил по охране труда при эксплуатации электроустановок.
7.2 Все рабочие, служащие и инженерно-технические работники термических цехов и участков должны проходить инструктаж по безопасности труда и пожарной безопасности.
7.3 Нагретые в процессе термической обработки изделия и детали необходимо размещать в местах, оборудованных эффективной вытяжной вентиляцией или в специально оборудованных охладительных помещениях.
7.4 Погрузка изделий и деталей массой более 20 кг на транспортные средства и загрузка их должна осуществляться погрузочно-разгрузочными устройствами. Для транспортирования этих изделий и деталей в цехах следует применять электрокары, подвесные конвейеры и другие виды транспорта.
7.5 Работающие в термических цехах должны пользоваться средствами индивидуальной защиты, соответствующие требованиям ГОСТ 12.4.011.
7.6 При проведении термической обработки необходимо обеспечить соблюдение норм законодательства относительно охраны труда и охраны окружающей среды за счет установления соответствующих требований к персоналу, средствами индивидуальной защиты и требований ко всему комплексу производственного процесса, предусмотренных стандартами: ГОСТ 12.0.003; ГОСТ 12.1.018; ГОСТ 12.2.003; ГОСТ 12.2.063; ГОСТ 12.3.002; ГОСТ 12.3.009; ГОСТ 12.4.010; ГОСТ 12.4.021; ГОСТ 12.4.253; ГОСТ 17.1.3.13; ГОСТ Р ИСО 9612.
Приложение А
(рекомендуемое)
Температура применения титана и титановых сплавов
Таблица А.1 - Температура применения титана и титановых сплавов
|
Марка сплава |
Температура, °С (для арматуры кроме АС) |
Температура, °С (для арматуры АС) |
|
ВТ1-00 |
от минус 269 до 300 |
- |
|
ВТ1-0 |
до 250 |
|
|
ОТ4 |
от минус 196 до 400 |
до 400 |
|
ОТ4-0 |
- |
|
|
3М |
до 350 |
до 350 |
|
ПТ-3В |
||
|
5В |
до 500 |
- |
|
BT5-1 |
до 500 |
|
|
BT16 |
до 500* |
до 250 |
|
* Свыше 250 °С применяется в отожженном состоянии. |
||
Приложение Б
(справочное)
Перечень документов на поставку полуфабрикатов из титановых сплавов для АС и
ВМФ
Б.1. Документы для АС:
Поставка полуфабрикатов из титановых сплавов - по нормативным документам, указанным в НП-089-15.
Б.2. Документы для ВМФ:
1) ОСТ 5Р.9109-73 Поковки из сплавов 1, 3М, 3В и 19. Технология изготовления. Основные положения.
2) ОСТ В5 Р 9325-79 Поковки и прутки кованые из сплавов марок ПТ-3В, 3М, 5В, 37 и 19. Технические условия.
3) ТУ 5.961-11023-75 Поковки из сплавов 3М, 3В и 19. Технические условия.
4) ТУ 1-5-005-72 Листы из сплава 3В для судостроения. Технические условия.