Комплекс мер обеспечения качества стали для труб в северном исполнении тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, кандидат технических наук Москаленко, Владимир Анатольевич

• Москаленко, Владимир Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Москаленко, Владимир Анатольевич

Введение.

Глава 1. Принципы легирования низколегированных строительных сталей.

1.1 .Основные типы сталей.

1.2. Механизмы упрочнения.

1.3. Получение проката с повышенным уровнем прочностных и вязких свойств.

1.3.1. Высокотемпературное упрочнение.

1.3.2. Субструктурное упрочнение строительных сталей.

1.4. Влияние термической обработки на свойства сталей.

1.4.1. Формирование микроструктуры низколегированной стали.

1.5. Факторы вязкости низкоуглеродистых малолегированных сталей.

1.5.1.Виды разрушения.

1.5.2. Роль неметаллических включений.

1.5.3. Влияние структуры.

1.6. Управление качеством продукции.

1.6.1. Факторы и условия, влияющие на качество металлопродукции.

1.6.2 Принципы системного управления качеством.

1.6.3. Краткий обзор развития системного подхода к управлению качеством продукции

1.6.4. Статистические методы контроля качества.

1.7Выводы по литературному обзору.

1.8 Постановка задачи.

Глава 2. Материал и методика исследования.

2.2 Механические испытания.

2.3 Анализ структуры.

2.4 Анализ загрязненности.

2.5 Анализ изломов.

Глава 3. Результаты и обсуждения.

3.1. Использование баз данных производственного контроля для управления качеством выпускаемой продукции.

3.2 Влияние структурных и металлургических факторов на пластичность стали в третьем направлении.

3.3 Разработка технологии получения штрипсов повышенной категории прочности.

3.3.1 Разработка химического состава.

3.3.1.2 Технология выплавки и разливки.

3.3.2 Оценка влияния термической обработки на механические свойства штрипсов.

3.3.3 Влияние термообработки на макро- и микроструктуру.

3.3.4 Влияние температуры завершения деформации и последующей термообработки но прочность, пластичность и вязкость.

3.3.6 Влияние температуры завершения деформации металла и термообработки на склонность стали к хрупкому разрушению.

3.3.7 Влияние температуры завершения деформации металла и термической обработки на микроструктуру стали 12Г2СБ.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплекс мер обеспечения качества стали для труб в северном исполнении»

Для обеспечения высокой надежности газопроводов в суровых климатических условиях листовой прокат, предназначенный для изготовления сварных труб, должен иметь повышенный уровень прочностных свойств, низкотемпературной вязкости, хладостойкости, а также хорошую свариваемость.

Основные пути решения проблемы заключаются в оптимизации: химического состава сталей, количества, морфологии, пластичности и хрупкости неметаллических включений, технологических режимов ее получения; оценке влияния структурных и металлургических факторов на вязкость и пластичность.

В обеспечении стабильности свойств проката, когда технология уже отлажена, важную роль играет развитие методов управления процессами, обеспечивающих возможность компенсации отрицательных возмущений для исключения выбросов по свойствам. Среди них наибольший интерес представляют статистические методы, т.к. металлургическое производство хорошо оснащено средствами измерения и контроля.

Универсального рецепта решения проблемы листового проката в настоящее время не существует. В каждом конкретном случае, для условий реального производства необходима разработка комплекса мер обеспечения качества, базирующихся на установлении роли структурных и металлургических факторов на формирование вязкости и пластичности стали. Это обстоятельство и определяет актуальность постановки настоящей работы. 4

Заключение диссертации по теме «Металловедение и термическая обработка металлов», Москаленко, Владимир Анатольевич

Выводы

1. Обоснованы принципы корректировки химического состава стали 09ГСФБ, позволившие разработать хладостойкую сталь 12Г2СБ для изготовления штрипсов категории прочности К56.

2. Сформулированы требования к уровню загрязненности серой стали 12Г2СБ и предложен комплекс технологических принципов, обеспечивающих ее оптимальное содержание в стали.

3. На основе исследования влияния режимов термодеформационной обработки на свойства стали 12Г2СБ, изучения ее структуры, предложены режимы обработки, обеспечивающие получение штрипсов с уровнем прочностных и вязких свойств, полностью удовлетворяющих требованиям нормативных документов.

4. Комплекс проведенных исследований позволил создать сквозную технологию производства новой стали 12Г2СБ для использования в качестве материала для изготовления труб в северном направлении.

5. На основе статистического анализа базы данных производственного контроля технологии получения стали 09Г2С, 10Г2С1 и 14Г2АФ апробированы способы управления качеством стали по отклонениям технологических параметров в пределах заданного допуска. Этот подход, в частности позволил выявить роль повышенного содержания кремния и азота (0,40 % масс, и > 0,015 % масс, соответственно) в появлении выбросов пластичности в третьем направлении и установить оптимальные диапазоны их изменения, обеспечивающие высокую вероятность (0,70) получения пластичности Ч^г на верхнем пределе.

6. Изучена морфология строения изломов Ъ - образцов на растяжение (на разных масштабных уровнях измерения), позволяющие установить ключевую роль неметаллических включений, в частности, силикатов на снижение пластичности стали в третьем направлении. Эти выводы удовлетворительно согласуются с результатами статистического анализа базы данных производственного контроля.

125

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Москаленко, Владимир Анатольевич, 2000 год

1. Гладштейн Л.И., Литвиненко Д.А. Высокопрочная строительная сталь. -М.: Металлургия, 1972. 240С.

2. Бернштейн М.Л., Добаткин C.B., Капуткина Л.М., Прокошкин С.Д., Диаграммы горячей деформации, структура и свойства сталей (Справочник). -М. Металлургия, 1989, С.544

3. Лахтин Ю.М., Рахштадт А.Г. термическая обработка в машиностроении, -М., Машиностроение, 1980, С.783

4. Glaser J., Morris J.W. -Phil. Mag. Letters, 1990, У.62, №1, p.33

5. Мартин Дж. У. Микромеханизмы дисперсионного твердения сплавов.:пер. с англ. -М.: Металлургия, 1983, С. 168.

6. Syn С.К., Lesner D.R., Sherby O.D. -Mat. Met.Trans. A, 1994, V.25,№7, p. 1481.

7. Лейкин И.M., Литвиненко Д.А., Рудченко A.B. Производство и свойства низколегированных сталей. -М.: Металлургия, 1972. 256С.

8. Mahgen W., Nembach Е., Acta Met., 1989, V37, №5.p. 1451.

9. Золотаревский B.C. Механические свойства металлов. -M, МИСиС, 1998. -С.400

10. Duva J.M., Dauenblur М.А., Starke Е.А., Luetjering G.:-Acta Met.,1988, v.36,№3, p.585

11. Микляев П.Г., Фридман Л.Б., анизотропия механических свойств металла, 2-е изд., -М.: Металлургия, 1986, С.224

12. Kitagawa H., Katayama M., Mamyama H., -Trans. Iron Steel Inst. Japan, 1982,V.22,№3,p.424

13. Дэвис Г.Дж., Гудвилл Д.Дж., Келлиндер Дж. С. Новые методы исследования текстуры поликристаллических материалов. Сборник/Под ред. Пакирова И.И., Савеловой Т.М., -М., Металлургия, 1985, С.256

14. Ren В., Li Z., Morris J.G., -Scripta Met. Mat., 1994, V.31, №4

15. Adams B.L., Kinderlehrer P., Scripta Met., V.38, №5, 1998, p.531-536

16. Cho K., Chi J.C., Duffy J., -Met. Trans. A, 1990, V.21A,№5, pp.1161-1223126

17. Явойский В.И., Рубенчик Ю.И., Окенко А.П., Неметаллические включения и свойства стали, -М: Металлургия, 1980, С. 176

18. Волчок И.П. Критический размер неметаллических включений /Проблемы прочности, 1978, №9, с.87-89.

19. Явойский В.И., Близнюков С.А. Вишкарев А.Ф. и др., Неметаллические включения и газы в стали, -М: Металлургия.

20. Прайст А., Мей М., Вязкость разрушения опытных высокопрочных сталей //Вязкое разрушение высокопрочных материалов, -М.:, Металлургия, 1973,С. 161-163

21. Коттрелл К.JI. Влияние примесей на вязкость разрушения высокопрочных сталей Вязкое разрушение высокопрочных материалов, -М.:, Металлургия, 1973,С.194-201.

22. Krafft Y.M.//Appl. Mater. Res. -1964, №13, p.88-94.

23. Spitrig W.A.//Electron Microfractography.-Philadelphia. -ASTM, STP 453 -1969, p.90-110

24. Alan A.M., Chieragatti R., Acamatsu M., Scripta Met, V.37, №10, 1997, p.1559-1567/

25. Kolednik O., Albrecht M., Berchthaler M„ Acta Met. Mat., V.44,№8,1996,p.3307-3319

26. Shinozaki K., WanaX., North T.N., Met. Trans A., V.21 A,№5,1990,p.l287-1297

27. Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения материало, Киев: Наукова думка,1978, С.352

28. Pellissier G.// Engineering fracture Mechanics, 1968, №1, p. 18-24.

29. Бернштейн M.JI., Займовский В.А. Механические свойства металлов, -М.:Металлургия,1979, С.495

30. Nong M., Hwang U., Scripta Mat., V.37,№11,1997,p.1637-1642.

31. Коттрелл A.X. Теоретические аспекты процесса разрушения //Атомный механизм разрушения,-М:, Гос. Научно-техническое изд. по черной и цветной металлургии, 1963, С.30-68

32. Голыптейн М.И., Грачев C.B., Векслер Ю.Г. Специальные стали -М.: Металлургия, 1985.-408 С.127

33. Бернштейн М.Л., Прочность стали, -М:, Металлургия, 1973, С.200.

34. Ксенофонтов А.Г., Синельникова М.Ю., Крылов М.Н., Фадеев В.К., Высокотемпературное термопластическое упрочнение сталей СтЗсп и 09Г2С , //МиТОМ, 1991, №7, С.18-19.

35. Щербединский Г.В., Бащенко А.П., Еднерал А.Ф., Металлургия: проблемы, поиски решения: Тематический сборник тр. МЧМ СССР (ЦНИИЧМ), Москва, Металлургия., 1989. .С.130-147.

36. Штрейльберг А., Бауэр Дж, Шульц В., Швинн В., Высокопрочные стальные штрипсы для магистральных трубопроводов, получаемы при помощи TM-обработки, Черная металлургия России и стран СНГ в 21 веке,-М:, Металлургия, №4, 1994, С.41-48.

37. Dlouhyl К, Kozak V., Valka Г., Holzmann М., Journal de phisique III, V.6, 1996, p.205-211.

38. Тушинский JI.И. Теория и технология упрочнения металлических сплавов. Новосибирск: Наука. Сиб. Отд. 1990. С.306.

39. Болшаков В.И., Прейснер Р. Структурное упрочнение строительных сталей , //МиТОМ, 1991, №9, С.6-7.

40. Погоржельский В.И., Литвиненко Д.А., Матросов Ю.И., Иваницкий A.B., Контролируемая прокатка. Москва, Металлургия, 1979, С. 184.

41. Большаков В.И, Рычагов В.Н. Сопротивление разрушению строительных сталей после термомеханической обработки. //МиТОМ, 1990, №10, С.85-87.

42. Большаков В.М., Стародубов К.Ф., Кусенко И.В. Электронно-микросопическое исследование тонкой структуры низколегированной стали после контролируемой прокатки и прямой закалки.//ДАН УССР. Серия А. 1983. №8. С76-78.128

43. Повышение качества и надежности высокопрочных конструкционных сталей методами субструктурного упрочнения. В.И. Большаков, И.А. Монгай, Л.И. Котова, Н.Э.Погребная, //МиТОМ, 1985, №8. С.42-48

44. Стародубов К.Ф. Упрочняющая термическая и термомеханическая обработка проката в потоке производства металлургического зовода.//МиТОМ. 1967, №11, С.36-38.

45. Piokering F/В/ Low carbon high-strength structural steels A status report. Low carbon structural steel for the heights. 1977. V.3.№6.P1-11.

46. Parrini C., Pazzimenti N., Rozzi A. New heat treatment for high-strength, Low-alloy steels as an alternativ to controlled rolling. Micro Alloing. 1975

47. Tither G., Kewel J. Properties of directly quenched and tempered structal steel plate/ J/ Iron and Steel Inst. 1970. V.207,№7. P686-694.

48. Пупынина С.М., Орджоникидзе Н.Ш., Пузачев В.И., Семичева Т.Г., разработка технологии производства листового проката для крупногабаритных конструкций,, Черная металлургия России и стран СНГ в 21 веке,-М:, Металлургия, №4, 1994, С.75-77.

49. Спаваков В.П., Узлов И.Г., Моисеева Л.А., Орлов Э.А., Тихонюк Л.С. Особенности формирования микроструктуры термически упрочненной стали, //МиТОМ, 1998г., №8, С.9-11

50. Бернштейн М.А. Диаграммы горячей деформации, структура и свойства сталей. Москва. Металлургия, 1989. С.543

51. Смагоринский М.Е. Повышение прочности толстолистового проката. // Сталь, 1990.№3. С. 74-77129

52. Сенина Т.В., Фролов В.Ф., Высокопрочные хладостойкие трубы широкого сортамента из технологичных хорошо свариваемых сталей,, Черная металлургия России и стран СНГ в 21 веке,-М:, Металлургия, №4, 1994, С.98-99.

53. Трусов В.А. Термомеханическая обработка сортовых профилей. Бюллетень. Черная металлургия (БНТИ). 1995. Вып. 12(1160). С.12-21.

54. Спиваков В.И., Сахно В.А., Орлов Э.А. и др. Эффективные процессы термической обработки толстолистового проката в условиях стана 3600, //Сталь. 1993 .№7. С. 62-67

55. Ильина В.П., Калмыков В.И., Склонность к хрупкому разрушению сталей 1ОХСНД и 09Г2С., //МиТОМ, 1993, №5, С. 14-16.

56. Титова Т.И., Ривкин С.И., Баландин С.Ю., Семернина И.Ф. Особенности формирования структуры листовой низколегированной стали при термической обрабтке в промышленных условиях., //МиТОМ, 2000,№4, С.ЗО

57. Котунова С.А., Ксенофонтов А.Г., Влияние высокотемпературной термопластической обработки на механические свойства стали 09Г2С. //МиТОМ, 1993г., №3, С.2-3

58. Крутасова Е.И., Надежность металлов энергетического оборудования, -М:, Энергоиздат, 1981, С.240.

59. Komenda J, Henderson P.J., Scripta Met. Mat., 1993, V.28, №5, p.553

60. Shen H.P., Lei T.C., Liu J.Z., -Mat. Sei. Techn., 1986, V.2,№1, p.28.

61. Ankern S., Margolin H.,-Met. Trans. A, 1982, V.13, №4, p.595

62. Большаков В.И., Дейнеко JI.H., Щербаков А.Г., Губайдулин Р.Г., Тиньгаев А.К. Повышение ударной вязкости металла соединительных деталей магистральных трубопроводов., //МиТОМ, 1992г., №5, С. 8-10

63. Одесский П.Д., Тишаев С.И., Бахтеева Н.Д., Упрочнение в потоке станов низкоуглеродистых сталей, //МиТОМ, 2000, №9С.36-38

64. Матросов Ю.И., Литвиненко Д.А., Голованенко С.А. Сталь для магистральных газопроводов. Москва, Металлургия, 1989. С.288.130

65. Красовский АЛ., Красико В.И. Трещиностойкость сталей магистральных трубопроводов. Киев. Наукова думка. 1990, 176 С.

66. Cho К., Gurland J. Met.Trans. A, 1988, VI9, №8, p.2027.

67. Kaspan R., Kapeliner W„ Lang C. -Steel Research, 1998, V59, №11, p.492

68. Харионовский B.B. Повышение прочности газопроводов в сложных условиях. Москва. Недра. 1990. С.180.

69. Блинов Ю.И., Перспективы развития технологических процессов и оборудования труно-го производства, , Черная металлургия России и стран СНГ в 21 веке,-М:, Металлургия, №3, 1994, С.260-264

70. Роде В. Новые концепции экономического и гибкого производства высококачаственных горячих штрипсов,, Черная металлургия России и стран СНГ в 21 веке,-М:, Металлургия, №3, 1994, С.268-274

71. Романов О.Н. Вязкость разрушения конструкционных сталей, -М: Металлургия, 1979, С.179.

72. Степаненко А.Н., Пашков Ю.И., Ершов В.В., Анисимов Ю.И. Влияние фактора времени эксплуатации на остаточный ресурс прочности трубопровода,, Черная металлургия России и стран СНГ в 21 веке,-М:, Металлургия, №4, 1994, С.101-103.

73. Бакши O.A., Кукин А.Г., Моношков А.Н., Помозан Д.А. К вопросу о показательности испытаний на ударную вязкость. //Заводская лаборатория. 1966. №5.С.615-616.

74. Куслицкий A.B., Неметаллические включения и усталость стали, -М:, Металлургия, 1970, С.242.13:

75. Бакши О.А., Кукин А.Г., Моношков А.Н. Методы определения составляющих ударной вязкости. //Заводская лаборатория. 1969, №5, С.615-616.

76. Горицкий В.М., Гусева И.А., влияние размеров частиц дисперстной фазы на микрострук-туцру чашечного излома/ФММ, 1978, т.45, №5, С. 1095-1103.

77. Рафинированный переплав, под ред. Патона Б.Е., Медовара Б.И., -Киев, Наукова думка, 1974, С.230

78. Электрошлаковый переплав, Медовар Б.И., Максимович Б.И., Латали Ю.А. и др., -М:, Металлургия, 1973, С. 170.

79. Электрошлаковая металлургия, Патон Б.Е., Медовар Б.И., -Киев, Наукова думка, 1981, С.680.

80. Исаев Ю.П., Болотов А.С., Горицкий В.Н., Альтзицер М.Я. Способ количественной оценки волокнистой составляющей в изломе. //Заводская лаборатория 1981. №6.С.94.

81. Kiessling R. Non-metallic inclusions in steel. Part III. London, Iron Steel Inst. Publ. 1968, № 115, p. 128.

82. Шпис X. Поведение неметаллических включений в стали при кристаллизации и деформации. М.: Металлургия. 1971.

83. Штремель М.А. и др. Изв. вузов. Черная металлургия, 1980, № 5.

84. Kozasu I., Schimizu I., Kubota H. Trans. Iron Steel Inst. Japan, 1973, v. 13, № 1, p.20

85. Browning A., Chambers F. J. Iron Steel Inst., 1970, v. 208, № 12, p. 1078

86. Виноград M.И., Громова Г.П. Включения в легированных сталях и сплавах. М.: Металлургия, 1971. 216 с.

87. Фарфурин А.Н. Журнал русского металлургического общества, 4.1. -М., ГНТИ, 1928, С.91-129

88. Смоленский С.И., Замятин М.М., //Металлург, 1937, №7(91), С.25-36

89. Красильщиков Р.Б., Нагрев при холодном волочении проводки, -М:, Муталлургиздат, 1962.132

90. Долженков И.Е., Долженков И.И., Сфероидизация карбидов в стали, -М:, Металлургия, 1984, .С.144.

91. Каптюг И.С., Голубев А.Я. Шиферный излом и расслоения в стали, -М, Металлургия,1982,С.88

92. Штремель М. А. Проблемы металлургического качества стали (неметаллические включения) // Металловедение и термическая обработка металлов.-1974.-№2.-С.67-74.

93. Волчок И. П. Критический размер неметаллических включений // Проблемы прочности. -1978.-№9.-87-89.

94. Явойский В. И., Близнюков С. А., Вишкарев А. Ф. И др. Неметаллические включения и газы в стали. М.: Металлургия

95. Явойский В. П., РубенчикЮ. И., Оксенко А. П. Неметаллические включения и свойства стали. -М.:Металлургия, 1980.-176 С.

96. Гутовский И.Б., Бондарчук В.И., Кочкин В.Г., Колчанов В.А., О влиянии оксидных включений на механические свойства стали с низким содержанием углерода. //МиТОМ, -1991. -№9. -С. 13-16

97. Albarran J.L., Martínez L., López U.F., Scripta Mat., V38, №5,1998, p.749-755

98. Явойский В.И., Кряновский Ю.В. и др. Металлургия стали. Москва. Металлургия.1983. С.266-267.

99. Stahl undEisen. 1982. V.102. №22. Р.54.

100. Миттаг Х.-И., Ринне X., Статистические методы обеспечения качества,

101. Полховская Т.М., Соловьев В.П., Карпов Ю.А. Основы управления качеством Раздел 1-2 -М.МИСиС.-1990.с.47-70,с101-141

102. Shtremel M.A., Kudrya A.V,. Sokolovskaya E.A., Algorithms of quality management of metallurgical productions in real time.2-nd International Congress "Mechanical Engineering Technologies'99" Sofia, September, 1999. v 4., p.1-3133

103. Бринза В.В., Погоржельский В.И., Коровин A.B., Оптимизация механических свойств толстолистового проката,, Черная металлургия России и стран СНГ в 21 веке,-М:, Металлургия, №4, 1994, С. 122-124.

104. Штремель М.А. Перспективы качества стали, Черная металлургия России и стран СНГ в 21 веке, -М, Металлургия, 1994, т.5, С. 159-162.

105. Беккерт М., Клемм X., Способы металлографического травления, -М, Металлургия, 1988, С.400.