Повышение сопротивления водородному растрескиванию листов из трубных сталей на основе управления структурообразованием в центральной сегрегационной зоне при термомеханической обработке тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, кандидат наук Холодный Алексей Андреевич

  • Холодный Алексей Андреевич
  • кандидат науккандидат наук
  • 2016, ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина»
  • Специальность ВАК РФ05.16.01
  • Количество страниц 187
Холодный Алексей Андреевич. Повышение сопротивления водородному растрескиванию листов из трубных сталей на основе управления структурообразованием в центральной сегрегационной зоне при термомеханической обработке: дис. кандидат наук: 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов. ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина». 2016. 187 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Холодный Алексей Андреевич

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Требования к сталям для электросварных труб, транспортирующих сероводородсодержащие среды

1.2. Механизмы инициированного водородом растрескивания

1.3. Влияние структуры, химического состава и технологии обработки на стойкость низкоуглеродистых трубных сталей против коррозионного растрескивания в И^-содержащих средах

1.3.1. Контроль образования и морфологии неметаллических включений

1.3.2. Влияние химических элементов на адсорбцию водорода

1.3.3. Центральная химическая и структурная неоднородность в непрерывнолитых слябах и листовом прокате

1.3.4. Влияние термомеханической и термической обработки

1.4. Металловедческие аспекты технологии контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением

1.5. Особенности и классификация микроструктур малоуглеродистых низколегированных трубных сталей

1.6. Постановка цели и задач исследования

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1. Технология изготовления исследуемых сталей

2.2. Методики исследования

2.2.1. Определение механических свойств

2.2.2. Исследование структуры

2.2.3. Изучение фазовых превращений аустенита при охлаждении

2.2.4. Испытание на стойкость против водородного растрескивания (HIC)

2.2.5. Испытание на стойкость против сульфидного растрескивания под напряжением (SSC)

Глава 3. Исследование условий формирования микроструктуры опытных низкоуглеродистых трубных сталей с пониженным содержанием марганца

3.1. Изучение фазовых превращений горячедеформированного аустенита при непрерывном охлаждении (ТКД) сталей различных систем легирования

3.2. Идентификация микроструктур исследуемых сталей

Выводы по главе

Глава 4. Исследование влияния характеристик микроструктуры на стойкость против водородного растрескивания (HIC) толстолистового

проката из трубных сталей

Выводы по главе

Глава 5. Исследование влияния деформационно-термической обработки на микроструктуру, механические свойства и стойкость против водородного растрескивания (HIC) толстолистового проката из трубных сталей

5.1. Влияние схемы деформационно-термической обработки (ДТО)

5.2. Влияние параметров контролируемой прокатки и ускоренного охлаждения

5.2.1. Влияние температур окончания прокатки (Ткп) и начала ускоренного охлаждения (Тно)

5.2.2. Влияние температуры окончания ускоренного охлаждения (Тко)

5.2.3. Влияние скорости охлаждения (Уохл)

Выводы по главе

Глава 6. Исследование влияния химического состава на центральную структурную неоднородность, механические свойства и стойкость против водородного растрескивания (HIC) толстолистового проката из трубных сталей

6.1. Влияние содержания углерода

6.2. Влияние содержания марганца

6.3. Влияние молибдена

6.4. Влияние центральной сегрегационной структурной неоднородности

Выводы по главе

Глава 7. Разработка и освоение в условиях ПАО «МК «Азовсталь» технологии изготовления толстолистового проката для электросварных труб категорий прочности Х52МБ, Х56МБ, Х60МБ и Х65МБ в сероводородостойком исполнении

7.1. Анализ технических требований к толстолистовому прокату

7.2. Разработка технологических рекомендаций по освоению производства листов

7.3. Результаты промышленного освоения изготовления толстолистового проката

Выводы по главе

Общие выводы

Список использованной литературы

Приложение. Акты внедрения

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Металловедение и термическая обработка металлов», 05.16.01 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение сопротивления водородному растрескиванию листов из трубных сталей на основе управления структурообразованием в центральной сегрегационной зоне при термомеханической обработке»

Введение

Актуальность темы исследования. Увеличение потребности в природном газе и нефти и истощение традиционных районов их добычи приводят к необходимости разработки ранее считавшихся непригодными для эксплуатации месторождений с повышенным содержанием примеси сероводорода. Выделяющийся во влажной H^-содержащей среде водород диффундирует в металл и вызывает избыточное давление, что может приводить к растрескиванию стали и разрушению труб. Для обеспечения эксплуатационной надежности трубопроводов, служащих для транспортировки сероводородсодержащих сред, дополнительно к механическим свойствам предъявляют специальные требования по сопротивлению водородному растрескиванию (HIC) и сульфидному растрескиванию под напряжением (SSC). Увеличение количества осваиваемых месторождений с повышенным содержанием сероводорода обуславливает значительный рост потребности в сталях для труб большого диаметра, стойких против коррозионного растрескивания в агрессивной среде H^-содержащих природного газа и нефти.

Большой вклад в разработку научных положений и технологии получения сероводородостойких трубных сталей внесли отечественные и зарубежные ученые: Зикеев В.Н., Тетюева Т.В., Матросов Ю.И., Ishikawa N., J. Malcolm Gray, Schwinn V. и др.

Известно, что для повышения сопротивляемости стали коррозионному растрескиванию под воздействием сероводородсодержащей среды необходимо минимизировать факторы, способствующие зарождению и распространению трещин, инициируемых водородом. Помимо металлургических факторов (чистота по вредным примесям и неметаллическим включениям, ликвационная неоднородность) существенное влияние на стойкость стали против водородного растрескивания оказывает микроструктура, формирующаяся на завершающем этапе производства листового проката. Современным способом управления структурообразованием стали является совмещенный процесс контролируемой

прокатки и ускоренного охлаждения (КПУО). Поэтому изучение возможности эффективного управления формированием микроструктуры стали путем термомеханической обработки по схеме КПУО и оптимизации химического состава с целью обеспечения высокой стойкости к коррозионному растрескиванию с одновременным повышением прочности листового проката является весьма актуальным.

Цель диссертационной работы. Установление закономерностей и металловедческое обоснование влияния химического состава и режимов деформационно-термической обработки на микроструктуру основного металла и центральной сегрегационной зоны, механические свойства и стойкость против водородного растрескивания (HIC) листов из низкоуглеродистых трубных сталей; освоение технологии производства толстолистового проката для труб большого диаметра категорий прочности Х52-Х65 в сероводородостойком исполнении.

Для этого необходимо было решить следующие основные задачи:

1. Методом физической имитации распада горячедеформированного аустенита изучить влияние различных скоростей охлаждения и вариантов легирования на фазовые превращения и микроструктуру низкоуглеродистых трубных сталей с пониженным содержанием марганца.

2. Установить влияние характеристик микроструктуры на сопротивление водородному растрескиванию опытных сталей категорий прочности Х46-Х65.

3. С целью обеспечения высокой стойкости против водородного растрескивания в сочетании с необходимым уровнем механических свойств определить оптимальную схему деформационно-термической обработки листов.

4. В промышленных условиях толстолистового стана 3600 исследовать влияние химического состава (С, Mn, Mo) и режимов последеформационного охлаждения на микроструктуру основного металла и центральной сегрегационной зоны, механические свойства и стойкость против растрескивания HIC листов.

5. Разработать и освоить промышленную технологию производства толстолистового проката для изготовления труб большого диаметра категорий

прочности X52MS-X65MS, удовлетворяющих современным требованиям в отношении стойкости против растрескивания HIC.

Объектом исследования служил толстолистовой прокат из низколегированных трубных сталей с пониженным содержанием углерода (С = 0,04-0,08%) и марганца (Mn = 0,65-1,35%), различными вариантами добавок легирующих элементов (Cr, Ni, Cu, Mo до 0,25% каждого) и комплексным микролегированием Ti+Nb+V < 0,120%. Опытные стали имели высокую чистоту по вредным примесям (S < 0,001%, P < 0,012%) и неметаллическим включениям.

Предметом исследования являлось определение оптимальных характеристик микроструктуры стали, обладающей повышенной стойкостью против водородного растрескивания; установление влияния химического состава (С, Mn, Мо) и режимов термомеханической обработки на микроструктуру основного металла, отвечающую за обеспечение механических свойств, и зоны центральной сегрегационной структурной неоднородности, влияющей на стойкость против растрескивания HIC листов из низкоуглеродистых трубных сталей; разработка и промышленное опробование рекомендаций по освоению производства толстолистового проката категорий прочности X52MS-X65MS в сероводородостойком исполнении.

Научная новизна:

1. Установлено, что в толстолистовом прокате из низкоуглеродистых высокочистых по вредным примесям (S < 0,001%, P < 0,012%) и неметаллическим включениям трубных сталей категорий прочности Х46-Х65 местами зарождения и распространения водородных трещин (HIC) являются сегрегационные полосы в осевой зоне листов, состоящие из участков высокоуглеродистых структур (пластинчатого или вырожденного перлита, высокоуглеродистого верхнего бейнита, двойникованного высокоуглеродистого мартенсита с остаточным аустенитом) и низкоуглеродистого реечного мартенсита с включениями аустенита по границам реек; ферритная матрица с равномерно распределенными участками высокоуглеродистых структур обладает высокой стойкостью против HIC.

2. На основании изучения эволюции микроструктуры и свойств основного металла и центральной сегрегационной зоны листов в зависимости от химического состава (С = 0,04-0,08%, Mn = 0,65-1,35%, Мо = 0,01-0,15%), схем деформационно-термической обработки (ВКП, НКП, КПУО, НКП+З+О) и параметров последеформационного охлаждения (Тно = Ar3 + (-40^30)°C, Тко = 410-610°C, Уохл = 2-30°С/с) установлено, что снижение структурной неоднородности по толщине листа и уменьшение твердости осевой зоны способствуют повышению стойкости против HIC; в листах после контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением (Тно = Ar3 + (0-30)°C, Тко = 490-550°C, Уохл = 22-30°С/с) растрескивание HIC не наблюдается при микротвердости центральной сегрегационной зоны < 225HV02.

3. Определены концентрации углерода и марганца и режимы последеформационного ускоренного охлаждения, обеспечивающие формирование низкой степени центральной сегрегационной структурной неоднородности и высокой стойкости против растрескивания HIC листов: С = 0,04% при Mn < 1,25% или С = 0,06% при Mn < 0,90%, Тно = Ar3 + (0-30)°C, Тко = 520±30°C, Vохл = 25±5°С/с.

4. Установлено, что добавка Мо в количестве 0,15% в сталь с содержанием С = 0,06-0,07% и Mn = 0,90-0,95% при снижении температуры окончания ускоренного охлаждения листов от 560 до 420°С (Тно = Ar3 + (0-30)°C,

л

V^ = 24-30°С/с) приводит к увеличению прочностных свойств (а0,5 на 50 Н/мм и

л

ав на 75 Н/мм ) и одновременному повышению стойкости против HIC (в среднем от CLR ~ 17% до CLR ~ 1% при Тко = 420°С) по сравнению со сталью с Мо = 0,01%.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в металловедческом обосновании, разработке и внедрении в крупномасштабное промышленное производство технологии изготовления толстолистового проката, предназначенного для газонефтепроводных труб большого диаметра в сероводородостойком исполнении. При этом:

- на основании установленных закономерностей влияния химического состава и режимов деформационно-термической обработки на микроструктуру основного металла и центральной сегрегационной зоны, механические свойства и стойкость против растрескивания HIC листов разработаны стали и промышленная технология контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением для изготовления толстолистового проката для электросварных труб большого диаметра категорий прочности от X52MS до X65MS;

- освоено в условиях толстолистового стана 3600 ПАО «МК «Азовсталь» промышленное производство листового проката толщиной 20,0-23,8 мм из новых низкоуглеродистых трубных сталей категорий прочности X52MS, X56MS, X60MS и X65MS с высокой стойкостью против растрескивания в сероводородсодержащих средах.

Методология и методы исследования. Работа выполнена на основании анализа и обобщения результатов теоретических, лабораторных и промышленных исследований. Материалом для исследования служили малоуглеродистые низколегированные трубные стали промышленного производства.

Теоретическая часть работы основана на анализе результатов исследования влияния химического состава и режимов термомеханической обработки на микроструктурное состояние, механические свойства и стойкость против водородного растрескивания листового проката из опытных сталей. Лабораторная часть выполнена с применением физического моделирования процессов термомеханической обработки, использованием современных методов и методик исследования структуры и свойств стали, а также статистического анализа полученных результатов. Промышленные эксперименты проводили на ТЛС-3600 ПАО «МК «Азовсталь» путем изготовления листов из исследуемых сталей по опытным режимам прокатки и последеформационного охлаждения.

В представленной работе на защиту выносятся следующие основные научные положения:

1. Влияние различных скоростей охлаждения и вариантов легирования на фазовые превращения и микроструктуру низкоуглеродистых сталей с пониженным содержанием марганца.

2. Установленное влияние характеристик микроструктуры стали на склонность листов к водородному растрескиванию.

3. Влияние схем деформационно-термической обработки на однородность микроструктуры в направлении толщины листового проката, механические свойства и стойкость против растрескивания HIC.

4. Закономерности влияния температурно-скоростных режимов последеформационного охлаждения листов на микроструктуру основного металла и осевой зоны, механические свойства и стойкость против водородного растрескивания.

5. Выявленные качественные и количественные зависимости влияния содержания углерода, марганца и молибдена на центральную сегрегационную структурную неоднородность, механические свойства и стойкость листов против растрескивания HIC.

6. Разработанные на основании проведенных исследований рекомендации по химическому составу и режимам контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением для изготовления толстолистового проката из сталей с высокой стойкостью против растрескивания в сероводородсодержащих средах; результаты промышленного освоения разработанной технологии изготовления листов в толщинах 20,0-23,8 мм из сталей категорий прочности X52MS, X56MS, X60MS и X65MS на ТЛС-3600 ПАО «МК «Азовсталь».

Степень достоверности результатов исследований обеспечивается их проведением с применением современных методов изучения микроструктуры, испытаний механических свойств и коррозионной стойкости стали на сертифицированном аттестованном оборудовании, воспроизводимостью полученных данных, согласованностью результатов с положениями науки металловедения и термической обработки металлических материалов и

положительными результатами реализации разработок на основании экспериментальных данных в промышленных условиях.

Личный вклад автора. Основные научные положения и результаты диссертационной работы основываются на исследованиях, выполненных лично или с участием автора. Личный вклад автора состоит в постановке цели и задач исследований, выработке направлений и методов решения технологических проблем, непосредственном участии в получении экспериментальных данных, анализе и обобщении результатов. Опробование и внедрение в производство разработанных составов сталей и технологий осуществлялось при непосредственном участии автора.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на Международном научно-техническом конгрессе «ОМД 2014. Фундаментальные проблемы. Инновационные материалы и технологии» (Москва, 2014 г.); V и VI научно-технических конференциях молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий» (Москва, 2014 и 2015 гг.); Научно-техническом семинаре «Бернштейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов» (Москва, 2014 г.); Международной конференции «Металловедение, технологии и применение высокопрочных сталей и сплавов» (Москва, 2015 г.); LVП Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (Севастополь, 2016 г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано пять статей в изданиях, включенных в перечень, рекомендованный ВАК РФ, и одна работа в сборнике трудов научной конференции.

Соответствие содержания диссертации паспорту специальности, по которой она рекомендуется к защите. Работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и полученным результатам соответствует пункту 3 области исследования специальности 05.16.01 - «Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов»: «3. Теоретические и экспериментальные исследования влияния структуры (типа, количества и характера распределения

дефектов кристаллического строения) на физические, химические, механические, технологические и эксплуатационные свойства металлов и сплавов».

Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю, доктору технических наук, профессору Ю.И. Матросову за оказанную помощь при определении направлений исследований, проведении экспериментов и обобщении результатов, а также ценные теоретические и методические советы. Диссертант благодарит научных сотрудников Центра сталей для труб и сварных конструкций ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»: М.Ю. Матросова, Н.В. Колясникову, Л.И. Эфрона, В.Н. Зикеева, Ю.Д. Морозова, О.Н. Чевскую, а также коллектив технологического управления и лаборатории механических испытаний ПАО «МК «Азовсталь» и других коллег за ценные советы и оказанную помощь при выполнении настоящей диссертационной работы.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Требования к сталям для электросварных труб, транспортирующих

сероводородсодержащие среды

В последние годы разработка месторождений природного газа и нефти значительно расширяется. Наряду с районами с суровыми климатическими условиями осваивается добыча в районах нефтегазовых месторождений, содержащих значительное количество сероводорода. Присутствие влажных Н23+СО2-содержащих агрессивных сред может привести к резкому снижению надежности и работоспособности трубопроводов и вспомогательного оборудования вследствие инициированного водородом растрескивания [1]. Впервые в газовой и нефтяной промышленности с авариями трубопроводов, связанными с повышенным содержанием сероводорода в транспортируемой среде, столкнулись в середине прошлого века [2-3]. Существенные разрушения произошли в Канаде, Саудовской Аравии и Катаре. Наиболее крупномасштабным разрушением трубопровода была авария в Персидском заливе в 1972 г. после эксплуатации в течение менее одного месяца [3]. Серия разрушений трубопроводов, связанных с присутствием сероводорода в среде, привели к необходимости исследования и разработки методов оценки склонности стали к растрескиванию, вызванному водородом. Поэтому к сталям для труб, транспортирующих Н2Б-содержащие продукты («кислые среды»), дополнительно к стандартным требованиям к комплексу механических свойств предъявляются требования к стойкости против коррозионного растрескивания.

Базовыми нормативными документами, регламентирующими требования к свойствам труб большого диаметра, являются разработанный американским институтом нефти и газа стандарт API Spec. 5L [4], европейский стандарт EN 10208-2 [5] и международный стандарт ISO 3183-3 [6]. В Российской Федерации основными документами, в которых содержатся требования к трубным сталям и трубам нефтегазового сортамента, являются

СНиП 2.05.06-85 [7] и утвержденная АО «Газпром» «Инструкция по применению стальных труб в газовой и нефтяной промышленности», 2000 г. Согласно требованиям СНиП 2.05.06-85 прочностной ряд распространяется на классы прочности от К50 до К65. Международные стандарты охватывают категории прочности от В (L245) до Х120 (L830).

Основным международным документом при проектировании, строительстве и эксплуатации подводных трубопроводов является стандарт Det Norske Veritas (DNV) Offshore Standard OS F101 [8].

К листовому прокату для электросварных труб большого диаметра предъявляют ряд требований, зависящих от параметров, назначения и степени ответственности трубопроводов: требования к геометрическим размерам, технологии производства, химическому составу, механическим свойствам, загрязненности неметаллическими включениями, величине действительного зерна, полосчатости структуры, сплошность, выявляемая УЗК, и ряд специальных требований.

В соответствии с ISO 3183-3 и API Spec. 5L трубы PSL-2, предназначенные для эксплуатации в кислых средах, ограничиваются категориями прочности до Х70 (L485). С целью гармонизации международной и отечественной нормативно -технической документации выпущена спецификация СТО Газпром 2-4.1-223-2008 «Технические требования к электросварным сероводородостойким трубам», содержащая градацию классов прочности от К48 до К52 и от Х42 до Х52 [9].

Сталь для труб, предназначенных для транспортировки H2S-содержащих сред, должна быть выплавлена в электросталеплавильных агрегатах или конвертерным способом с последующей обработкой (внепечной обработкой, вакуумной дегазацией), обеспечивающей требуемую чистоту по вредным примесям и неметаллическим включениям. Сталь должна быть полностью спокойной. Во время внепечной обработки проводится модифицирование кальцием для контроля формы неметаллических включений.

Разливка стали должна производиться только с применением метода непрерывного литья. При разливке необходимо принимать меры по уменьшению

загрязненности стали неметаллическими включениями и снижению центральной сегрегации. Оценку дефектов макроструктуры непрерывнолитой заготовки проводят по методике ОСТ 14-4-73 или по методике фирмы Мап^тапд.

К сероводородостойким сталям предъявляют более жесткие требования по ограничению содержания химических элементов, в особенности, по массовой доле С, Мп, S и Р. В таблице 1.1 представлены требования к химическому составу стали сероводородостойких труб в соответствии с СТО Газпром 2-4.1-223-2008.

Таблица 1.1 - Требования к химическому составу по СТО Газпром 2-4.1-223-2008

Массовая доля элементов, %

С

Мп

Р

V

N

А1

< 0,15

0,150-0,400

< 1,20

< 0,015

< 0,060

< 0,080

0,020-0,050

Примечания:

1. Допускается микролегирование стали элементами, не указанными в таблице, для получения необходимых свойств.

2. Массовая доля меди, никеля и хрома не должна быть более 0,25% каждого, при их суммарной доле не более 0,90%.

3. В стали допускают массовую долю кальция не более 0,005% и молибдена не более 0,35%.

4. Добавка бора не допускается.

5. Содержание серы для групп стойкости:

- С-1 - не более 0,002%;

- С-2 - не более 0,003%;

- С-3 - не более 0,005%.

Загрязненность стали неметаллическими включениями (НВ) определяется в готовом прокате по ГОСТ 1778. Для стали сероводородостойких труб предъявляют более жесткие требования по загрязненности НВ (таблица 1.2). Дополнительно могут предъявляться ограничения по загрязненности оксидами точечными (ОТ), силикатами пластичными (СП) и нитридами (Н).

Таблица 1.2 - Нормы загрязненности стали неметаллическими включениями по СТО Газпром 2-4.1-223-2008

Вид включения Максимальный балл Средний балл

Сульфиды (С) 1,5 1,0

Оксиды строчечные (ОС) 2,5 2,0

Силикаты хрупкие (СХ) 2,5 2,0

Силикаты недеформируемые (СН) 2,5 2,0

В таблице 1.3 приведены требования к механическим свойствам труб по СТО Газпром 2-4.1-223-2008.

Таблица 1.3 - Требования к механическим свойствам труб по СТО Газпром 2-4.1-223-2008

Класс прочности ав, Н/мм2 а02, Н/мм2 5з,% Ударная вязкость, Дж/см2 Доля вязкой составляющей в изломе образца при ИШ'-20, %

KCV-20 KCU-60

не менее

K48 470 265 20 49 49 50

K50 485 343

K52 510 353

X42SS 414 290

X46SS 434 317

X52SS 455 359

Примечания: 1. Максимальные значения временного сопротивления разрыву не должны Л превышать более чем на 118 Н/мм их номинальных значений. 2. Отношение а02/ав не должно превышать 0,88 для труб, изготавливаемых из листа контролируемой прокатки, и 0,85 в остальных случаях.

Требования к механическим свойствам основного металла труб при испытании на растяжение по стандарту ISO 3183-3 представлены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Требования к механическим свойствам при испытании на

растяжение основного металла сероводородостойких труб по стандарту ^О 3183-3

Категория прочности труб Тело бесшовных и сварных труб

Предел текучести ат, Н/мм2 Предел прочности ав, Н/мм2 Отношение ат/ав, не более

L245NS или ВШ L245QS или BQS L245MS или BMS 245-450 415-760 0,93

L290NS или X42NS L290QS или X42QS L290MS или X42MS 290-495 415-760 0,93

L320NS или X46NS L320QS или X46QS L320MS или X46MS 320-525 435-760 0,93

L360NS или X52NS L360QS или X52QS L360MS или X52MS 360-530 460-760 0,93

L390QS или X56QS L390MS или X56MS 390-545 490-760 0,93

L415QS или X60QS L415MS или X60MS 415-565 520-760 0,93

L450QS или X65QS L450MS или X65MS 450-600 535-760 0,93

L485QS или X70QS L485MS или X70MS 485-635 570-760 0,93

Примечания: 1. Буквы N Q и М указывает на состояние поставки: - N - после прокатки с нормализацией, нормализации или нормализации и отпуска; - Р - после закалки и отпуска; - М - после термомеханической прокатки. 2. Буква S указывает на условия эксплуатации в кислых средах. 3. Минимальное относительное удлинение 55 рассчитывается по формуле в зависимости от минимального предела текучести.

Размер действительного зерна должен быть не крупнее 9-го балла по шкале 1 ГОСТ 5639. Полосчатость структуры по ГОСТ 5640 (ряд А) не должна превышать 2-го балла.

В соответствии с ISO 3183-3 и API Spec. 5L твердость тела трубы, сварного шва и зоны термического влияния не должна превышать 250HV10 или 22 HRC, по СТО Газпром 2-4.1-223-2008 не более 220HV10.

Требования к стойкости труб против коррозионного растрескивания в сероводородсодержащих средах относят к специальным свойствам. Стойкость против растрескивания, инициируемого водородом (ВР или HIC), определяют в лабораторных условиях по методике NACE TM0284 [10]. Стойкость против сульфидного растрескивания под напряжением (SSC) или сероводородного коррозионного растрескивания под напряжением (СКРН) определяют по методике стандарта NACE TM0177 [11] или MCKP 01-85 [12].

К показателям стойкости против коррозионного растрескивания относят следующие:

- коэффициент длины трещины CLR;

- коэффициент толщины трещины CTR;

- коэффициент чувствительности к растрескиванию CSR;

- условное пороговое напряжение апор, при котором за базовое время испытания (720 часов) не происходит разрушения при испытании цилиндрических образцов на одноосное растяжение или отсутствуют трещины на растянутой поверхности плоского образца при испытании на четырехточечный изгиб.

В соответствии со стандартом Газпром 2-4.1-223-2008 стойкость основного металла и сварного соединения труб делят на 4 группы стойкости к СКРН и ВР (таблица 1.5).

Таблица 1.5 - Показатели коррозионной стойкости металла труб по СТО Газпром 2-4.1-223-2008

Группа стойкости Показатели стойкости

СКРН ВР

адор в долях от ао,2 мин, не менее (цилиндрический образец) CLR, %, не более CTR, %, не более

С-1 0,8 3

С-2 0,7 6 1

С-3 0,6 12 2

С-4 0,5 20 3

* отдельные мелкие трещины расположены в одной плоскости или в плоскостях, разноудаленных от поверхности, не соединяются поперечной трещиной между собой с образованием ступенек и удалены друг от друга на расстоянии более 0,5 мм.

В спецификации API Spec. 5L и ISO 3183-3 представлены следующие требования к HIC и SSC для стали труб PSL-2:

- показатель длины трещины CLR < 15%;

- показатель толщины трещины CTR < 5%;

- показатель чувствительности к образованию трещин CSR < 2%;

- испытанию подвергают образец для четырехточечного изгиба; при этом испытательное напряжение должно составлять не менее 72% от установленного минимального предела текучести трубы.

Испытание на водородное растрескивание и сульфидное растрескивание под напряжением проводят в растворе А. К сталям для подводных трубопроводов и, в некоторых случаях, к высокопрочным, не предназначенным для эксплуатации в кислых средах трубам, предъявляют требования к стойкости против HIC и SSC при испытании в менее агрессивном растворе В.

1.2. Механизмы инициированного водородом растрескивания

В водном растворе высокие концентрации сероводорода и углекислого газа образуют коррозионную среду - так называемый «кислый газ». Такая агрессивная среда вызывает анодное растворение железа: Fе ^ Fе2+ + 2е-. В результате катодной реакции образуется атомарный водород (Н+ + е- ^ Н), который скапливается на поверхности стали. Затем атомарный водород адсорбируется и перераспределяется внутри стальной матрицы диффузионным путем [13-14]. Проницаемость и концентрация водорода в стали возрастает с увеличением парциального давления H2S или с уменьшением рН [15].

Атомы водорода присутствуют в металле в виде примеси внедрения, находясь между атомами железа в кристаллической решетке, или скапливаются в «ловушках», в качестве которых обычно служат межфазные поверхности между неметаллическими включениями и матрицей и другими дефектами строения металла. Атомарный водород может перейти в молекулярную форму Н2 в местах неоднородностей стальной матрицы. Так как образующийся газообразный водород занимает значительный объем, процесс перехода водорода из атомарного в молекулярное состояние приводит к возникновению избыточного внутреннего давления. Это приводит к возникновению высоких растягивающих напряжений и даже к образованию микротрещин. После стадии зарождения трещина, инициированная водородом, формируется по механизму слияния (объединения) нескольких пор. Образовавшиеся трещины распространяются преимущественно через твердые и хрупкие составляющие микроструктуры [13-15].

Похожие диссертационные работы по специальности «Металловедение и термическая обработка металлов», 05.16.01 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Холодный Алексей Андреевич, 2016 год

Список использованной литературы

1. Shinohara Y., Hara T. Metallurgical design of UOE line pipe for sour service // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Sao Paulo, Brazil. 20-22 august 2012.

2. Blondeau R. Problems related to use of low alloy steels in H2S environments: industrial solutions // Iron and Steelmaking. 1981. Vol. 18. № 3. Р. 201-210.

3. J. Malcolm Gray. Full-Scale Testing of Linepipe for Severe H2S Service // NACE Canadian Regional Western Conference. Anchorage, Alaska. 1996 february 19-22.

4. ANSI/API Spec. 5L. Спецификация на магистральные трубы. Американский нефтяной институт. 45-е издание. 2012. - 164 с.

5. DIN EN 10208-2-2009. Трубы стальные трубопроводов для горючих жидкостей. Технические условия поставки. Часть 2: Трубы класса требований B, 2009. - 56 с.

6. ISO 3183-3. Нефтяная и газовая промышленность - Трубы стальные для трубопроводных транспортных систем // Международный стандарт. 2007. - 149 с.

7. СНиП 2.05.06 - 85. Магистральные трубопроводы. М.: Госстрой СССР, 1985. - 85 с.

8. Submarine Pipeline Systems. Offshore Standard DNV-OS F101 / Det Norske Veritas (DNV). October. 2007. - 240 p.

9. СТО Газпром 2-4.1-223-2008 «Технические требования к электросварным сероводородостойким трубам», Москва, 2008. - 15 с.

10. NACE Standard TM0284-2011 «Evaluation of Pipeline and Pressure Vessel Steels for Resistance to Hydrogen-Induced Cracking», NACE International, Houston, Texas, 2011. - 24 р.

11. NACE Standard TM0177-2005 «Laboratory Testing of Metals for Resistance to Sulfide Stress Cracking and Stress Corrosion Cracking in H2S Environments», NACE International, Houston, Texas, 2005. - 43 р.

12. МСКР-01-85. Методика испытаний сталей на стойкость против сероводородного коррозионного растрескивания. ГКНТ СМ СССР, 1985.

13. Sour gas resistant pipe steel, Niobium Information. № 18/01. CBMM/NPC, Düsseldorf (Germany), 2001.

14. Эфрон Л.И. Металловедение в «большой» металлургии. Трубные стали -М.: Металлургиздат, 2012. - 696 с.

15. Hara T., Asahi H. and Ogawa H. Conditions of Hydrogen-induced Corrosion Occurrence of X65 Grade Line Pipe steels in Sour Environments, Corrosion, 60 (12) (2004), P. 1113-1121.

16. Murata T. 78, 79th Nishiyama Memorial Lecture (International Steel Institute of Japan (ISIJ), 1981), 227.

17. Пемов И.Ф., Нижельский Д.В., Науменко А.А. и др. Разработка комплексной технологии производства коррозионностойкого штрипса класса прочности К50-К52 в условиях ОАО «Уральская сталь» // Сталь. 2013. №4. С. 58-63.

18. Fowler С., J. Malcolm Gray. The history and development of a new SOHIC test method // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Sao Paulo, Brazil. 20-22 august 2012. P. 47-60.

19. Kalwa Ch., Hillenbrand H-G. Europipe's experience and developments on pipe material for sour service applications // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Sao Paulo, Brazil. 20-22 august 2012. P. 99-106.

20. Nieto J. et al., Process and quality controls for production of linepipe slabs for sour service applications at Arcelormittal Lazardo Cardenas, Mexico // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Sao Paulo, Brazil. 20-22 august 2012. P. 107-118.

21. Современная технология производства стали, Niobium Information № 11/96. CBMM/NPC, Düsseldorf (Germany), 1996.

22. Haumann W. and Koch O., 3R international 25, 1986. №5. Р. 261-266.

23. Schwinn V., Streibelberger A. and J. Bauer, Conference "Corrosion 95", NACE International, Houston (TX), 1995. Р. 66.

24. Ushijima K. et al., "The Technology of Continuous Casting for the Application", Int. Conf. on HSLA Steels Technology and application, (Materials Park, OH: ASM International), 403.

25. J. Malkolm Gray. Low manganese sour service linepipe steel // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Sao Paulo, Brazil. 20-22 august 2012. P. 165-182.

26. Bergmann B., Bannenberg N. // Stahl und Eisen. 1992. Bd. 112, № 7. P. 83-89.

27. Мурсенков Е.С., Кудашов Д.В., Семернин Г.В., Тарвид Д.С. Совершенствование технологии производства в условиях ЛПК ОАО «ОМК-Сталь» (филиал г. Выкса)» трубных марок стали (09ГСФ, 13ХФА) // Труды XIII Конгресса сталеплавильщиков. 2014. С. 59-64.

28. C.L. Jones et al., Mechanism of hydrogen induced cracking in pipeline steels // International Conference on Technology and Applications of HSLA Steels. 3-6 october 1983. Philadelphia, Pensylvania. Р. 809-825.

29. Т.В. Денисова, М.А. Выбойщик, Т.В. Тетюева, А.В. Иоффе. Изменение структуры и свойств низкоуглеродистых микролегированных трубных сталей при модифицировании РЗМ // МиТОМ. 2012. №10. С. 39-44.

30. Lachmund H., Bruckhaus R. Steelmaking process - basic requirement for sophisticated linepipe applications // "Modern Steels for Gas and Oil Transmition Pipelines, Problems and Prospects". International Seminar. 2006, Moscow. P. 158-166.

31. Bannenberg N. Recent Developments in Steelmaking and Casting // Niobium Science and Technology // Proceedings of the Intern. Symp. Niobium. USA. Orlando. December. 2001. P. 379-404.

32. Сappel J., Flender G., Hoffken R. Centre Segregation, Soft Reduction and Oxide Cleanness for Large Diameter Line Pipe with Highest Demands on HIC // Steel Research Int. 2005. №8. Р. 588-594.

33. Yamada K. et al., Influence of metallurgical factors on HIC of high strength ERW line pipe for sour gas service // International Conference on Technology and Applications of HSLA Steels. 3-6 october 1983, Philadelphia, Pensylvania. Р. 835-842.

34. Iino M., Nomura N., Takezawa H. and Takeda T. 1st Int. Conf. On Current Solutions for Hydrogen Problems in Steel, Washington (DC), Nov. 1982.

35. J. Malcolm Gray. Private Communication Sumitomo Metal Industries circa 1987.

36. Okaguchi, T. Kushida, T. Hashimoto, M. Nakano and I. Sakagushi, The Sumitomo Search 54, Oct. 1993. Р. 1-9.

37. Inohara Y., Ishikawa N., Endo S. "Recent Development in High Strength Linepipes for Sour Environment", Proc. 13th Int. Offshore and Polar Engineering Conference, 2003-Sempo-05.

38. Белый А.П., Исаев О.Б., Матросов Ю.И., Носоченко А.О. Центральная сегрегационная неоднородность в непрерывнолитых листовых заготовках и толстолистовом прокате. - М: Металлургиздат, 2005. - 136 с.

39. Ирвинг В., Пиркинс А. Основные параметры, влияющие на качество непрерывных слябов // Непрерывное литье слябов. - М.: Металлургия, 1982. -С. 164-185.

40. J.J. Moore. «Review of axial segregation in continuously cast steel» Continuous Casting Vol 3, 1984, Р. 11-20.

41. Дубовенко И.П., Дюдкин Д.А., Семенцов Ю.П. и др. Физические основы кристаллизации непрерывноотливаемого слитка и пути дальнейшего развития непрерывной разливки // Металлургические методы повышения качества стали. М.: Наука, 1979. С. 181-184.

42. Штадлер П., Харген К., Хаммершмидт П. и др. Формирование литой структуры и макроликвации в непрерывнолитых слябах // Черные металлы. 1982. №9. С. 32-46.

43. Реллейнейер Х., Рихтер Х., Симон Р. и др. Вакуумирование и внепечная обработка специальных сталей, предназначенных для непрерывной разливки // Достижения в области непрерывной разливки стали. М.: Металлургия, 1987. С. 58-67.

44. Паршин В.М., Разумов С.Д., Молчанов О.Е. и др. Снижение пораженности непрерывнолитых слябов сетчатыми трещинами при повышенной скорости разливки // Сталь. 1986. №10. С. 33-34.

45. Малиночка Я.Н., Есаулов В.С., Носоченко О.В. и др. Причины образования осевых трещин в слябах, отливаемых на криволинейной МНЛЗ // Сталь. 1984. №1. С. 32-33.

46. Поживанов А.М., Шаповалов А.П., Климов Ю.С. и др. Улучшение качества непрерывнолитых слябов // Сталь. 1984. №8. С. 25-27.

47. Либерман А.Л., Лебедев В.И., Кан Ю.Е. и др. Влияние скорости вытягивания на качество непрерывнолитых заготовок // Сталь. 1985. №12. С. 26-28.

48. Куклев А.В., Соснин В.В., Поздняков В.А. Формирование осевой химической неоднородности в непрерывнолитых слябах // Сталь. 2003. №8. С. 71-75.

49. Kivela A., Konttinen U. Dynamic Secondary Cooling Model for Continuous Casting, 78th Steelmaking Conference. Nasville. 1995.

50. Jacobi Н., Dr.-Ing. habil. thesis of TU Clausthal (Germany), June 1991.

51. Казачков Е.А., Корниенко А.И., Носоченко О.В. и др. Улучшение макроструктуры непрерывнолитых заготовок сечением 300 х 1650 мм // Сталь. 1985. №10. С. 15-18.

52. Шукстульский И.Б., Фурман Ю.В. Непрерывная разливка и прокатка заготовок разной толщины // Совершенствование процессов непрерывной разливки стали. Киев, 1985. С. 77-79.

53. Mostert R., A. de Toledo, Condamin L. et al. Influence of chemistry on intercolumnar and surface cracking sensitivity of steel grades // 4th European Continuous Casting Conference. Birmingham, UK. P. 192-201.

54. Кислица В.В., Исаев О.Б., Лепихов Л.С., Носоченко А.О. Производство качественного проката для конструкций ответственного назначения из стали с различным химическим составом // Сб. тр. научно-технической конференции. «Состояние и основные пути развития непрерывной разливки стали на

металлургических предприятий Украины», 26-27 июня 2001 г. Харьков, С. 131-135.

55. Носоченко А.О., Багмет О.А., Мельник С.Г. Водородное разрушение и сероводородное растрескивание непрерывнолитых трубных сталей // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2004. №8. С. 48-50.

56. Матросов Ю.И., Носоченко А.О., Емельянов В.В., Кирсанова Г.Б., Багмет O.A. Исследование центральной неоднородности в непрерывнолитых трубных сталях // Сталь. 2002. №3. С. 107-110.

57. Матросов Ю.И., Носоченко А.О., Володарский В.В., Афанасьев В.П., Хулка К. Высокочистая микролегированная ниобием H2S стойкая трубная сталь Х65 - Х70. // Сталь.- 2001. - №12. С. 55-58.

58. Ю.И. Матросов, Н.В. Колясникова, А.О. Носоченко, И.В. Ганошенко Влияние углерода и центральной сегрегационной неоднородности на H^-стойкость непрерывнолитых трубных сталей. // Сталь. 2002. №11. С. 71-74.

59. Матросов Ю.И., Носоченко А.О., Володарский В.В. и др. Микролегированная ниобием высокочистая трубная сталь категории прочности Х65 // Металл и литье Украины. 2002. №9-10. С. 13-16.

60. Stallybrass C. et al. Alloy design for UOE linepipe material for standard and non-standard HIC conditions // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Säo Paulo, Brazil. 20-22 august 2012. P. 119-133.

61. Малколм Грей. Количественные измерения сегрегации в процессе непрерывной разливки: взаимосвязь сварки в полевых условиях (в условиях эксплуатации) с результатами исследования микроструктуры // Прогрессивные толстолистовые стали для газонефтепроводных труб большого диаметра и металлоконструкций ответственного назначения. / Сб. докладов - М.: Металлургиздат, 2004. С. 66-69.

62. Матросов Ю.И., Носоченко О.А. Изучение сегрегационной химической и структурной неоднородности непрерывнолитых слябов и листов из сталей для газопроводных труб большого диаметра // Прогрессивные толстолистовые стали

для газонефтепроводных труб большого диаметра и металлоконструкций ответственного назначения. / Сб. докладов - М.: Металлургиздат, 2004. С. 70-75.

63. T. Taira et al «HIC and SSC Resistance of Line Pipes for Sour Gas Service» NKK Technical Report (Overseas) Nov. 31, 1981.

64. James Geoffrey Williams «New Alloy Design Perspectives for High Strength Steels» Third International Conference on Thermomechanical Processing of Steels. Padua Italy, September 2008.

65. Kobayashi K. et al., High strength sour grade line pipe X70 // «Pipe Technology. Conference» Ostend, Belgium. 2009, оctober 12-14. Рaper № Ostend 2009-022.

66. G. Barthold, A. Streipelberger, J. Bauer. Modern line pipe steels for sour service - Experience in applying TM-rolled and accelerated cooling plate. Technical information Dillinger Huttenwerke 9/1989.

67. Bridoux D. et al., Разработка новых марок стали с повышенными характеристиками для транспорта кислого газа и нефти. Нефтегаз Франция, Москва 1986 г.

68. Червонный А.В., Головин С.В., Ильинский В.И., Кудашов Д.В., Семернин Г.В. Освоение производства листового проката классов прочности К48-К52 с требованиями к хладостойкости и стойкости к сероводородному растрескиванию в условиях металлургического комплекса Стан-5000 и труб из него // Сборник трудов XXI международной научно-технической конференции «Трубы - 2014» (15-18.09.2014). - Челябинск: ОАО «РосНИТИ», 2014. В 2 ч. (Ч. 1 - 216 с., Ч. 2 - 320 с.). Ч. 1. - С. 142-147.

69. Голованов А.В., Зикеев В.Н., Харчевников В.П., Филатов Н.В., Краснов А.В. Разработка состава стали и технологических параметров производства хладостойкого и сероводородостойкого проката для нефтегазопроводных труб // Сталь. 2005. №9. С. 70-71.

70. Зикеев В.Н., Харчевников В.П., Филатов Н.В., Анучин К.В. Разработка и опробование конструкционных сталей повышенной хладостойкости и

сопротивления сероводородному растрескиванию для электросварных (ТВЧ) труб нефтяного сортамента // Металлург. 2008. №9. С. 35-39.

71. Зикеев В.Н., Харчевников В.П., Филатов Н.В., Анучин К.В. Новые конструкционные стали для свариваемых ТВЧ газонефтепроводных, обсадных и насосно-компрессорных труб повышенной прочности, хладостойкости и сопротивления сероводородному растрескиванию // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2008. №3. С. 12- 17.

72. С.В. Коструба и др. Влияние состава и особенностей технологии производства на водородное охрупчивание низколегированных трубных сталей // IV-я Евразийская научно-практическая конференция «Прочность неоднородных структур» / Сб. докл. - М.: МИСиС, 2008.

73. Литвиненко Д.А., Эфрон Л.И. Влияние параметров ускоренного охлаждения на структурообразование и механические свойства конструкционных сталей // Сталь. 1994. №1. С. 53-58.

74. H. Tamehiro et al., "Effect of Accelerated Cooling after Controlled Rolling on the Hydrogen Induced Cracking Resistance of Line Pipe Steel", Transactions ISIJ, 25(1985), 982-988.

75. Ishikawa N. et al., Material design of high strength/heavy gauge linepipes for sour service // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Sao Paulo, Brazil. 20-22 august 2012. P. 135-154.

76. Ishikawa N., Endo S., Shinmiya Т. High-grade line pipe for heavy sour environment // "Pipeline Technology". 4th International Conference. 9-13 May 2004. Ostend, Belgium. P. 1633-1648.

77. Schwinn V. Thieme A. TMCP steel plates for sour service linepipe application // "Modern Steels for Gas and Oil Transmition Pipelines, Problems and Prospects". International Seminar. 2006, Moscow. P. 167-172.

78. Alonso-Falleiros N., Steele for Sour Service: Research in Escola Politecnica, University of Sao Paulo (EPUSP) // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Sao Paulo, Brazil. 20-22 august 2012. P. 1-16.

79. Ishikawa N. et al., Recent advance in high strength linepipe for heavy sour service // «Pipe Technology. Conference» Ostend, Belgium. 2009, оctober 12-14. Рaper № Ostend 2009-059.

80. Endo S. et al., Advance in High Performance Linepipes with Respect to Strength and Deformability // Proceeding of Pipe Dreamer's Conf. 2002. P. 273-288.

81. Морозов Ю.Д., Матросов М.Ю., Настич С.Ю., Арабей А.Б. Высокопрочные трубные стали нового поколения с феррито-бейнитной структурой // Металлург. 2008. №8. С. 39-42.

82. Бернштейн М.Л., Займовский В.А., Капуткина Л.М. Термомеханическая обработка стали // М. «Металлургия», 1983. - 480 с.

83. Hillenbrand H.-G., Gras M., Kalwa C. Development and production of high strength pipeline steels . Proceedings of the Int. Symposium Niobium 2001 (Orlando, USA)/ TMS. Niobium 2001 Lim. Р. 543-569.

84. DeArdo A.J. Modern Thermomechanical Processing of Microalloyed Steel: A Physical Metallurgy Perspective // Microalloying'95 Conference Proceedings. Pittsburgh, PA, June 11-14, 1995. Р. 15-33.

85. Матросов Ю.И., Литвиненко Д.А., Голованенко С.А. Сталь для магистральных газопроводов // М.: «Металлургия», 1989. - 288 с.

86. Sellars C.M., Whitman W.A. Recrystallization and grain growth in hot rolling // «Metal Science», №13, 1979. Р. 187-194.

87. Tanaka T. Science and technology of hot rolling processing of steel // Microalloying'95 Conference Proceedings. Pittsburgh, PA, June 11-14, 1995, Р. 165-181.

88. Погоржельский В.И., Литвиненко Д.А., Матросов Ю.И., Иваницкий А.В. Контролируемая прокатка. - М.: Металлургия, 1979. 184 с.

89. DeArdo A.J. Fundamental Metallurgy of Niobium in Steel. Development and production of high strength pipeline steels. // Proceedings of the Int. Symposium Niobium 2001 (Orlando, USA)/ TMS. Niobium 2001 Lim. Р. 427-500.

90. Матросов Ю.И. Механизмы влияния микродобавок V, Nb и Ti на структуру и свойства малоперлитных сталей // МиТОМ. 1984. №11. С. 13-22.

91. Akben M.G., Jonas J.J. Influence of multiple microalloy addition on the flow stress and recrystallization behavior of HSLA steels. HSLA steels. Technology and Applications // Proceedings of the International Conference on Technology and Applications of HSLA steels, 3-6 October, 1983, Philadelphia, Pennsylvania, Р. 149-162.

92. Хайстеркамп Ф., Хулка К., Матросов Ю.И., Морозов Ю.Д., Эфрон Л.И. Ниобийсодержащие низколегированные стали. - М.: СП «Интермет инжиниринг», 1999. - 94 с.

93. Gladman T. The physical metallurgy of microalloyed steels // Institute of Materials, London, Book 615, 1997.

94. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов // M.: «Металлургия», 1978, 556 с.

95. Hodgson P.D., Jonas J.J., Yue S. Growth during and after the static and metadynamic recrystallization of austenite // Proceedings of the International Conference on grain growth in polycrystalline materials (Rome, Italy, 1991). -Materials Science Forum, 1992, Vols. 95-96. Р. 715-722.

96. Wilber G.A., Bell J.R., Bucher T. et all. The determination of rapid recrystallization rates of austenite at the temperatures of hot deformation // Transaction of metallurgical society of AIME, 1968, v. 242. Р. 2305-2308.

97. Palmiere E.J., Garcia C.I., DeArdo A.J. Influence of processing conditions and alloy on the static recrystallization of Microalloyed austenite // Microalloying in Steels. Proceedings of the International Conference on «Microalloying in Steels», 7-9 September, 1988, Donostia-San Sebastian, Basque Country, Spain, Р. 151-158.

98. Jonas J.J. Effect of interpass time on dynamic and static softening during rolling // Proceedings of the 2nd International Conference on Thermomechanical Processing of steels TMP 2004 (Liege, Belgium, June 15-17, 2004)/Editor Marcel Lamberights: Centre de Recherches Metallurgiques (CRM) Verlag Stahleisen GmbH, Dusseldorf (2004), Р. 35-42.

99. Морозов Ю.Д., Пемов И.Ф., Голи-Оглу Е.А., Нижельский Д.В. Влияние скорости охлаждения подката при контролируемой прокатке на состояние

горячедеформированного аустенита, конечную микроструктуру и механические свойства микролегированной стали. Часть 1 // Металлург. 2011. №12. С. 49 - 56.

100. Морозов Ю.Д., Пемов И.Ф., Нижельский Д.В., Голи-Оглу Е.А. Влияние скорости охлаждения подката при контролируемой прокатке на состояние горячедеформированного аустенита, конечную микроструктуру и механические свойства микролегированной стали. Часть 2 // Металлург. 2012. №2. С. 70 - 77.

101. Эфрон Л.И. Состав и свойства конструкционных сталей, получаемые ТМО в потоке стана // Сталь. 1996. №1. С. 54-61.

102. Kozasu I., Ouchi C., Sampei T., Okita T. Hot Rolling as a High-Temperature Thermo-Mechanical Process // Proc. Microalloying'75. NY: Union Carbide Corporation, 1977. Р. 120-135.

103. Корчинский М. Высокотемпературная контролируемая прокатка низколегированных сталей // Сталь. 1990. №7. С. 85-92.

104. Смирнов Л.А., Митчелл П. Достижения в использовании ванадия в стали (по материалам семинара) // Сталь. 2003. №2. С. 93-95.

105. Матросов М.Ю., Эфрон Л.И., Ильинский В.И. и др. Использование ускоренного охлаждения для повышения механических и технологических свойств толстолистового проката для изготовления газопроводных труб большого диаметра // Металлург. 2005. №6. С. 49-54.

106. Hoh B., Brief introduction into Metallurgy and Process Technology of Accelerated Cooling of Plate // Processing of New Steels for Thick Plate for Oil and Gas Transmission Pipe and other Heavy Duty Application Int. Conference, Mariupol, Ukraine 2002, P. 3-14.

107. Хлусова Е.И., Михайлов М.С., Орлов В.В. Особенности формирования структуры толстолистовой низкоуглеродистой стали при термомеханической обработке // Деформация и разрушение материалов. 2007. №6. С. 18-24.

108. Матросов Ю.И., Цкитишвили Э.О., Попов Е.С., Коновалов Г.Н., Холодный А.А. Ускоренное охлаждение после контролируемой прокатки при производстве толстолистовых трубных сталей на стане 3600 ПАО «МК «АЗОВСТАЛЬ» // Металлург. 2013. №9. С. 77-83.

109. Настич С.Ю., Матросов М.Ю. Структурообразование высокопрочных трубных сталей при термомеханической обработке // Металлург. 2015. №9. С. 46-54.

110. Wu C.T., Pan Y.T. Microstructural development during accelerated cooling a plain carbon steel. HSLA steels//Proceedings of on International Symposium on: "Processing, microstructure and properties of HSLA steels", Pittsburg, USA, 3-5 November, 1987, P. 345-358.

111. Морозов Ю.Д., Настич С.Ю., Матросов М.Ю., Чевская О.Н. Обеспечение повышенного комплекса свойств проката для труб большого диаметра на основе формирования феррито-бейнитной микроструктуры стали // Металлург. 2008. №1. С. 41-46.

112. Эфрон Л.И., Литвиненко Д.А., Ефимов А.А. Фазовые превращения в сталях повышенной и высокой прочности для сварных конструкций при термодеформационной обработке // Изв. РАН. Металлы. 1993. №6. С. 99-106.

113. Krauss G., Thompson S.W. Ferritic Microstructures in Continuous Cooled Low- and Ultralowcarbon Steels [J] // ISIJ International, Vol. 35 (1995), No 8, Р. 937-945.

114. Арзамасов Б.Н., Крашенинников А.И., Пастухова Ж.Б., Рахштадт А.Г. Научные основы материаловедения / Учебник для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994. 366 с.

115. Stallybrass C., Grimpe F., Meuser H., Hillenbrand H-G. Development of high strength heavy plate optimised for low-temperature toughness for linepipe applications. / in Proceedings: Pipeline Technology Conference, Ostend, 12-14 October 2009. Paper no: Ostend2009-003.

116. Кичкина А.А., Матросов М.Ю., Дубинин И.В. Влияние ускоренного охлаждения после контролируемой прокатки на структуру и свойства стали 05Г1МБ // Сталь. 2006. №11. С. 125-127.

117. Матросов М.Ю., Лясоцкий И.В., Кичкина А.А. и др. Особенности и классификация структур низкоуглеродистых низколегированных высокопрочных трубных сталей // Сталь. 2012. №1. С. 65-74.

118. Thompson S.W., Colvin D.J., Krauss G. Continuous Cooling Transformations and Microstructures in a Low-Carbon High-Strength Low-Alloy Plate Steel // Metall. Trans. A. 1990. Vol. 21A. P. 1493-1507.

119. Смирнов М.А., Пышминцев И.Ю., Борякова А.Н. К вопросу о классификации микроструктур низкоуглеродистых трубных сталей // Металлург. 2010. №7. С. 45-51.

120. Zayac S., Schwinn W., Tacke K.-H. Characterization and quantification of complex bainitic microstructures in high and ultrahigh linepipe steels // Material Science Forum. 2005. Vol. 500-501. P. 387-394.

121. Banadkouki G.S., Dunne D. Formation of ferritic products during continuous cooling of a Cu-bearing HSLA steel // ISIJ International. 2006. Vol. 46. №5. Р. 759-768.

122. Bramfitt B.L., Speer J.G. A perspective on the morphology of bainite // Metall. Trans. A. 1990. Vol. 21A. P. 817-839.

123. Зайцев А.И., Крапошин В.С., Родионова И.Г., Семернин Г.В., Талис А.Л. Комплексные неметаллические включения и свойства стали. М.: Металлургиздат, 2015. 276 с.

124. Матросов Ю.И., Холодный А.А., Попов Е.С., Сосин С.В., Коновалов Г.Н. Влияние режимов деформационно-термической обработки трубной стали на формирование микроструктуры и сопротивление водородному растрескиванию (HIC) // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2014. №1. С. 98-104.

125. Матросов М.Ю., Таланов О.П., Холодный А.А. Разработка трубных сталей с феррито-бейнитной структурой, стойких к водородному растрескиванию и сероводородному растрескиванию под напряжением // Международный научно-технический конгресс «ОМД 2014. Фундаментальные проблемы. Инновационные материалы и технологии». Москва. 14-17 апреля 2014 г. Сборник докладов. - М.: НИТУ «МИСиС», 2014. Т. 2. С. 481-490.

126. Матросов Ю.И., Холодный А.А., Попов Е.С., Коновалов Г.Н., Сосин С.В. Микроструктура и свойства толстолистового проката из трубных сталей

Х52-Х65 после ТМО с ускоренным охлаждением // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2014. №3. С. 53-60.

127. Матросов Ю.И., Холодный А.А., Матросов М.Ю., Попов Е.С., Коновалов Г.Н., Сосин С.В. Влияние параметров ускоренного охлаждения на микроструктуру и сопротивление водородному растрескиванию (HIC) низколегированных трубных сталей // Металлург. 2015. №1. С. 68-75.

128. Холодный А.А., Матросов Ю.И., Матросов М.Ю., Сосин С.В. Влияние углерода и марганца на стойкость низкоуглеродистых трубных сталей к водородному растрескиванию // Металлург. 2016. №1. С. 54-58.

Приложение. Акты внедрения

ф МЕТ1НВЕСГ

о производстве опытно-промышленных партий толстолистового проката для изготовления электросварных сероводородостойких труб категории

прочности XôOMSO

В условиях ПАО «МК «АЗОВСТАЛЬ» совместно с ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина» разработан химический состав и технология термомеханической обработки и изготовлены промышленные партии листов толщиной 20,6, 22,2 и 23,8 мм объемом 3 тыс. т. из низкоуглеродистой микролегированной трубной стали, предназначенных для производства электросварных сероводородостойких труб категории прочности XôOMSO.

Химический состав и технология термомеханической обработки, включающая в себя контролируемую прокатку на реверсивном толстолистовом стане 3600 и последующее регламентированное ускоренное охлаждение позволили обеспечить получение требуемого комплекса механических свойств (а0,5 = 425-540 Н/мм2; ов = 525-740 Н/мм2; ô2» > 30%; а0,5/ав < 0,90; KV0 > 100 Дж; DWTT0 > 90%) и показателей коррозионной стойкости (испытательный раствор A; HIC: CLR < 15%, CTR < 5%, CSR < 1%; SSC: оП0р > 72% от аном.) листов для труб категории прочности XôOMSO. Толстолистовой прокат отгружен по прямому назначению заказчику, где из него изготовлены электросварные трубы диаметром 520 мм.

Работа проведена при личном участии и технологическом сопровождении производства опытно-промышленных партий листового проката младшего научного сотрудника ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина» Холодного Алексея Андреевича.

Начальник s^jcvl /

технологического управления /\tl ()п Сидорчук

ПАТ «МК «АЗОВСТАЛЬ»

вул. Лепорського, 1, м. Mapiynont., Донецька обл., Украша, 87500 Факс: +38 (0629) 52-70-00 E-mail: Dao@azovstal.corn.ua

УТВЕРЖДАЮ:

ю технологии и качеству ГАЛЬ»

Е.С. Попов 2014 г.

АКТ

ПАТ «MK «АЗОВСТАЛЬ»

К Л I I mWm вул. Лепорського, 1, м. Мар1уполь,

METIHBECT

Донецька обл., Укра'жа, 87500 Факс: +38 (0629) 52-70-00 E-mail: Dao<®azovstal.com.ua

УТВЕРЖДАЮ:

по технологии и качеству «АЗОВСТАЛЬ»

C.B. Сосин

2015 г.

АКТ

освоения производства толстолистового проката для изготовления электросварных сероводородостойких труб категорий прочности X52MS,

X56MS, X60MS и X65MS

В условиях ПАО «МК «АЗОВСТАЛЬ» совместно с ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина» разработаны химический состав и технология термомеханической обработки листового проката толщиной 20 мм объемом 300 тонн из низкоуглеродистой микролегированной трубной стали, предназначенной для изготовления электросварных труб категорий прочности X52MS, X56MS, X60MS и X65MS, стойких против сероводородного растрескивания.

Химический состав и технология термомеханической обработки, включающая в себя контролируемую прокатку на толстолистовом стане 3600 и последующее ускоренное охлаждение, позволили обеспечить требуемый комплекс механических свойств опытных листов из сталей X52MS, X56MS, X60MS и X65MS при испытании на растяжение:

- X52MS: а0.5= 370-510 Н/мм2; ав= 460-640 Н/мм2; 82- > 30%; а0.5/ав < 0,90

- X56MS: о0.5= 400-530 Н/мм2; ав = 490-670 Н/мм2; 62» > 30%; а0.5/ов < 0,90

- X60MS: о0'5= 425-550 Н/мм2; ав= 520-700 Н/мм2; ô2» > 29%; а0 5/ов < 0,90

- X65MS: а0'5 = 460-580 Н/мм2; ав = 535-740 Н/мм2; 52» > 29%; а0Уов < 0,90

и ударный изгиб: KV"20> 100 Дж; DWTT20> 90%;

и заданные показатели коррозионной стойкости против разрушения в сероводородсодержащей среде (испытательный раствор A; HIC: CLR < 15%, CTR < 5%, CSR < 1%; SSC: апор> 72% от аном ).

Работа проведена при личном участии и технологическом сопровождении производства листового проката младшего научного сотрудника ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина» Холодного Алексея Андреевича.

Начальник

технологического управления / V УУМ у P.C. Сидорчук

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.