Изучение закономерностей структурообразования при термической обработке высокопрочных труб повышенной эксплуатационной надежности из Cr-Mo-V сталей

• Автор: Ашихмина, Ирина Николаевна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Прокаливаемость стали. Факторы, влияющие на прокаливаемость и методы ее оценки
1.2. Влияние структурных составляющих на эксплуатационную надежность конструкционных сталей
1.3. Легирование конструкционных сталей, стойких к хрупкому разрушению и коррозионному воздействию

1.4. Анализ сталей, применяемых для термоупрочняемых труб

1.5. Постановка задачи исследования

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

3. ПОВЫШЕНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ ПРОЧНОСТИ СТАЛЕЙ 22X1МФА, 26Х1МФА, 25Х2М1ФА МЕТОДАМИ ТЕРМИЧЕСКОЙ И ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТОК

3.1 Выбор оптимальных параметров улучшающей термической обработки

3.1.1 Влияние температуры нагрева на рост аустенитного зерна сталей 22X1 МФА, 25Х2М1ФА
3.1.2 Исследование кинетики распада переохлаждённого аустенита при непрерывном охлаждении
3.1.3 Влияние режимов термической обработки на формирование структуры и свойства сталей 22Х1МФА, 25Х2М1ФА, 26Х1МФА
3.2 Исследование влияния параметров термомеханической обработки на
структуру и свойства стали 25Х2М1ФА
3.3. Выводы
4. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ НАДЕЖНОСТЬ СТАЛЕЙ
4.1 Влияние структуры, формирующейся при непрерывном охлаждении, на ударную вязкость сталей 22Х1МФА, 25Х2М1ФА, 26Х1МФА
4.2 Исследование коррозионной стойкости стали 26Х1МФА
4.3 Выводы
5. ОПЫТНО-1 ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМПЛЕКСА СВОЙСТВ МЕТАЛЛА ВЫСОКОПРОЧНЫХ ТРУБ
5.1 Технологический процесс изготовления труб на ОАО «Северский трубный завод»
5.2 Опытно-промышленные испытания сталей марок 22X1 МФА, 25Х2М1ФА
5.3 Оценка характера разрушения образцов труб из стали 22Х1МФА
5.4 Исследование коррозионных свойств металла высокопрочных труб из стали типа 20X1 МФА
5.5 Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время, в связи со снижением добычи углеводородного сырья на действующих месторождениях будут активно осваиваться труднодоступные нефтегазовые провинции. Добыча нефти и газа из глубоких горизонтов и в регионах Крайнего Севера (с температурой окружающей среды до -60°С) и Прикаспийской низменности, где промысловые среды содержат значительное, до 25%, количество сероводорода, требует освоения российскими трубными предприятиями производства высокопрочных обсадных труб повышенной эксплуатационной надежности [1—3].
До недавнего времени, отечественные трубные предприятия для производства высокопрочных обсадных труб (с минимальным пределом текучести до 758 МПа), широко применяли среднеуглеродистые стали, легированные марганцем. Известно [4,5], что указанные стали имеют низкую устойчивость переохлажденного аустенита к распаду по диффузионному механизму, вследствие чего изделия из них характеризуются структурной неоднородностью по сечению и, как следствие, низким комплексом эксплуатационных свойств.
Для труб, сочетающих более высокий уровень прочностных характеристик (минимальный предел текучести 930 МПа) с малой склонностью к хрупким разрушениям (температура вязко-хрупкого перехода не выше -60°С), требуется разработка новых сталей с повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита, обеспечивающей формирование в широком диапазоне скоростей охлаждения при закалке преимущественно мартенситной структуры по всему сечению изделия.
Традиционным способом достижения высокой конструктивной прочности труб, особенно толстостенных (толщина стенки муфтовых труб доходит до 35 мм), является термическое улучшение (закалка с высоким отпуском) с использованием печного нагрева. Улучшение приводит к формированию однородной структуры, равномерному распределению

Опытно-промышленные испытания проводили в специализированных термических отделениях №№ 1,2 ОАО «Северский трубный завод». Нагрев труб под закалку осуществлялся в проходных газовых секционных печах с последующим охлаждением в струйных охлаждающих устройствах проходного типа с концентрическими щелевыми соплами, встроенных в линии печей. Для охлаждения муфтовых труб применялось дополнительное охлаждение внутренним спрейером. Отпуск труб производился в проходной секционной печи (отделение №1) или в печи с шагающими балками (отделение №2).
Термомеханическую обработку проводили на лабораторном
двухвалковом стане ДУО - 130.
Конкретные составы сталей для лабораторных, опытнопромышленных исследований и параметры термической и
термомеханической обработок приведены в соответствующих разделах.
Для расчета температуры полного растворения в аустените исследуемых сталей карбидных и нитридных фаз, применяли уравнение [18,82]:
16 мехп = 1 g[%Mel%x}n = -(0 / Т)+ С , (2.1)
где ЬИеХп- произведение растворимости или константа равновесия данного соединения; [%М?],[%х]- содержание Ме и X в аустените, % (по массе); <Д и С - постоянные, характеризующие соответственно карбид (нитрид) и сталь.
Значения критических точек Ась Асз исследуемых сталей были рассчитаны по эмпирическим формулам [83]:
АС1 - 723- 7,08Мп + 37,781 + 18,1 Сг + 44,2Мо - 8,95Ш + 50,IV + 21,7А1 + 3,1899+2978 - 830Ы - 11,5С - 81 -14,0Мп*81 - 3,1Сг*81 - 57,9С*Мо - 15,5Мп*Мо - 5,28С*№ - 6,0Мп*М1 + 6,7781*№ - 0,8Сг*№ - 27,4С*У + 30,8Мо* V - 0,84Сг2 - 3,46Мо2 - 0,46№2 -28У2, “С (2.2)
Ас3 = 912 - 370С - 27,4Мп + 27,381 - 6,35Сг - 32,7№ + 95,2У + 70,2 Л
+ 72,0А1 + 64,5ЫЬ + 5,57W + 3328 + 276Р - 485Ы - 900В + 16,2С*Мп +