Исследование структуры, выделений дисперсных фаз, механических свойств и критериев трещиностойкости сталей класса прочности К65 (Х80)

• Автор: Лежнин, Никита Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Аналитический обзор

1.1 Химический состав сталей труб магистральных газопроводов нового поколения

1.2 Технология получения листа класса прочности К65 (Х80)

1.3 Формирование структура металла при интенсивной

пластической деформации

1.4 Виды разрушения металлов

1.5 Методы испытания на трещиностойкость металла труб для магистральных газопроводов высокого давления

2. Материалы и методики исследования

2.1 Материал исследования

2.2Режимы термообработок
2.3 Методики структурных исследований
2.4Испытания механических свойств
3. Исследование микроструктуры сталей типа 05Г2МБТ, полученных
по технологии контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением
3.1 Морфология феррита и упрочняющих структурных оставляющих.
3.2 Электронно-микроскопическое исследование структуры
3.3 Морфология и природа дисперсных частиц
Выводы
4. Изучение механических свойств основного металла труб
4.1 Влияния химического состава на уровень механических свойств... 90 4.2Прочностные и пластические характеристики
4.3 Испытания на ударный изгиб
4.3.1 Изменение геометрических размеров
4.3.2 Зоны на поверхности разрушения
4.3.3 Особенности рельефа отдельных зон

Выводы
5. Расщепления
5.1 Морфология расщеплений
5.2Микрорельеф стенок расщеплений и области релаксации вокруг

5.3 Модель формирования расщеплений
Выводы
Заключение
Общие выводы
Список литературы

Введение
Актуальность темы. Повышение эксплуатационных характеристик магистральных газопроводов высокого давления достигается в настоящее время за счет использования труб высокого класса прочности К65 (Х80). Применение современных технологий (внепечной обработки стали, контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением и др.) позволило производить листовой прокат и, соответственно, сварные трубы высокочистые по неметаллическим включениям и примесям, со сверхмелкозернистой структурой, дисперсионно упрочненные частицами карбонитридов на основе V, N6, Т1, с агрегатным упрочнением
бейнитом/мартенситом при практически полном отсутствии перлита. Это обусловило формирование высокого комплекса свойств: повышенная
прочность листа (труб) сочетается с высокой вязкостью.
Использование сварных труб большого диаметра (до 1420 мм) со стенкой 27,7мм и больше, поставило на одно из первых мест проблему надежности их эксплуатации, в частности, трещиностойкости - способности материала с трещиной деформироваться без разрушения. Наиболее объективная оценка работы трубопроводов дается при проведении полномасштабных пневматических полигонных испытаний. Из-за высокой стоимости и трудоемкости полномасштабные полигонные испытания применяются выборочно для отдельных партий труб, тогда как лабораторные испытания, обладающие большой статистической ценностью, проводятся для каждой трубы и ее различных частей. Это приводит к необходимости использования объективных лабораторных критериев трещиностойкости, отыскания их связи между собой и с результатами полигонных испытаний.
Для современных высоковязких трубных сталей известные лабораторные методы и варианты испытания склонности материалов к хрупкому разрушению оказались недостаточно пригодными и информативными. К тому же структура листа (труб) нового поколения, полученная по технологии контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением, обусловила особый механизм макровязкого разрушения.
Отсюда актуальность темы диссертации и обоснованность поставленной в работе цели.
В основу диссертации положены собственные экспериментальные и теоретические разработки, полученные на базе кафедры термообработки и физики металлов ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», а так же экспериментальные

Макрогеометрия поверхности разрушения различна в зависимости от материала, геометрии образца, способа и условий нагружения (рис. 1.4.2).
Рис. 1.4.2 Формы изломов образцов при вязком разрушении после
растяжения [67]
При разрушении путем среза (рис. 1.4.2 а) поверхность излома имеет вид одностороннего клина, такая форма излома часто наблюдается при растяжении монокристаллов с ГП-решеткой (цинк, кадмий), плоских образцов из малопластичных металлов и сплавов, например высокоуглеродистой стали. Такой вид излома вызван продолжительной пластической деформацией базисным скольжением в нескольких достаточно удаленных друг от друга полосах приводит к разрыву по плоскости скольжения, в этом случае говорят о разрушении чистым сдвигом [67].
Если материал пластичен, то сдвиг чаще происходит вдоль нескольких плоскостей скольжения, где действуют максимальные касательные напряжения. Так, у чистых монокристаллов с ГЦК-решеткой (медь, серебро) образующаяся при растяжении шейка сужается до острия в цилиндрическом или лезвия в плоском образце (рис. 1.4.2 б, в) [67].
Для пластичных сплавов, имеющих в структуре грубые частицы избыточных фаз, характерно волокнистое разрушение (рис. 1.4.2 г). Здесь трещины развиваются по межфазной поверхности или по телу частиц, обычно более хрупких, чем матрица.
При одноосном нагружении вначале происходит равномерное удлинение образца, затем на определенном этапе растяжения (обычно после достижения максимальной нагрузки) наблюдается локализация деформации в ограниченном объеме и на стадии сосредоточенной деформации образуется шейка.
Внутри шейки заметно меняется схема напряженного состояния. В
отличие от первоначального одноосного растяжения во внутренних областях