Разработка химического состава, технологии термомеханической обработки высокопрочной стали категории прочности Х120 (К90) для труб магистральных газопроводов высокого давления

• Автор: Симбухов, Иван Анатольевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Содержание

Введение

Г лава 1. Литературный обзор

1.1 Основные требования предъявляемые к высокопрочным сталям для труб магистральных газопроводов
1.2 Тенденции развития производства высокопрочных сталей для магистральных трубопроводов
1.3 Современный подход к созданию высокопрочных трубных сталей для магистральных газопроводов

1.3.1 Механизмы упрочнения низколегированных трубных сталей

1.3.2 Влияние элементов химического состава на механические свойства и структурное состояние низколегированных сталей
1.3.3 Микролегирование особо высокопрочных трубных сталей XI20 бором. Влияние бора на структуру и свойства трубных сталей
1.3.4 Термомеханическая обработка (ТМО) как способ получения высокопрочных сталей для труб большого диаметра
1.4 Влияние индукционного нагрева после ускоренного охлаждения на свойства сталей категории прочности XI20
1.5 Микроструктура особо высокопрочных трубных сталей категории прочности XI20
1.5.1 Микроструктура сталей XI20 микролегированных бором
1.5.2 Микроструктура сталей XI20 без бора
Выводы по главе
Глава 2. Материалы и методики исследований
2.1 Обоснование выбора исследуемых сталей
2.2 Выплавка и прокатка исследуемых сталей
2.3 Определение механических свойств
2.4 Изучение микроструктуры исследуемых сталей
2.5 Исследование особенности распределения бора в стали категории прочности XI20
2.6 Изучение кинетики превращения аустенита при непрерывном охлаждении
2.7 Исследование свариваемости сталей категории прочности XI20 с бором и без бора

1 Лава УЮСЛеДОВаНИе ВЛИЯНИЯ ХИМИЧсСКОГО СОСТаВа На М^ХаНИЧсСКИс свойства и структуру опытной стали категории XI20
3.1 Влияние химического состава на механические свойства стали категории прочности XI20
3.2 Исследование хладостойкости опытных сталей. Определение критической температуры хрупкости
3.3 Влияние химического состава на структуру опытной стали XI20
3.4 Исследование особенности распределения бора в стали категории прочности XI20

Выводы по главе
Глава 4. Исследование кинетики превращения переохлажденного аустенита с помощью дилатометра «ВАНК-805»
4.1 Построение термокинетических диаграмм сталей XI20 с бором и без бора. Исследование кинетики превращения переохлажденного аустенита
4.2 Исследование формирования структуры при ускоренном охлаждении опытной стали X120
4.2.1 Исследование формирования структуры при ускоренном охлаждении опытной стали XI20 микролегированной бором
4.2.2 Исследование формирования структуры при ускоренном охлаждении опытной стали XI20 без бора
Выводы по главе
Глава 5. Термомеханическая прокатка на стане ДУО 300. Исследование влияния режимов ТМО, индукционного отпуска на структуру и механические свойства
5.1 Влияние режимов контролируемой прокатки и ускоренного охлаждения на комплекс механических свойств
5.2 Влияние режимов контролируемой прокатки и ускоренного охлаждения на микроструктуру исследованных сталей
5.3 Влияние индукционного отпуска после ускоренного охлаждения на свойства и микроструктуру опытной стали XI20 с бором
Выводы по главе
Глава 6. Анализ свариваемости опытных сталей категории прочности XI20 с бором и без бора
6.1 Анализ свариваемости листового проката категории прочности XI20 без бора
6.2 Анализ свариваемости листового проката категории прочности X120 с бором
Выводы по разделам
6.3 Рекомендации для опытно-промышленного производства сталей категории прочности XI20 с бором и без бора в условиях стана 5000
Общие выводы
Список литературы

Введение
Развитие отечественной металлургии в значительной степени определяется потребностями нефтегазовой промышленности - необходимостью реконструкции и прокладки новых трубопроводов для транспортировки нефти и газа.
Магистральные трубопроводы большой протяженности являются экономичным способом транспортировки газа из отдаленных мест добычи к конечному потребителю. Разработка высокопрочных сталей имеет основополагающее значение в нахождении технологических решений для повышения производительности трубопроводов.
Постоянно растущая потребность в энергоресурсах во всем мире требует строительства газопроводов высокого давления с большой пропускной способностью. Для повышения пропускной способности существуют тенденции к использованию магистральных труб большого диаметра и/или увеличения рабочего давления прокачки газа по трубопроводам. Это, в свою очередь делает необходимым использование более высокопрочных марок сталей во избежание использования больших толщин стенок, которые понадобиться в противном случае.
Применение высокопрочных сталей для магистральных трубопроводов позволяет при увеличении рабочего давления в трубопроводе, уменьшить металлоемкость газопровода, снизить затраты на транспортировку, сварку и строительство, что особенно становиться актуальным, если необходимо преодолеть большие расстояния.
Создание особо высокопрочных сталей для труб категории прочности XI20 (<Т()2 > 830 МПа, овтт= 915 МПа) позволяет увеличить давление подачи газа в трубопроводе (снижение затрат на прокачку газа до 5-10%), а так же снизить требуемое количество стали за счёт уменьшения толщины стенки и диаметра трубы (снижение стоимости материала до 10-15%). Трубы из сталей категории прочности XI20 (К90) дают возможность поставщикам газа уменьшить на
15% общую стоимость магистральных трубопроводов [1].

преимущественно сдвиговому превращению аустенита, замедляет превращение основных фаз - феррита, гранулярного бейнита, сдвигает область на ССТ-диаграмме распада переохлажденного аустенита по шкале температур вправо, тем самым облегчая образование мартенсита [117,118].
На рисунке 9 показана термокинентическая диаграмма (ССТ) после горячей деформации для сталей без бора и с бором при очень близких параметрах превращения.
Fig. ССТ diagram of LLY-3(0.035%C) steel.
а) б)
Рисунок 9 - Термокинетические диаграммы после горячей деформации: а - сталь с бором; б - сталь без бора [16]
В этих сталях в широком диапазоне скоростей охлаждения, которые могут быть достигнуты во время закалки с прокатного нагрева, формируется структура нижнего бейнита при постоянной температуры начала бейнитного превращения около 450 °С. Однако, для стали без бора требуется более высокое содержание легирующих элементов, чем для стали с бором. Величина прокаливаемое (3 стали с бором составляет 3,2, а стали без бора - 3,4. Эта разница соответствует содержанию Мо примерно на 0,6% выше в стали без бора, если содержание Мо в стали с бором принять равным 0,2% [16]. Из всех легирующих элементов бор