Оптимизация состава природнолегированных трубных сталей и технологии термомеханической прокатки в аустенитной области

• Автор: Александров, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ.
I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ШТРИПСОВ ДНЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДНЫХ ГРУБ БОЛЬШОЮ ДИАМЕТРА.

1.1 Требования нормативнотехнической документации

к трубным сталям.

1.2 Металловедческие основы исторического развития низколегированных трубных сталей

1.2.1 Упрочнение элементами, входяшими в твердый раствор

1.2.2 Упрочнение элементами, образующими карбиды и нитриды .

1.3 Влияние химического состава и металлургических факторов

производства стали на процессы структурообразован и я и формирование комплекса свойств.

1.3.1 Факторы, вызывающие упрочнение металла

1.3.1.1 Измельчение зерна.

1.3.1.2 Дисперсионное упрочнение
1.3.1.3 Упрочнение за счет субструктуры.
1.3.2 Влияние основных и микролегнрукмцих элементов.
1.3.2.1 Основные химические элементы
1.3.2.2 Микролегирующие элементы
1.3.2.3 Модифицирующие элементы.
1.3.3 Влияние горячен деформации на процессы рекристаллизации .
1.3.3.1 Влияние горячей пластической деформации на рекристаллизацию аустенита
1.3.3.2 Влияние горячей пластической деформации на процессы уаиревращення
1.3.3.3 Влияние ускоренного охлаждения на структурные превращения.
1.3.4 Влияние технологических параметров гермомеханической
обработки на свойства низколегированной стали
1.3.4.1 Нагрев слябов.
1.3.4.2 Прокатка в черновых клетях.
1.3.4.3 Прокатка в чистовых клетях.
1.4 Влияние химического состава трубной стали и металлургических факторов производства на технологические свойства стали.
1.4.1 Свариваемость стали
1.4.2 Трещиностойкость.
1.5 Современное производство штригсов для газонефтепроводных труб в России.
1.6 Постановка задач исследования
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1 Химический состав исследуемых сталей, выплавка и термомеханическая обработка листового проката
2.2 Методика исследования
2.2.1 Определение прочностных и пластических свойств при растяжении. Оценка сопротивления хрупкому разрушению
2.2.2 Металлографические и электронномикроскопические исследования образцов металла
2.2.3 Исследование структурных превращений аусгенита при непрерывном охлаждении после нагрева.
2.2.4 Исследование свариваемости сталей
2.2.5 Исследование роста зерна аустенита при нагреве.
2.2.6 Исследование влияния природного легирования, марганца и ниобия на интервал температур максимума выделения карбонитридов ниобия.
2.2.7 Определение показателей грешнностойкости при замедленном разрушении.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ АУСТЕНИТА МИКРОЛЕГИЮВАННОЙ СТАЛИ И ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЕГО ПРЕВРАЩЕНИЯ НА МИКРОСТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ГОТОВОГО ЛИСТА.
3.1 Исследование роста зерна аустенита при нареве.
3.2 Влияние природного легирования, марганца и ниобия на интервал температур максимума выделения карбонитридов
ниобия
3.3 Исследование кинетики фазовых превращений при
непрерывном охлаждении аустенита
3.3.1 Определение критических температур
3.3.2 Влияние химических элементов на кинетику фазовых превращений аустенита при непрерывном охлаждении
3.3.2.1 Кинетика фазовых превращений при применении природного легирования
3.3.2.2 Влияние марганца на кинетику фазовых превращений переохлажденного аустенита
3.3.2.3 Влияние ниобия на кинетику фазовых превращений переохлажденного аустенита
3.4 Механические свойства и структура металла штрипсов контрольных плавок
3.4.1 Влияние природного легирования, марганца и ниобия на микроструктуру металла
3.4.2 Влияние природного легирования, марганца и ниобия на комплекс свойств металла листового проката
3.5 Определение служебных характеристик стали.
3.5.1 Свариваемость.
3.5.1.1 Изменение показателей свариваемости за счет природного легирования.
3.5.1.2 Изменение показателей свариваемости при увеличении содержания марганца.
3.5.1.3 Изменение показателей свариваемости при увеличении содержания ниобия
3.5.2 Исследование сопротивления металла усталостному и
замедленному разрушению
3.5.2.1 Сопротивление металла циклическим нагружениям
3.5.2.2 Исследование сопротивления разрушению металла образцов с заранее наведенной трещиной при замедленном нагружении.
3.5.3 Исследование сопротивления разрушению металла образцов
Шарп и при замедленном нагружении
3.5.3.1 Прочностные свойства
3.5.3.2 Работа зарождения и распространения трещины
3.6 Выводы по главе
4. ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СТАЛИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
И СТРУКТУРУ МЕТАЛЛА ЛИСТОВОГО ПРОКАТА.
4.1 Определение влияющих на свойства факторов производства стали
4.2 Влияние изменения массовой доли марганца и ниобия в стали
на комплекс свойств и структуру листов
4.3 Сравнение преимуществ микролегирования стали ниобием и ванадием.
4.4 Влияние технологических параметров прокатки штрипсов на механические свойства и структуру металла
4.5 Выводы по главе
5. РАЗРАБОТКА И ОСВОЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ПРИРОДНОЛЕГИРОВАННЫХ ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ
НА ОАО ПОСТА ОХМК
5.1 Разработка технической документации на листовой прокат и сквозной технологии его производства.
5.2 Изготовление промышленных партий листового проката из сталей класса прочности КХ и КХ
5.2.1 Комплекс свойств и микроструктура металла штрипсов стали типа ГСНФ
5.2.2 Комплекс свойств и микроструктура металла штрипсов стали марки ГНФБГЛ
5.3 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ


Ма на каждые 0, углерода и предела текучести МПа на каждые 0, углерода см. Снижение содержания углерода приводит к улучшению пластичности, увеличению ударной вязкости в области вязкохрупкого и вязкого разрушения. Мп УзМоз МЬ Сг . Си . С ж С 3 3 I
Авторы утверждают, что для обеспечения хорошей свариваемости значение углеродного эквивалента должно быть не более 0, . Следовательно, количество углерода не должно превышать 0, , что, как было сказано выше, исключает повышение величины временного сопротивления трубных сталей свыше МПа. Г

о
Содержание углерода. Рис. Г2СД, Г и ХГС, в которых основное упрочнение обеспечивалось за счет изменения содержания углерода. В отличие от углерода, роль марганца велика благодаря значительному положительному влиянию на повышение прочности для низколегированных статей легирование марганцем позволяет повысить прочность до 0 Ма см. К середине х годов были разработаны марганцовистые стали, такие как Г1С,с пределом текучести 2 МПа, временным сопротивление 0 МПа и гарантированной ударной вязкостью при минус С на образцах с круглым надрезом Джсм2 и содержанием марганца 1. Затем были разработаны стали ГС, Г1СУ с ударной вязкостью Джсм2 6,8. Увеличение содержания кремния встали, как утверждают авторы работы 6, приводит к повышению прочности и понижению пластичности феррита см. Небольшие добавки кремния до I позволяют измельчить зерно феррита до баллов, вместе с этим наблюдается снижение переходной температуры хрупкого разрушения. Дальнейшее повышение концентрации кремния приводит к росту зерна феррита. При этом порог хладостонкости смешается в сторону более высоких температур. Проводимые на протяжении многих лет исследования сталей для газопроводных груб показывают, что наиболее оптимальное содержание кремния в стати должно быть на уровне 0,. Снижение содержания кремния от указанного уровня приводит к неудовлетворительному раскислению стали, а повышение к ухудшению вязкости. Таким образом, накопленный опыт производства низколегированных сталей для газопроводных труб класса прочности К зарубежный стандарт Х показал, что датьнейшее повышение прочностных свойств за счет увеличения содержания таких легирующих элементов, как углерод, марганец и кремний, нецелесообразно в связи с ухудшением свариваемости и хладостон кости. Постепенное развитие производства трубных сталей привело к необходимости применения микролегирующих элементов ванадия, ниобия и титана, которые позволяют существенно повысить комплекс свойств 5, . С СОфСТГ ЭМ ГГ. V
I
м

i

ЛГ


г




л
1
Ь
я

ГтС7. Использование ванадия для легирования трубных сталей началось 8 конце х годов. В это время начинается производство ванадийсодержащих марок стали Г2САФ, Г2СФБ, Г2АФ, 4Г2АФ с пределом прочности ло бООМПа и высокими значениями ударной вязкости 6. Как показывают исследования, ванадии образует стойкие карбонитриды. С повышением содержания карбонитридов ванадия в стали увеличивается прочность и вязкось см. Близкими свойствами к ванадию обладает и легирование азотом, который также образует карбонитриды, приводящие к повышению прочностных характеристик и значительному улучшению показателей ударной вязкости и хладостойкости. Наибольшее распространение получила практика микролегирования ниобием 8, . Преимущество применения ниобия для микролегирования заключается втом, что влияние ниобия сказывается сильнее в горячекатаном состоянии. При увеличении содержания ниобия повышаются и прочностные характеристики стали, при этом ниобий, по сравнению с ванадием, оказывает более существенное влияние на повышение предела текучести. I. Большие количества ниобия не очень эффективны, но усиливают дисперсионное твердение. Для получения такого же эффекта упрочнения содержание ванадия должно быть в раза выше массовой доли ниобия. Как показано авторами работы 6, 8, добавки ниобия до 0, вызывают линейный рост временного сопротивления малолерлитной стати. По сравнению с нелегированной базовой сталью Г2 временное сопротивление увеличивается на МПа на каждые 0. Низколегированная сталь, микролегированная титаном до 0,.