Влияние микроструктуры и текстуры на трещиностойкость высокопрочных сталей для магистральных газопроводов нового поколения

• Автор: Гервасьев, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Свойства и технологии производства высокопрочных зруб для магистральных газопроводов
1.2. Сопротивление материала газопроводных труб распространению протяженного вязкого разрушения.

1.3. Микроструктура современных высокопрочных газопроводных сталей

1.4. Кристаллографическая текстура стали после контролируемой термомеханической обработки

1.5. Влияние текстуры на анизотропию механических свойств трубных сталей

1.6. Особенности излома в сталях после термомеханической обработки

1.7. Постановка задачи исследования.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материал для исследований
2.2. Методика исследования
2.2.1. Термомеханическая обработка
2.2.2. Механические испытания.
2.2.3. Полноразмерные пневматические испытания
2.2.4. Оценка микроструктуры и фрактография.
2.2.5. Анализ текстуры
3. АНИЗОТРОПИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЫСОКОПРОЧНЫХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ ПОСЛЕ ТЕРМОМЕХАИИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
3.1. Микроструктура.
3.2. Текстура.
3.3. Механические свойства
3.4. Связь текстуры с анизотропией механических свойств.
3.4. Связь текстуры с анизотропией механических свойств.
3.5. Выводы.
4. ОСОБЕННОСТИ РАСПАДА ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО АУСТЕНИТА ПОСЛЕ ДЕФОРМАЦИИ В СОВРЕМ ЕМ ЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЯХ ДЛЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ.
4.1. Изучение характера распада переохлажденного аустенита после деформации
при различных температурах с помощью деформационного дилатометра
4.1.1. Пластичность аустенита при различных температурах деформации.
4.1.2. Анализ характера распада аустенита при различных режимах термомеханической обработки
4.2. Моделирование термомеханической обработки с различными параметрами на лабораторном прокатном стане.
4.2.1. Механические свойства и характер разрушения полученных материалов
4.2.2. Микроструктура
4.2.3. Кристаллографическая текстура.
4.3. Выводы
5. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА ГАЗОПРОВОДНЫХ ГРУБ. ПОДВЕРГНУТЫХ ПОЛНОРАЗМЕРНЫМ ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ИСПЫТАНИЯМ
5.1. Характер излома в сталях с различной трешиностойкостыо.
5.1.1. Полноразмерные пневматические испытания
5.1.2. Испытания на ударный изгиб.
5.1.3. Испытания падающим грузом.
5.2. Общие характеристики микроструктуры
5.3. Кристаллографическая текстура
5.5. Локальное распределение кристаллографических ориентировок в
микрос i руктуре
5.6. Количественное описание микроструктуры.
5.6.1. Параметр неравноосности микроструктуры.
5.6.2. Углы разориентировки.
5.7. Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Современные газопроводные стали относятся к так называемым высокопрочным низколегированным (High Strength Low Alloy - HSLA) сталям (рис. Вид обработки, применяемый при их производстве, заключается в контролируемой прокатке с управляемым ускоренным охлаждением и чаще всего называется ТМСР (Thermo Mechanical Control Processing). Рис. Основным документом, регламентирующим свойства материала газопроводных труб, является стандарт American Petroleum Institute API 5L (или гармонизированный с ним международный стандарт ISO ). В нем стали разделяются по группам прочности и обозначаются X**, где ** соответствует минимальному гарантированному значению предела текучести стали в поперечном направлении, выраженному во внесистемной единице кило-фунт на квадратный дюйм, или L***, где *** соответствует минимальному пределу текучести в МПа. Требования к прочностным характеристикам для основных групп прочности приведены в таблице 1. Таблица 1. XI 0 0 0 0 0. На протяжении более чем пятидесяти последних лет требования к газопроводным сталям неуклонно растут. Причиной этому является стремление энергетических компаний увеличить эффективность транспортировки газа за счет применения высокопрочных груб при повышении надежности. До конца -х годов стандарты на трубы постоянно менялись в направлении повышения требований к ударной вязкости, свариваемости, что достигалось повышением чистоты сталей и уменьшением в структуре количества перлита (за счет снижения содержания углерода до 0,-0, %). Прочные малоперлитные стали класса Х-Х с комплексным упрочнением нашли широкое применение. Ужесточение требований в начале -х годов к ударной вязкости зоны 1ермического влияния, сопротивлению коррозионному растрескиванию и другим свойствам но требовало перехода на новые технологии в сталеплавильном производстве. С,кн. Повышение рабочего давления газа в современных трубопроводах до . МПа) для увеличения пропускной способности трубопроводов, при необходимости уменьшения общего расхода металла обеспечило значительные экономические преимущества использования сверхнизкоуглеродистых (С<0,%) низколегированных сталей классов прочности Х, обладающих исключительно высокой конструктивной прочностью благодаря формированию мелкозернистой многофазной структуры матрицы, упрочнённой дисперсными частицами специальных карбидов. Перспективы дальнейшего повышения рабочего давления и соответствующее повышение прочности сталей до Х и далее до XI -Х 0 становятся все более очевидными. К настоящему времени усилиями многих исследователей и промышленных групп сложились представления, что достижение требуемого комплекса свойств становится возможным лишь за счет увеличения з структуре доли низкотемпературных продуктов распада деформированного аустенита со сверхнизкой концентрацией углерода (рис. При этом наименее эффективное упрочнение, связанное с наличием вырожденного перлита в малоперлитных сталях конфолируемой прокатки групп Х-Х, заменяется упрочнением за счет наличия низкотемпературных продуктов со| сложной и разнообразной морфологией и сложным фазовым составом. Зачастую эти структурные составляющие называются бейнитными или мартенсито-бейнитными. Одиако очевидно, что поскольку их формирование происходит в широком интервале температур при непрерывном охлаждении, то болсс детальное изучение связи Структуры и свойств требует и более строгой классификации. Можно полагать, что применение простой классификации обусловлено двумя причинами - сложностью характера распада деформированного аустенита и, как следствие, разнообразием форм продуктов распада, а также определенной достаточностью более общей классификации для использования в практических целях. Ф*П — (0. С-Мп (0. У.ЫЬЛ! СІеррит+низкотемперітурньїе — і продукты распада — Ф ¦ Б ¦ м ! С-Мп-Мо}. Малоперлитные | стали — і (0. Нормализ. Зак. Контр. Рис. Да, = Да, р + ДоБ + Дам + Да,-, + Дадч +Даа , (1. Даь и Дам - упрочнение, обусловленное бейнитом и мартенситом, соответственно. Упрощенную оценку величины вклада в соответствие с каждым механизмом можно провести в соответствии с известными соотношениями [9].