Процессы формирования структуры и комплекса свойств низколегированной трубной стали повышенной стойкости

• Автор: Сергеева, Ксения Игоревна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Особенности аупревращения при нагреве ДФМС в

межкритический интервал температур

1.2 Превращение аустенита при получении двухфазных ферритпо

мартенситных сталей

1.3 Влияние структурных составляющих на формирование

механических свойств ДФМС

1.4 Влияние фазового и структурного состояния на коррозионную

стой кость стал и

1.5 Влияние неметаллических включений на коррозионные
свойства стали
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Исследуемые стали
2.2 Режимы термической обработки исследуемых сталей
2.3 Методики исследований
2.3.1 Металлографический метод
2.3.2 Растровая электронная микроскопия
2.3.3 Просвечивающая электронная микроскопия
2.3.4 Дилатометрический метод
2.3.5 Дюрометрический метод
2.3.6 Механические испытания на ударный изгиб
2.3.7 Механические испытания па растяжение
2.3.8 Коррозионные испытания
2.3.9 Оценка загрязненности стали неметаллическими включениями
2.4 Определение погрешностей измерений
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗАКАЛКИ СТАЛИ ХФА
ИЗ ОДНОФАЗНОЙ ОБЛАСТИ И ИЗ МЕЖКРИТИЧЕСКОГО ИНТЕРВАЛА
3.1 Исследование особенностей образования аустенита в
мсжкритическом интервале температур
3.2 Исследование особенностей распада переохлажденного
аустенита стали ХФА из однофазной области
3.3 Исследование особенностей распада переохлажденного аустенита
стали ХФА из межкритического интервала температур
3.4 Изучение с помощью ионной микроскопии продуктов распада
переохлажденного аустенита стали ХФА, полученных
из од юфазной и двухфазной областей
3.5 Исследование возможности получения ферритио
мартенситной структуры в стали ХФА
3.6 Влияние режима термообработки на механические свойства
3.7 Выводы
4 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ СТАЛИ
НА ЕЕ КОРРОЗИОННУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ
4.1 Подходы к улучшению коррозионной стойкости
низколегированных трубных сталей
4.2 Влияние микроструктуры стали ХФА на
ее коррозионную стойкость
4.3 Влияние микроструктуры стали Х1М1Ф на
ее коррозионную стойкость
4.4 Влияние микроструктуры стали Х5М на
ее коррозионную стойкость
4.5 Сравнение коррозионной стойкости исследуемых сталей
в различных структурных состояниях
4.6 Выводы
5 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ
НА КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ
5.1 Подходы к определению включений, влияющих на
уменьшение коррозионной стойкости низколегированных трубных сталей
5.2 Определение коррозионноактивных неметаллических включений
в стали ХФА методом травления и с помощью растровой электронной микроскопии
5.3 Изучение микроструктуры включений
5.4 Влияние включений в стали ХФА на ее коррозионную
стойкость
5.5 Исследование причин образования ореолов вокруг включений
5.6 Способы борьбы с образованием коррозионно
активных неметаллических включений
5.7 Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


С существенное повышение ударной вязкости и ослабление отпускной хрупкости после мсжкритичсской закалки проявляется при нагреве в узкий интервал температур, который обычно находится выше Ас! С. При этом такая обработка эффективна лишь в том случае, если ее проводят после предварительной закалки на мартенсит, т. Тогда при нагреве в межкритический интервал аустенит зарождается по границам реек а-фазы и его участки будут равномерно распределены в объеме исходного аустенитного зерна. Нерастворившиеся участки феррита сохраняют ориентированность мартенситиой структуры. В результате закалки возникает специфическая структура, состоящая из мелкоигольчатого ориентированного феррита с прослойками высокоуглеродистого мартенсита []. Отмечено [], что склонность стали к хрупкому разрушению проявляется при наличии в структуре нижнего бейнита, а также при повышенном содержании вредных примесей (фосфора, серы), неметаллических включений, кислорода, азота и тому подобное. Преимуществом ДФМС является не столько высокая прочность или пластичность, сколько возможность получения наиболее высокого сочетания этих параметров, по сравнению с другими вариантами технологии получения низколегированных сталей (рисунок 1. Рисунок 1. В ряде исследований [5] показана эффективность использования бесперлитиых (ферритно-мартенситных) сталей в качестве высокопрочного материала магистральных трубопроводов повышенной надежности против разрушения. Улучшение характеристик разрушения отмечается и при неполной закалке экономнолегированных конструкционных сталей. В то же время высокий уровень прочности и усталостных характеристик, повышенное упрочнение в результате деформации и искусственного старения и т. Достаточно разнотипные по конкретным параметрам структуры и уровню временного сопротивления, двухфазные стали, под которыми понимают широкий класс высокопрочных низколегированных сталей с ферритной матрицей и островками неперлитной составляющей (бейнит, мартенсит, аустенит и их смесь), объединяются по некоторым общим признакам их механического поведения. Такими признаками служат отсутствие площадки текучести, высокая скорость деформационного упрочнения и малая величина (или отсутствие) эффекта Баушингера. Низкая величина эффекта Баушингера, который обычно снижает предел текучести а0,2 материала трубы по сравнению со свойствами листовых образцов, определяет важные преимущества применения двухфазных сталей для изготовления магистральных газогрубопроводов. Низкое отношение а0усв двухфазных сталей в исходном состоянии может быть значительно повышено при экранировании трубы с деформацией на 1. Высокая скорость деформационного упрочнения этих сталей должна способствовать увеличению зоны пластической деформации перед фронтом бегущей трещины и таким образом увеличению поглощаемой энергии при распространении трещины (вязкости стали). Исторически интерес к двухфазным трубным сталям начался в связи с получением бсспсрлитных низкоуглеродистых сталей с молибденом со структурой игольчатого феррита []. Позднее в ряде работ было показано, что получение мелкозернистого полигонального феррита в сочетании с . Такие двухфазные стали рассматриваются как перспективный материал для получения трубных сталей классов от Х- до Х-0 [] с соответствующими значениями ао. МПа. Рисунок 1. С целью сопоставления комплекса свойств сталей с различной структурой авторами [] была исследована сталь типа Х1МФ, термически обработанная на ферритно-перлитиую, ферритпо-бейнитную и ферритио-мартенситную структуру. В целом полученные результаты показали, что переход от ферритно-перлитной структуры к «двухфазной» обеспечивает при большей прочности последней равное сопротивление разрушению. При равной прочности характеристики разрушения двухфазных сталей выше, чем ферритно-перлитных, так как при этом возможно снижение объемной доли бейнита или мартенсита (содержания углерода в стали). Принципиальная положительная роль смены упрочняющей структурной составляющей была показана и при исследовании сталей, полученных путем контролируемой прокатки с окончанием при 0 и 0 °С (1,6 Мп; 0,6 Сг; 0,6 и 0, % Т1) с различным содержанием углерода (0,.