ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Низьколеговані сталі контрольованої прокатки знайшли широке застосування для виробництва труб великого діаметра для газо-та нафтопроводів. В останні десятиліття були зроблені суттєві розробки по створенню сталей нових систем легування для виробництва труб. Актуальність роботи зі створення сталей нового типу обумовлена їх застосуванням в будівництві об'єктів відповідального призначення. При розробці сталей прагнуть до вдосконалення хімічного складу та технології виробництва трубних сталей, що дозволить отримати високі показники міцності, пластичності, в'язкості в поєднанні з покращенною зварюваністю. Проте розробку сталей неможливо вести окремо з розвитком технології їх контрольованої прокатки, основним завданням якої, як завершальній стадії технологічного переділу, є отримання дисперсної структури, що в сукупності з карбонітрідним зміцненням забезпечує сприятливе співвідношення міцнісних, пластичних і в'язких властивостей.

Магістральні труби під час експлуатації працюють в умовах, що істотно відрізняються від роботи інших металевих конструкцій. Це пов'язано з суворими природно-кліматичними умовами районів їх застосування, впливом постійних (газ) або циклічних (нафта) навантажень,а також з акумулюванням великої кількості пружної енергії стисненого газу. Великі зусилля були спрямовані на розробку теорії надійності роботи газових магістралей. З метою попередження крихких та в'язких лавинних руйнувань до труб висуваються жорсткі вимоги щодо механічних властивостей і опору зародженню і поширенню тріщини.

Міцність трубопроводів та їх експлуатаційна надійність визначаються рівнем властивостей і якістю труб, а також рівнем навантажень, викликаних внутрішнім тиском речовини, що транспортується. Вимоги, що пред'являються до металу труб зводяться до того, що він повинен мати максимально високу міцність (тимчасовий опір розриву, оскільки він є основною розрахунковою характеристикою), володіти в'язкістю і опором в'язкому і крихкому руйнуванню при температурах будівництва та експлуатації, а також мати хорошу пластичність і зварюваність.

В якості матеріалу для досліджень використовувалися дані за хімічним складом, технологічними параметрами і механічними властивостями листів із сталі 10Г2ФБ, отриманих шляхом контрольованої прокатки. Аналізували зміну наступних показників механічних властивостей: межі текучості (МТ, Н/мм 2), тимчасового опору розриву (ТО, Н/мм 2), ударної в'язкості при низьких температурах (KCV-20 0С, KCU-60 0С). На зразках зі сталей класів Х70 і Х65 вивчалася мікроструктура по перетину.

На малюнку 1 наведені мікроструктури стали Х70 і Х65 в різних зонах по товщині лістів.

а, г-мікроструктура сталі в приповерхневій зоні листа, б, д, на відстані 5 ... 7 мм від поверхні,
в, є - в центрі перетину по товщині листа: х 500
Рисунок 1 - Мікроструктура стали Х70 (а, б, в) та Х65 (г, д, є)

Структура сталей є переважно феррито-бейнітною, що обумовлено реалізацією прискореного охолодження. Бейніт утворюється замість перліту, який утворився б в структурі в разі післядеформаційного охолодження на повітрі. Характерна наявність структурної неоднорідності(чергуються смуги ферита та бейніта). Ступінь структурної неоднорідності знижується в міру віддалення від поверхні листа. Внаслідок виникнення структурної неоднорідності по перетину листів може простежуватися анізотропія показників механічних властивостей.У приповерхневої зоні листів на глибину до 2-3 мм. спостерігається структура, що характеризується наявністю деформованих зерен фериту,що чергуються зі смугами бейніта (темні смуги).

Нижче наведені рівняння регресії, що характеризують зміну механічних властивостей сталі 10Г2ФБ в залежності від хімічного складу і параметрів контрольованої прокатки. В рівняннях використовуються параметри : середньомасова температура нагріву слябу (Тсрм, 0 С), тривалість нагріву в печі, температура кінця чорнової прокатки (Тк.чер., 0 С), температури початку (Тп.ч, 0 С) і кінця (Тк.ч, 0 С) прокатки в чистовій клеті стану.

Міцнісні властивості:

ТО=1168,23+610,13[C]+35,11[Mn]+106,28[Si]-1100,32[S]-242,45[P]+331,63[Al]-375,31[Mo]+72,53[V]+
+460,33[Nb]-218,76[Ca]+0,14[Тсрм]+4,43[tн]+0,04[Тк.чoрн]-0,75[Тн.ч]-0,53[Тк.ч]±14,Н/мм2;R=0,70

МТ=875,2+356,22[C]+39,2[Mn]+84,14[Si]-1325,01[S]-6,17[P]+375,51[Al]-412[Mo]-106,54[V]+436,28[Nb]-
-73,7[Ca]+0,18[Тсрм]+3,1[tн]+0,02[Тк.чoрн]-0,44[Тн.ч]-0,58[Тк.ч]±14,Н/мм2;R=0,58

З аналізу рівнянь бачимо, що на межу міцності і тимчасовий опір розриву впливають такі елементи, як C, Mn, Si, Al, Nb, тобто зі збільшенням вмісту цих елементів в досліджуваних межах, цей показник зростає. Негативний вплив на міцнісні характеристики надають S і P, а також Мо і Ca. Ванадій може справити позитивний вплив на ТО, але негативне на МТ. Що стосується технологічних параметрів прокатки, то підвищення міцності спостерігається при підвищенні Тсрм, tн. Підвищення Тп.ч і Тк.ч сприяє знеміцненню сталі.

Показники в'язкості стали:

KCV =-1115,55-695,68[C]+153,96[Мn]-5,5[Si]-6705,26[S]-684,56 [P]+122,21[Al]+2480[Мо]-633,49[V]-
-332,93[Nb]+4718,35[Ca]-0,26[Тсрм]-4,4[tн]-0,02[Тк.чoрн]+1,07[Тп.ч]+1,01[Тк.ч]±39 Дж/см 2 , R=0,56

KCU=-1052,74-883,1[C]+117,33[Mn]-61,17[Si]-5293,02[S]+302,54[P]+518,48[Al]+1230,36[Mo]-510,38[V]-
-482,5[Nb]+5526,5[Ca]-0,08[Тсрм]-0,96[tн]-0,11[Тк.чoрн]+1,42[Тп.ч]+0,47[Тк.ч]±40,Дж/см2; R=0,51

Як видно з цих рівнянь, підвищення ударної в'язкості при низьких температурах слід очікувати при підвищенні концентрації у сталі:Mn, Al, Mo, Ca, але зменшенні змісту C, S, V, Nb. Підвищення показників в'язкості можна досягти за рахунок підвищення Тп.ч і Тк.ч і зниження Тсрм, tн, Тк.чорн. Відмінності у впливі на показники KCV -20 0C і KCU-60 0С мають Si і P, збільшення вмісту яких сприяє підвищенню KCU -60 0С,але викликає зниження KCV -20 0C.

Джерела

  1. Дорохин В.М. Оценка анизотропии механических свойств и трещи-стойкости листов и труб большого диаметра / В.М. Дорохин, В.П. Горбатенко, Ю.Д. Морозов, Г.А. Филиппов, О.Н. Чевская, С.Ю. Лях //Сталь.-2001.-№1.-С.65-69.
  2. Остсемин А.А. Трещиностойкость и ударная вязкость прямо- и спиральношовных труб / А.А. Остсемин, В.Л. Дилльман //Сталь.-2001.-№ 10.-С.44-48.
  3. Матросов Ю.И. Разработка и технологический процесс производства трубных сталей в ? ?І веке / Ю.И. Матросов, Ю.Д. Морозов, А.С. Болотов, Ф. Хайстеркамп // Сталь.-2001.-№ 4.-С.58-62.
  4. Проблемы совмещения горячей деформации и термической обработки стали / А.А. Баранов, А.А. Минаев, А.Л. Геллер, В.П. Горбатенко –М.:Металлургия, 1985.-128 с.
  5. Колодяжная М.Г.Влияние химического состава и технологических факторов на механические свойства стали 10Г2ФБ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.sworld.com.ua....