Магистерская диссертация на тему: Контролируемая прокатка. Влияние параметров контролируемой прокатки структуру и свойства

Введение

Современный уровень развития нефтегазового комплекса обуславливает высокие требования, предъявляемые потребителями к качеству и надежности трубной продукции. Постоянный рост объемов добычи, в том числе за счет освоений новых месторождений и новых регионов промышленной добычи, суровые климатические условия, снижение температуры эксплуатации до 40-60°С, требования экономичности строительства новых трубопроводов, увеличение рабочего давления до 8,4-15 МПа, обеспечение коррозионной стойкости и надежности магистральных трубопроводов постоянно поднимают планку требований к качеству труб. Благодаря действию этих факторов появляются новые тенденции в развитии запросов и потребностей компаний по добыче и транспортировке углеводородных энергоносителей. Сегодня эти компании хотят получать не просто трубы, соответствующие мировым стандартам качества, а продукцию, которая была бы приспособлена к химическим и температурным условиям добычи и транспортировки нефти и газа, экономила бы затраты потребителя трубной продукции. Поэтому при производстве труб для нефтепроводов большое значение уделяется качеству исходной заготовки. В качестве исходной заготовки для производства труб обычно используется низколегированная сталь, поставляемая в горячекатаном состоянии, термообработанном после нормализации, нормализации с отпуском либо прокатанная по контролируемому режиму с ускоренным охлаждением или без него, а также углеродистая сталь. По способу изготовления трубы для магистральных трубопроводов подразделяются на бесшовные, сварные с продольным швом и сварные со спиральным швом. Бесшовные трубы применяют для трубопроводов диаметром до 426 мм. Обычная область применения сварных труб - трубопроводы диаметром 530 мм и выше. Трубы диаметром до 530 мм изготовляют из спокойных и полуспокойных углеродистых сталей. Для изготовления труб диаметром до 1020 мм применяют спокойные и полуспокойные низколегированные стали. Трубы больших диаметров изготовляют из низколегированных сталей в термически или термомеханически упрочненном состоянии. Сталь должна удовлетворять требованиям СНиП. Отношение предела текучести к временному сопротивлению должно быть не больше 0,8 -для низколегированных сталей. Металл труб не должен иметь трещин, расслоений, закатов.

Трубы для транспортировки жидкости, газа и сыпучих тел под давлением от 0,2 до 100 ат с каждым годом получают все большее распространение. Различают трубы низкого (до 10 ат), среднего (от 10 до 40 ат) и высокого (выше 40 ат) давления. В соответствии с техническими требованиями API-Spec-5L, 5LX и 5LS их изготовляют диаметром от 10,2 до 1219,2 мм и толщиной стенки от 1,73 до 25,4 мм.

Трубы низкого и среднего давления производят сварными с продольным или спиральным швом разных категорий прочности (табл. 1). Для трубопроводов высоких давлений применяют бесшовные трубы.

Таблица 1 - Механические свойства труб для транспортировки нефти и газа

Трубы для транспортировки нефти и газа, а также масел, бензина и воды, изготовляемые в соответствии с требованиями API, чаще всего предназначены для укладки под землей, иногда на ее поверхности. С помощью насосов, размещенных с интервалом от 15 до 100 км, вещество транспортируют к месту назначения.

Магистральные трубопроводы применяют давно, но в сороковых годах их строительство развернулось особо широко вследствие увеличения добычи нефти и газа. В этот период с целью экономии металла сочли возможным использовать более прочную сталь, но с уменьшенной толщиной стенки трубы без снижения рабочего давления в трубопроводах. Для улучшения механических свойств стали для трубопроводов применили ее легирование небольшими количествами ниобия, ванадия и титана.

Условиями стандарта API, которыми руководствуются при приемке труб для транспортировки нефти и газа, не оговариваются требования к пластичности стали в зависимости от климатических условий. Поэтому введены дополнительные испытания труб на ударную вязкость или на вязкий излом. Требования к характеру излома труб, предназначенных для транспортировки нефти и газа, в отдельных странах довольно различны:

Таблица 2

В последнее время наблюдается тенденция увеличения диаметра труб для магистральных трубопроводов.

В настоящее время для изготовления сварных труб для газо- и нефтепроводов больших диаметров применяют низколегированные стали с пределом текучести от 37 до 56 кгс/мм2.

Высокие пластические свойства этих сталей и ударная вязкость при низких температурах, а также хорошая свариваемость достигаются технологией введения в сталь соответствующих микродобавок в процессе ее плавки. Для осуществления качественной сварки при очень низких температурах все чаще применяют стали с весьма низким содержанием углерода (~0,02%).[1, с.9]

Для удовлетворения высоких требований газовой промышленности к прочности, вязкости и сопротивлению хрупкому разрушению сталей, предназначенных для изготовления труб большого диаметра созданы малоперлитные низколегированные стали, обладающие заданным комплексом свойств. К таким относятся стали 10Г2ФБ, 06Г2ФБ.

Оглавление

- Введение

- Контролируемая прокатка

- Влияние параметров контролируемой прокатки на структуру и свойства низкоуглеродистой низколегированной стали 10Г2ФБ

- Влияние химического состава

- Проблемы и решения структурной неоднородности полосчатость, ее причины появления

- Влияние термической обработки на структуру и свойства стали

- Влияние исходной структуры стали после дополнительной термической обработки Заключение

- Список литературы

Список литературы

1. Стальные трубы. Технология производства и применение. Ходерны Б., Корек З.М.: Металлургия, 1979. - 280 с.

. Кохрейн Р.К., Моррисон У.Б. Влияние технологии производства на характеристики превращения и микроструктуру некоторых трубных ниобиймолибденванадиевых сталей.// Стали для газопроводных труб и фитингов. Труды конференции. Под ред. Рудченко. М.: Металлургия, 1985. - 480 с.

. Шига С, Амано К., Хатомура Т., и др. Мелкозернистая феррито-бейнитная сталь классов Х70 и Х80 для газопроводов, эксплуатируемых при низких температурах. // Стали для газопроводных труб и фитингов. Труды конференции. Под ред. Рудченко. М.: Металлургия, 1985. - 480 с.

. Бодяев Ю.А., Столяров В.И. и др. Применение технологии контролируемой прокатки при производстве рулонной стали для нефтепроводных труб класса прочности до К65.// Металлург №8/2006, с. 63-67.

.Ниобийсодержащие низколегированные стали / Ф. Хайстеркамп, К. Хулка, Ю.И. Матросов и др. - М.: Интермет Инжиниринг, 1999. - 94 с.

. Эфрон Л.И., Ильинский В.И., Голованов А.В., Морозов Ю.Д. Металловедческие основы получения хладостойких трубных сталей путем высокотемпературной контролируемой прокатки // Сталь №6/2003, С. 69-72.

. Морозов Ю.Д., Николаев О.А.. Денисов С.В. и др. Разработка и промышленное опробование производства рулонных сталей с улучшенной свариваемостью дл труб класса прочнсти К52 - К60 // Труды шестого конгресса прокатчиков. - М.: ОАО "Черметинформация", 2005. С. 49-53.

. Лейкин И.М. и др. Производство и свойства низколегированных сталей. М.: Металлургия, 1972. - 256 с.

. Александров С.В. и др. Влияние марганца и ниобия на свойства низколегированных сталей.//Металловедение и термическая обработка металлов, №11/2005г., С. 17 - 21.

. Гольдштейн Я.Е. Низколегированные стали в машиностроении. М-Св.: МАШГИЗ, 1963. - 240 с.

. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение. 1972. - 510 с.

. Иванова Т.Ю., Ганошенко И.В. и др. Исследование механических характеристик толстолистовых малоуглеродистых сталей с пределом текучести не менее 390 Н/мм2 и не менее 440 Н/мм2//Металлург №9/2006, С.50-54.

. Большакова В.И., и др. Влияние термической обработки на образование игольчатого феррита и свойства низкоуглеродистых микролегированных сталей 10Г2ФБ и 09Г2С//Металловедение и термическая обработка металлов №12/2004, С.29-33.

. Отани Х и др. Разработка высокопрочных сталей для труб классов Х70-Х100 // Стали для газопроводных труб и фитингов. Труды конференции. Под ред. Рудченко. М.: Металлургия, 1985. - 480 с.