Проведение исследований металла опытных труб для прогнозирования их стойкости к вязкому разрушению

дипломная работа

4.1.1 Первое поколение трубных сталей

До начала 1960-х годов высокопрочный лист категории прочности Х52(К52) в основном получали путем нормализации относительно высокоуглеродистых сталей, и высокопрочными считались стали на уровне категории прочности Х52. Позже в большинстве стран Запада и Дальнего Востока от такого способа термообработки отказались, в СССР его продолжали использовать до середины 1990-х годов [5].

Низколегированные стали, относящиеся к первому поколению сталей для газопроводных труб большого диаметра, содержали в качестве основных легирующих элементов марганец и кремний, образующие с железом твердые растворы замещения. На низколегированных сталях этого типа был получен уровень прочности 500-520 МПа в сочетании с удовлетворительной пластичностью. Температура их эксплуатации составляет (0…-5)°С. Этим требованиям отвечает сталь 17ГС, предназначавшаяся для менее ответственных труб диаметром 530…820 мм и используемая в горячекатаном состоянии.

Сталь откорректированного состава (с увеличенным содержанием марганца до 1,15…1,55 %) получила наименование 17Г1С. Исследования показали, что нормализованная сталь 17Г1С характеризуется более высоким сопротивлением образованию трещин и надрывов при жесткой пластической деформации, обладает низким температурным порогом хладноломкости, а также достаточно однородными механическими свойствами при статическом растяжении вдоль и поперек оси прокатки листа. После холодной деформации и старения ударная вязкость стали 17Г1С снижается, однако она остается все же на достаточно высоком уровне. Результаты широкого промышленного применения этой стали показали, что изготовление ее не вызывает технологических затруднений, а свойства листовой стали и готовых труб из нее достаточно стабильные. В связи с этим сталь 17Г1С долгие годы являлась основной для изготовления труб диаметром 1020 и 1220 мм.

В связи с необходимостью дальнейшего повышения вязких свойств стали 17Г1С были введены ограничения на содержание в ней серы и фосфора: не более 0,020 и 0,025 % соответственно. Такая сталь получила название 17Г1С-У. Изменение содержания примесей позволило заметно повысить ударную вязкость. Газопроводные трубы стали изготовлять из стали 17Г1С и затем 17Г1С-У, что позволило значительно повысить их работоспособность и сократить число аварий на газо- и нефтепроводах, связанных с качеством основного металла.

Разновидностью стали 17ГС является сталь 12Г2С, разработанная для изготовления горячекатаных газопроводных труб диаметром 530, 720 и 1020 мм (взамен стали 14ГС). Сталь 14ГС не всегда обеспечивала стабильность механических и технологических характеристик. В стали 12Г2С повышено содержание марганца и кремния по сравнению со сталью 14ГС.

Рассмотренные стали с твердорастворным упрочнением можно отнести к первому поколению отечественных сталей для газо- и нефтепроводных труб большого диаметра. В зарубежных стандартах им соответствуют стали класса Х52 по API 5LX, содержащие углерода 0,20 %, марганца до 1,35 % с добавками ванадия 0,04…0,08 % или ниобия до 0,04 %. Сталь изготовлялась в основном нормализацией. Процесс нормализации обеспечивал гомогенность феррито-перлитной микроструктуры, а так как эти стали обычно имели минимальное содержание алюминия (около 0,020 %), то достигалось некоторое измельчение зерна в готовом прокате по сравнению с горячекатаным. Эти стали упрочнялись в основном вследствие упрочнения перлитом.

Делись добром ;)