Влияние деформационной и термической обработки на структуру и свойства стали 10Г2ФБ с различным исходным состоянием

Современный уровень развития нефтегазового комплекса обуславливает высокие требования, предъявляемые потребителями к качеству и надежности трубной продукции. Постоянный рост объемов добычи,

Влияние деформационной и термической обработки на структуру и свойства стали 10Г2ФБ с различным исходным состоянием

Курсовой проект

Разное

Другие курсовые по предмету

Разное

Сдать работу со 100% гаранией

План

 

Введение

. Контролируемая прокатка

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

.2 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

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.

1. Контролируемая прокатка

 

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

 

Сварная труба на 99% состоит из основного металла и только на 1% - из сварного шва. Поэтому основные свойства труб обеспечиваются не на трубных, а на металлургических заводах и на прокатных станах, особенно в случае контролируемой прокатки. Высокопрочные низколегированные стали (ВНЛС) характеризуются низким содержанием углерода (0,06-0,12%). Кремний и марганец вводят примерно в количествах, отвечающих сталям класса 52-53 (DIN 17 100). ВНЛС содержат микролегирующие элементы, которые при комбинации термической и механической обработок в ходе нагрева слябов, горячей прокатки и охлаждения влияют на микроструктуру, размер зерна и свойства стали.

В отличие от обычных высокопрочных сталей, приобретающих оптимальные свойства после нормализации вслед за горячей прокаткой, стали, подвергаемые термомеханической прокатке, достигают их при обработке в ходе нагрева, прокатки и охлаждения. Поскольку ни один из этих процессов не может быть повторен, их необходимо строго контролировать, допуская отклонения от заданных параметров в узких пределах, чтобы не снизить эффект термомеханической обработки и качество продукции. В толкательной печи производится нагрев слябов до температуры, необходимой для горячей деформации. При этом стремятся, чтобы в металле произошло образование и гомогенизация аустенита, необходимое растворение сегрегаций микролегирующих элементов и не наблюдался чрезмерный рост зерна аустенита.

При термомеханической прокатке обеспечиваются:

Обычная горячая прокатка в интервале температур, при которых горячий наклеп немедленно снимается рекристаллизацией аустенита; проводят для уменьшения толщины подката и измельчения зерна;

Значительная деформация в интервале температур, при которых частично или полностью снимается наклеп и частично рекристаллизуется аустенит; проводят для формоизменения металла и создания основных предпосылок для достижения необходимых свойств.

Эвтектоидное γ α - превращение. Целью процесса горячей прокатки также является дальнейшее измельчение микроструктуры. Для гарантии высокого качества всю необходимую информацию - от черновой прокатки сляба до прокатки полосы - разделяют на два вида: черновую и чистовую. Так, при температурах, при которых происходит полная рекристаллизация аустенита, черновая прокатка настолько снижает толщину сляба, что обеспечивает постоянную степень обжатия при чистовой прокатке независимо от конечной толщины полосы. Известно, что чем больше степень деформации за один проход, тем мельче зерно рекристаллизованного аустенита. Это благоприятно влияет на размер зерна феррита, от которого в свою очередь зависят свойства горячекатаной полосы. Черновая группа стана запрограммирована таким образом, чтобы обеспечить как можно большую деформацию за один проход. В конце черновой прокатки (при немедленной релаксации, зарождении и росте новых зерен аустенита) температура металла должна быть достаточной для продолжения термомеханической прокатки, когда последующая деформация задерживает рекристаллизацию. Каждый проход сильно снижает температуру, особенно в последних клетях НШС. Так как на этом этапе начинается процесс сдерживания рекристаллизации, необходимо обеспечить быстрое последовательное охлаждение при обжатиях в чистовых клетях, чтобы вызвать сильное вытягивание аустенитных зерен, большее, чем при чистовой прокатке. При контролируемой прокатке γ α - превращение происходит в конце процесса деформации. Это достигается при определенной температуре конца прокатки. Критические параметры термомеханической прокатки зависят от температуры, ниже которой рекристаллизация не происходит сразу же вслед за наклепом; от суммарной деформации, проводимой ниже этой температуры, и от продолжительности чистовой прокатки, влияющей на получение конечной температуры (которая управляется скоростью прокатки). Отсюда параметрами прокатки являются: температура в (фиксированных) замеряемых точках, режимы обжатий и скорости прокатки.

После выхода из последней чистовой клети стана с заданно

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>