УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ТРУБОПРОВОДОСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ОСНОВНОЕ. Учебное пособие Воронеж 2015
 Скачать 0.85 Mb.
|
|
2.4. Стали контролируемой прокатки Теоретические основы технологии производства сталей контролируемой прокатки (СКП), т. е. прошедших термомеха- ническую обработку в процессе производства, разработаны давно. Влияние контролируемой прокатки на свойства и рабо- тоспособность сталей изучены подробно в России и за рубе- жом. Промышленное производство СКП началось в начале 70- х годов, когда возникла острая необходимость в высоковязких, хладостойких сталях для изготовления труб диаметром 1420 мм для мощных магистральных газопроводов. В короткий срок СКП как высокоэкономичный тип сталей становятся практи- чески основным видом проката ответственного назначения, изготавливаемого во многих странах мира. Область примене- ния СКП быстро расширяется, но сейчас основной опыт их применения накоплен строителями магистральных газопрово- дов в России. В нашей стране построены (в основном из СКП) и успешно эксплуатируются в различных климатических усло- виях, включая районы Крайнего Севера, около 30 тыс. км га- зопроводов диаметром 1420 мм на давление 7,5 МПа. В последние годы метод контролируемой прокатки усо- вершенствован и дополнен ускоренным регулируемым охлаж- дением (УРО), что позволяет дополнительно повысить проч- ность СКП до 650—700 МПа, практически не изменяя сопро- тивление разрушению и хладостойкость стали. По мнению ря- да специалистов, для улучшения комплекса свойств листовой СКП более рационально применять УРО, чем легирование мо- либденом (молибден—наиболее эффективный упрочняющий элемент). УРО позволяет получить наилучший комплекс свойств при прокатке сталей с низким углеродом, поэтому и свариваемость сталей, прошедших обработку УРО, улучшает- ся, что важно для сварных конструкций. 60 Как известно, упрочнение стали в результате легирова- ния, достигается вследствие упрочнения твердого раствора и измельчения структуры. Измельчение структуры особо эффек- тивно протекает, когда создается 2—3-фазное состояние за счет выделения карбидов, нитридов или карбонитридов. Одна- ко в нормализованной стали влияние карбонитридного упроч- нения на свойства стали ограниченно. Эффект упрочнения может быть резко повышен в результате механического дроб- ления зерна при контролируемом деформировании горячей стали и управлении процессом выделения второй фазы, что имеет место при контролируемой прокатке. В СКП повышение пластичности и вязкости достигается путем измельчения зерна, формирования однородной структу- ры и субструктуры с минимальным содержанием вредных примесей. Однородность стали, отсутствие в ней крупных неметал- лических включений затрудняют образование больших ло- кальных напряжений, что в значительной степени препятству- ет зарождению в металле микротрещин — источника будущих разрушений. Для получения СКП с заданной структурой и вы- сокими свойствами в их состав должны быть введены карби- дообразующие элементы, а прокатка выполнена на мощном оборудовании, с тем, чтобы основное обжатие металла можно было выполнить при относительно низкой температуре. В результате разработки технологии производства и со- ответствующего оборудования были созданы марки стали, со- четающие при ограниченном микролегировании высокие пре- дел прочности (до 600 МПа) и предел текучести (470 МПа), стабильно высокую вязкость (KCV -15,-20 = 1—1,2 МДж/м 2 ), хла- достойкость и хорошую свариваемость. Производство СКП — сложный комплексный процесс, который потребовал перестроить и усовершенствовать многие процессы производства и разливки стали, очистки ее от вред- ных примесей и практически заново разработать технологию и оборудование для прокатки. В настоящее время убедительно доказаны большие технико-экономические преимущества СКП 61 по сравнению с другими типами сталей для труб мощных се- верных газопроводов. Процесс разработки технологии произ- водства СКП еще не полностью завершен, по основа его осу- ществлена. Появилась реальная возможность дальнейшего по- вышения свойств СКП путем дополнительного ускоренного регулируемого охлаждения. Разработка УРО началась относи- тельно недавно, но эффективность его уже доказана. Ведутся работы по удешевлению легирования СКП, максимальному исключению дефицитных легирующих элементов, Все это по- зволяет рассчитывать, что технико-экономические показатели СКП повысятся, расширится объем их производства и приме- нения. Производство малоперлитных сталей контролируемой прокатки для магистральных газопроводов почти во всех стра- нах началось на основе легирования стали марганцем, молиб- деном и ниобием при содержании углерода менее 0,1 % и серы менее 0,006%. Молибден является одним из лучших легирующих эле- ментов для сталей контролируемой прокатки, однако его по- требность относительно большая — 0,2—0,4 %. В то же время это дорогостоящий и дефицитный элемент. Ниобий не только способствует изменению структуры и улучшению свойств стали, но и значительно повышает техно- логичность стали в процессе ее производства, улучшает каче- ство поверхности листа, повышает выход годного высококаче- ственного металла. Поэтому несмотря на дефицитность, нио- бий сложнее заменить в составе стали, не ухудшая ее качество, чем молибден. Расход ниобия на 1 т стали в 10 раз меньше, чем молибдена, и составляет лишь 0,02—0,04 %. 2.4.1. Отечественные марки сталей контролируемой прокатки Отечественная металлургическая промышленность ори- ентировалась на сталь с молибденом для труб только как на эталон. Основное внимание уделялось более дешевым, не де- 62 фицитным химическим композициям на основе; 1. марганца, ванадия, алюминия; 2. марганца, ванадия, ниобия, титана. Использование этих элементов потребовало производить прокатку стали в более узком интервале температур, повысить чистоту стали путем обработки ее синтетическими шлаками, а также выполнять обработку ее в ковше кальцием и редкозе- мельными металлами для уменьшения количества неметалли- ческих включений и их глобуляризации. Все это позволило получить однородную, достаточно очищенную от серы и не- металлических включений сталь. В промышленном объеме было исследовано несколько марок СКП, мы рассмотрим ре- зультаты некоторых из них. Стали 09Г2ФБ и 08Г2ФЮ изучены в трубах 1420x17 мм. В этих марках обеспечивались следующие значения харак- теристик: σ в ≥5б0 МПа, σ 0,2 ≥460 МПа, Т 80 —15, —20 °С, KCV -15 >0,8 МДж/м 2 . СКП марки 09Г2ФБ и 08Г2ФЮ при рас- четной температуре эксплуатации газопроводов —15 °С имели почти в 2 раза большее сопротивление вязкому разрушению (А п = 2,5 кДж), оцениваемое энергией разрушения образцов ДWТТ, чем лучшие нормализованные стали (А п =1,4 кДж), но меньшее, чем у СКП, легированных молибденом и ниобием (А п = 5 кДж). При натурных испытаниях полноразмерных труб ско- рость распространения вязкого разрушения в трубах из стали 09Г2ФБ и 08Г2ФЮ не превышала 200 м/с, температура пере- хода в хрупкое состояние была значительно ниже норматив- ной (—15 °С). Коэффициент использования прочности стали труб при их испытании до разрушения был равен 1. Получен- ные данные показывают, что трубы из сталей 09Г2ФБ и 08Г2ФЮ имеют высокий комплекс механических свойств, полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к стали газопроводов диаметром 1420 мм на давление 7,5 МПа. Однако качество поверхности листов стали 08Г2ФЮ было ху- же, чем при микролегировании ее ниобием. Поэтому основное 63 применение получила сталь 09Г2ФБ. Сталь 10Г2ФБ близка к стали 09Г2ФБ, но для повыше- ния нормативной прочности до 600 МПа и других свойств со- став ее скорректирован. Производство стали 10Г2ФБ проводи- лось примерно по той же технологии, что и 09Г2ФБ, с очист- кой от серы и неметаллических включений. Промышленное изготовление стали и труб из нее размером 1420x15,7 мм было выполнено на отечественных заводах. Контрольные исследо- вания труб и определение области их применения были вы- полнены во ВНИИСТе, испытаны трубы трех плавок. Химиче- ский состав (в %) стали следующий (в скобках указаны требо- вания ТУ, не более): С = 0,10 (0,12), Mn= 1,55—1,65 (1,75), Si=0,33 (0,35), S = 0,004— 0,005 (0,010), Р = 0,020 (0,020), V = 0,096—0,099 (0,12), N В = 0,023—0,027 (0,05), Ti=0,019—0,026 (0,035), Сэ = 0,38—0,40 (0,40). Основные свойства стали (в скобках указаны требования ТУ): σ 0,2 = 500—530 (≥450) МПа, σ в =620—660 (≥600) МПа, 5 =20(≥20)%, KCV -15 =1,2—1,5 (≥0,8) МДж/м 2 , В = 100 (≥80) %, KCU -60 =1,2—1,5 (≥0,55) МДж/м 2 , σ 0,2 /σ в = 0,78—0,81 (≤0,85). Сталь обработана кальци- ем и церием. Оценка хладостойкости стали проводилась по количеству волокнистой составляющей в изломе образцов типа DWТТ в интервале температур от 0 до —60 °С. Установлено, что сталь имеет стабильную хладостойкость при температуре до —20, —30 о С (табл. 9). Таблица 9 Вязкость и хладостойкость стали 10Г2ФБ Температура испытания, о С В (DWTT) , % KCV, МДж/м 2 А п (DWTT) , кДж 20 0 -5 -15 -40 -60 100 100 100 100 50-95 10 1,2-1,8 1,2-1,4 1,2-1,4 1,1-1,3 1,0-1,2 - - - 4,6-5,1 4,6-5,2 2,5-4,5 - 64 Сопротивление стали вязкому разрушению оценивали по ударной вязкости на образцах Шарпи и по поглощенной энер- гии при разрушении образцов типа DWТТ в интервале темпе- ратур от 20 до —40 °С. Результаты испытаний приведены в табл. 23. Поскольку в одной из плавок было установлено зна- чительное снижение работы разрушения образцов DWТТ при температуре —40 о С, металл этой плавки был дополнительно испытан при температуре —30 °С, при этом работа разруше- ния составила 4,3—4,6 кДж. Следовательно, СКП марки 10Г2ФБ обеспечивают стабильное сопротивление вязкому разрушению в газопроводах до температуры —30 °С. Полигонные испытания полноразмерных труб до разру- шения были проведены с использованием труб из стали двух плавок. При этом была показана удовлетворительная конст- руктивная прочность труб. Коэффициент использования проч- ности стали в конструкции составляет 0,96—1,01, удлинение периметра труб в очаге разрушения 5,0—7,5 %. Установленный комплекс свойств СКП марки 10Г2ФБ полностью удовлетворяет условиям надежной эксплуатации газопроводов диаметром 1420 мм на давление 7,5 МПа при температуре эксплуатации до —20 °С. Сталь 10Г2ФБ стала ос- новной при изготовлении труб диаметром 1420 мм в отечест- венной промышленности. 2.4.2. Стали контролируемой прокатки импортной поставки Импортные трубы больших диаметров поставляются в основном из СКП. Согласно техническим условиям, трубы диаметром 1420 мм на давление 7,5 МПа, поступающие со второй половины 70-х годов, имеют следующий химический состав (%): С = 0,11 — 0,12, Si = 0,50, Mn= 1,65—1,75, S = 0,015, Р = 0,025, Nb = 0,06, V =0,08, Мо = 0,30—0,35. Механи- ческие свойства труб из СКП: σ в ≥600 МПа, σ 0,2 ≥47О МПа, 5 ≥20 %, KCV -15 ≥0,6— 0,8 МДж/м 2 , KCU -60 ≥0,4—0,6 МДж/м 2 , 65 В DWTT при— 15°С составляет 80 %. Контрольные исследования труб диаметром 1420 мм, по- ставляемых разными фирмами показывают, что вязкие свойст- ва KCV -15 =1—1,2 МДж/м 2 , А п образцов DWTT составляет 4,5— 5,5 кДж, излом образцов DWTT при —15°С полностью вязкий и лишь в отдельных случаях В составляет 90 %. Таким образом, СКП, получаемые по импорту, имеют удовлетвори- тельное сопротивление протяженному вязкому и хрупкому разрушению. Проводившиеся отдельные испытания импортных труб до разрушения во всех случаях подтверждали удовлетвори- тельное сопротивление их разрушению. Наблюдавшиеся слу- чаи разрушений газопроводов, в том числе и из труб импорт- ной поставки, показали, что требования СНиП 2,05.06—85, предъявляемые к трубной стали, находятся на минимально не- обходимом уровне, поскольку разрывы труб при вязком харак- тере разрушения на отдельных коротких участках имели хруп- кий излом. Варианты химического состава основных марок СКП труб диаметром 1420 мм на давление 7,5 МПа, поставляемых по импорту, приведены в табл. 10. 66 Таблица 10 Химический состав СКП в трубах диаметром 1420 мм на дав- ление 7,5 МПа импортной поставки Варианты СКП Легирование Содержание элементов по верхне- му пределу, % C Mn Si S I Mn, Mo, Nb 0,08 1,65 0,30 0,006 II Mn, Mo, Nb,V 0,09 1,45 0,40 0,006 III Mn, Mo, Nb,V, Cr 0,08- 0,10 1,50 0,40- 0,45 0,006 IV Mn, Nb,V, Cr 0,10- 0,12 1,57 0,40- 0,45 0,006 V Mn, Nb,V 0,10- 0,12 1,75 0,40- 0,45 0,006 VI Mn, Al, Ti 0,10 1,80 0,45 0,004 Варианты СКП Легирование Содержание элементов по верхне- му пределу, % Mo Nb V Cr I Mn, Mo, Nb 0.35 0,035- 0,050 Нет Нет II Mn, Mo, Nb,V 0.23 0,035- 0,050 0,03 Нет III Mn, Mo, Nb,V, Cr 0.19 0,035- 0,050 0,04 0,2 IV Mn, Nb,V, Cr Нет 0,035- 0,050 0,08 0,3 V Mn, Nb,V Нет » 0,08 Нет VI Mn, Al, Ti Нет Нет Нет Нет Можно выделить три временных периода поставки труб диаметром 1420 мм по импорту. 67 1. До 70-х годов трубы поставлялись из нормализованной стали типа 17Г2АФ. Однако пониженная свариваемость (экви- валент углерода составлял около 0,5%), недостаточная хладо- стойкость (эксплуатация только при положительных темпера- турах, тогда как возникла необходимость строительства газо- проводов в северных районах), повышение требований к удар- ной вязкости (KCV -15 >0,8 МДж/м 2 ) обусловили необходи- мость применения СКП. 2. Первые СКП были поставлены в 1971—1972 гг. на ос- нове легирования марганцем, ниобием и молибденом (см. табл. 9, вариант I). Молибден — эффективный упрочнитель стали. Однако стоимость молибдена на мировом рынке быстро росла и за несколько лет увеличилась более чем в 10 раз. Это привело к необходимости в середине 70-х годов разрабатывать марки стали с пониженным содержанием молибдена (см. табл. 24, варианты II, Ш) и без молибдена (варианты IV, V, VI). 3. С конца 70-х годов СКП поставляются практически полностью без легирования молибденом. Сталь варианта V аналогична отечественной стали 10Г2ФБ. В 80-х годах СКП поставляются на основе легирования азотом и титаном, без молибдена и ниобия (см. табл. 24, вариант VI). Все СКП, по- ставляемые по импорту, обеспечивали σ в ≥600 МПа, σ 0,2 ≥47О МПа, температуру хрупкости Т 80 = — 15 °С и ниже, ударную вязкость KCV -15 ≥0,8 МДж/м 2 . Зависимость ударной вязкости СКП от температуры испытания показана на рис. 9. 68 Рис. 9. Изменение ударной вязкости в зависимости от температуры испытаний (образцы Шарпи) малоперлит- ных сталей контролируемой прокатки труб импортной по- ставки Минимальная температура полностью вязкого излома для этих сталей составляла —20, —30 °С. Технические показатели всех видов СКП, поставляемых по импорту в трубах диамет- ром 1420 мм, достаточно близки. Стали имеют удовлетвори- тельное сопротивление разрушению, однако прочность их на- ходится вблизи сдаточного минимума. Стоимость производст- ва СКП от I варианта к VI снижается. Для обеспечения при- мерно одинаковых свойств у СКП разного химического соста- ва промышленностью были проведены соответствующие ра- боты по уточнению режимов контролируемой прокатки, в ча- стности были определены температуры конца прокатки и вве- дено УРО. В связи с большим влиянием на свойства СКП темпера- туры конца контролируемой прокатки, составляющей пример- но 750 °С, термическая обработка сварных стыков труб для снятия внутренних напряжений при температуре выше 500— 550 °С не должна производиться, так как это вызывает сниже- 69 ние прочностных свойств и может ухудшить хладостойкость. В СКП, прошедших УРО, которые обычно называют ста- лями бейнитного класса, или низкоуглеродистыми со структу- рой игольчатого феррита, формирование микроструктуры за- канчивается при температурах 600—450 °С. Поэтому сварные соединения на этих сталях вообще не рекомендуется подвер- гать термообработке без риска ухудшить комплекс свойств стали. Практически все сварные трубы большого диаметра по- ставляются по импорту из СКП, но отличаются они по классу прочности. Химический состав и свойства сталей для труб диаметром 720—1220 мм приведены в табл. 11. Дополнитель- ные требования или уточнения сдаточных характеристик ста- лей должны оговариваться техническими условиями или кон- трактом на поставку. 2.5. Перспективы производства сталей для труб мощных газопроводов Краткий анализ производства нормализованных сталей с фер- рито-перлитной структурой показал, что рационально дости- жимый предел их свойств не превышает по временному со- противлению 520—560 МПа, по ударной вязкости KCV -5 = 0,6 МДж/м 2 , температуре хрупкости Т 80 не ниже 5 °С. В промыш- ленных марках СКП обеспечивается временное сопротивление 600 МПа, ударная вязкость KCV -20 ≥1 МДж/м 2 , температура хрупкости Т 80 = — 20 °С. СКП обеспечивают надежную работу мощных подземных газопроводов при минимальных темпера- турах эксплуатации до —15, —20 °С. 70 Таблица 11 Нормативные характеристики сталей в трубах различного класса прочности, поставляемых по импорту Механические свойства на поперечных образцах (минимальные значения) Вместе с тем для строительства более мощных газопро- водов диаметром 1420 мм на рабочее давление до 10 МПа не- обходимы более прочные и более вязкие стали, обеспечиваю- щие надежную работу газопроводов и снижение их металло- емкости. Поэтому возникает проблема совершенствования вы- пускаемых СКП в направлении повышения их прочности и увеличения работоспособности труб из них. Продолжающиеся исследовательские работы показывают реальность получения СКП с вязкостью KCV -20 =1,5 МДж/м 2 и более. Однако при вы- сокой вязкости возможности одновременного повышения вре- менного сопротивления СКП выше 600 МПа незначительны. Перспективы производства сталей для труб, возможность Класс прочности минимально допустимое содержание элементов, % C Si Mn P S V Nb Al, не менее X-52 X-56 X-60 X-65 X-70 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,45 0,45 0,45 0,55 0,55 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025 0,06 0,10 0,10 0,10 0,10 0,06 0,10 0,10 0,10 0,10 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 Класс проч- ности σ 0,2 , МПа σ в , МПа 5 , % KCV 0 , МДж/м 2 X-52 X-56 X-60 X-65 X-70 360 385 415 445 480 510 530 550 560 600 20 19 18 18 18 0,6 0,8 0,8 0,8 0,8 71 дальнейшего повышения их технико-экономических показате- лей, снижения металлоемкости газонефтепроводов обусловле- ны развитием производства СКП в сочетании с ускоренным регулируемым охлаждением, а также с производством терми- чески улучшенных труб. Контролируемой прокаткой обеспечивают получение ме- талла труб с высоким сопротивлением разрушению за счет дробления зерна в условиях высокотемпературного деформи- рования, Ускоренное регулируемое охлаждение в интервале температур от 800—700 до 600—450 °С завершает микро- структурные превращения в стали, дополнительно повышает прочность, практически не изменяя ее сопротивление разру- шению, Такая технология позволяет получить высококачест- венные стали с временным сопротивлением более 650 МПа и с высокими характеристиками вязкости и хладостойкости. Как отечественная, так и зарубежная металлургическая промышленность много внимания уделяют развитию этой но- вой технологии, которую начали разрабатывать в середине 70- х годов. Для осуществления процесса УРО были созданы не- сколько конструкций установок, которые размещаются в пото- ке листопрокатных станов за чистовой клетью. Установка УРО с принудительным охлаждением (роторная подача воды на лист с нижней стороны и струйное охлаждение сверху) позво- ляет создать скорости охлаждения порядка 10—15 °С/с. Уста- новки с двусторонним принудительным охлаждением позво- ляют несколько повысить скорости охлаждения. Наибольшей скорости охлаждения порядка 25 °С/с достигают, когда за ус- тановками УРО последовательно размещают закалочные ро- ликовые машины. В этом случае суммарная длина охлаждаю- щих механизмов составляет 60—80 м. Для гарантии стабильности свойств по всей площади листа, хорошего качества поверхности, предупреждения де- формации металла в процессе охлаждения к конструкции ус- тановок УРО и управлению ее работой предъявляются жесткие требования в части обеспечения равномерного охлаждения листа, точного в широких пределах регулирования скорости 72 охлаждения. Установки УРО полностью автоматизированы и управляются ЭВМ. Такие установки позволяют охлаждать листы толщиной примерно до 23 мм. Влияние контролируемой прокатки и УРО на свойства готового листа были исследованы на двух типах сталей: уп- рочненных на основе кремния, марганца, ниобия, ванадия и других элементов, т. е, сталей с исходной феррито-перлитной структурой; сталей с исходной ферритной структурой с особо низким содержанием углерода (менее 0,04 %), высоким со- держанием марганца при микролегировании ниобием, тита- ном, бором и другими элементами. В феррито-перлитных сталях посредством УРО измель- чают ферритное зерно, уменьшают количество перлита, отри- цательно влияющего на свойства стали. При обеспечении дос- таточно высоких скоростей охлаждения перлитные элементы структуры полностью замещаются бейнитом. В ферритных сталях высокие скорости охлаждения повышают количество низкоуглеродистого бейнита. Наличие в стали нитридов тита- на уменьшает размер аустенитного зерна в нагретом слябе, способствует лучшему измельчению структуры при контроли- руемой прокатке и УРО, улучшает свойства готового листа. Большой интерес представляют СКП, прошедшие УРО, микролегированные бором. Бористая сталь с особо низким со- держанием углерода при толщинах до 20 мм имеет высокие механические свойства. В структуре стали доминирует иголь- чатый феррит, количество островков мартенсита менее 5%, полигональный феррит практически отсутствует. Этот тип стали имеет большие резервы по хладостойкости (—40, —60 °С) и по ударной вязкости (KCV -20 = 1,5—2 МДж/м 2 ). Исследо- вания технологических и технических возможностей промыш- ленного выпуска сталей с бором начато относительно недавно. Некоторые данные о свойствах СКП, согласно исследованиям, приведены на рис. 10. Увеличение скорости охлаждения до 12 °С/с существенно повышает временное сопротивление стали. Временное сопротивление зависит также от величины конеч- ной температуры УРО. Снижение конечной температуры спо- 73 собствует повышению σ в , однако возможность коробления листа ограничивает нижнюю температуру применения УРО температурой 500—450 °С. С помощью контролируемой про- катки и УРО осуществляют регулирование структурных пре- вращений на протяжении всего цикла, начиная с температуры нагрева сляба под прокатку до конечной температуры стали после УРО, Наиболее высокий комплекс свойств получают в сталях бейнитного класса с особо низким содержанием угле- рода. Такие стали имеют большие перспективы применения для изготовления труб мощных магистральных газонефтепро- водов. Рис. 10. Влияние скорости охлаждения листа при контро- лируемой прокатке на прочностные свойства и температу- ру хрупкости Г Х р, соответствующую 50 % волокна в изломе образцов ОШТТ, феррито-перлитной стали (0,04 % МЬ 0,09 % V) с температурой н агр ев а сл яб а 1 250 °С (/ ) и 1100 °С (2) Приведем данные испытания материала труб 1420х18,7 мм низкоуглеродистой стали контролируемой прокатки бей- 74 нитного класса, прошедшей УРО, зарубежной поставке. Состав стали: углерод — менее 0,03 %. кремний 0,15%, марганец 1,85—1,95%, ниобий 0,04—0,05%, титан 0,02%, бор 0,001 %, азот и другие элементы. Согласно сертификатным данным, сталь в трубах имела временное сопротивление более 600 МПа, предел текучести 500 МПа, KCV -20 = 2 МДж/м 2 , тем- пературу Т 80 от —20 до —30 °С. Проведенные контрольные испытания нескольких труб позволили установить, что фактические свойства стали в тру- бах составляли: σ в = 634—644 МПа, σ 0,2 = 575—600 МПа, 5 = 19—21 %, Т 80 от —15 до 30 °С. Хладостойкость стали и сопро- тивление вязкому разрушению оценивались при ударных ис- пытаниях образцов Шарпи и полнотолщинных образцов в ин- тервале температур от 20 до —60 °С (табл. 12). Таблица 12 Вязкость и хладостойкость СКП, прошедшей УРО Те мп- ра, о С В DWTT , % А п , кДж (DWTT) KCV, МДж/м 2 Тем- пера тура, о С В DW TT , % А п , кД ж (D WT T) KC V, М Дж /м 2 20 -5 -15 100 100 92-98 7,6-9,2 7,4-8,6 7,6-8,0 2,4-3,2 2,3-2,9 2,0-3,0 -40 -60 88- 90 45- 75 4,2- 7,2 2,0- 4,5 1,5 - 2,6 1,3 - 2,0 Полученные данные показывают, что бейнитная сталь в трубах 1420x18,7 мм обеспечивает удовлетворительную хла- достойкость при температуре до —30 °С, высокое сопротив- ление вязкому разрушению при температурах —20, —30 °С и 75 удовлетворительные прочностные свойства. Гидравлические испытания труб до разрушения показали их высокую конструктивную прочность: коэффициент исполь- зования прочности стали в трубах больше единицы, удлинение периметра труб в центре разрушения —4%. Разрывы происхо- дили в 200 мм от продольного заводского шва при полном ис- черпании прочности стали. Высокий комплекс свойств стали достигнут за счет максимального улучшения ее структуры при прокатке. Сталь микролегирована ниобием, титаном, бором и азотом, т. е. простыми, недорогими элементами. Это указывает на большие возможности, которые присущи легированной СКП, прошедшей УРО. Несмотря па небольшую величину эквивалента углерода (Сэ = 0,34) и простой химический состав стали, для сварки труб на трассе должна быть разработана специальная техноло- гия, обеспечивающая равнопрочность со сталью (σ в ≥650 МПа) и деформативную способность металла кольцевого шва. Раз- работка такой технологии не должна вызвать особых затруд- нений, так как по химическому составу эти стали мало склон- ны к образованию технологических трещин. Для сталей контролируемой прокатки, прошедших УРО, требуются уточнения сдаточного значения ударной вязкости, поскольку рост вязкости стали в значительной степени проис- ходит за счет сопротивления металла зарождению трещины. Следовательно, чтобы иметь удовлетворительное сопротивле- ние распространению вязкому разрушению, требования к сда- точному значению ударной вязкости или работе разрушения полнотолщинных образцов должны быть повышены. Кратко изложенные данные о СКП, прошедших УРО, по- казывают перспективность этих сталей, возможность варьиро- вания химическим составом и свойствами. Все это указывает на большие возможности термомеханической обработки СКП и на перспективность этого метода производства стали для труб мощных магистральных газопроводов, строящихся и экс- плуатирующихся в любой климатической зоне России и госу- |