Статья

Наименование	Влияние химического состава и микроструктуры трубной стали класса прочности К60 на ее хладостойкость
Авторы	Куберский С. В., к. т. н., проф. Великоцкий Р. Е., вед. инж.
Раздел	Металлургия и материаловедение
Год	2021	Выпуск	67	Страницы	54 - 60
УДК	621.774.04			EDN	AGGCTS
Аннотация	В работе исследовано влияние углерода и микроструктуры на низкотемпературную вязкость трубной стали класса прочности К60. Установлены зависимости между содержанием углерода, морфологией цементита, перитектической реакцией и хладостойкостью. Предложен концентрационный интервал содержания углерода для стабилизации удовлетворительной хладостойкости.
Реферат	Цель. Определение закономерностей влияния углерода, морфологии цементита и перитектической реакции на хладостойкость трубной стали класса прочности К60. Методы исследования. В работе представлены результаты исследований, основанные на корреляционно-регрессионном анализе и микроструктурных исследованиях. Для выполнения поставленных в работе задач было проанализировано 210 плавок стали К60 (1000 листов, 1230 слябов), произведённых на АМК в течение 10 лет. Исследуемую сталь выплавляли в кислородном конвертере комбинированного дутья емкостью 300 т и разливали на двухручьевой МНЛЗ на слябы сечением 220×1200 мм. Термомеханический контролируемый процесс производили на стане «3000» в соответствии с техническими условиями «Прокат толстолистовой из низколегированной стали классов прочности К52-К60 и Х56-Х70 для электросварных труб на рабочее давление от 5,4 до 7,4 МПа» (ТУ 14-1-5493-2004). Определение КВС образцов из стали К60 выполняли при ИПГ стандартных образцов с прессованным надрезом по ГОСТ 30456-97 при температуре -20 ºС на копре УМУ-10000. Определение химического состава образцов горячекатаной толстолистовой стали К60 выполняли спектральным методом на установке Spectrolab. Для идентификации микроструктур при металлографическом исследовании применяли оптический микроскоп Neophot-21. Микроструктуру протравленных шлифов исследуемой стали анализировали с использованием растрового электронного микроскопа ULTRA 55 фирмы Carl Zeiss. Влияние углерода на балл центральной сегрегации в непрерывнолитых слябах оценивали по критерию Маннесманна (ЦСМ). Результаты. Негативное влияние на хладостойкость стали К60 феррито-перлитного класса углерод оказывает при его содержании 0,10-0,12 %. Причем наибольшее количество брака по этому параметру характерно содержанию углерода 0,1 %, при котором начинается реакция перитектического превращения. В этих условиях получают развитие ликвационные процессы, обусловленные увеличением микросегрегации ликватов, газов и неметаллических включений, а также захватом атомарного водорода на межфазной границе «цементит/феррит» в перлите. Установлено, что увеличение соотношения Mn/C позитивно влияет на хладостойкость, но не является основным фактором, обеспечивающим значение этого параметра на уровне ≥80 %. Пластинчатая морфология цементита выступает в роли коллекторов на межфазной границе «твёрдый раствор ОЦК-Fe — Fe3C». Поэтому изменение морфологии цементита с пластинчатой на зернистую (бейнит реечного типа) будет способствовать повышению хладостойкости. Научная новизна. Впервые показано, что негативное влияние на хладостойкость стали К60 феррито-перлитного класса углерод оказывает при содержании ≥0,10 %, что связано с началом протекания перитектической реакции. Впервые показано, что для повышения хладостойкости стали К60 необходимо обеспечивать зернистую морфологию цементита. Практическая значимость. Внедрение в производство результатов исследований по влиянию углерода, морфологии цементита и перитектической реакции на хладостойкость позволило устранить брак по количеству вязкой составляющей при испытании падающим грузом, а также обеспечить хладостойкость стали К60 феррито-перлитного класса в пределах 80-100 % КВС.
Ключевые слова	сталь К60, хладостойкость, углерод, морфология цементита, перитектическое превращение, сегрегация, атомарный водород, феррито-перлитная структура, бейнит, коллектор.
Финансирование
Благодарности
Список источников	1. Шульте, Ю. А. Хладостойкие стали [Текст] / Ю. А. Шульте. — М.: Металлургия, 1970. — С. 224. 2. Носоченко, А. О. Исследование влияния углерода на центральную химическую и структурную неоднородность и комплекс свойств низколегированных трубных сталей [Текст]: автореф. дис.... канд. техн. наук: 05.16.01 / Носоченко Александр Олегович. — Москва, 2003. — 25 с. 3. Матросов, Ю. И. Сталь для магистральных газопроводов [Текст] / Ю. И. Матросов, Д. А. Литвиненко, С. А. Голованенко. — М.: Металлургия, 1989. — 288 с. 4. Вышемирский, Д. Е. Обоснование критического значения эквивалента углерода на основе оценки свариваемости сталей для труб класса прочности К65 и К70 [Текст]: автореф. дис.... канд. техн. наук: 05.02.10 / Вышемирский Дмитрий Евгеньевич. — Москва, 2017. — 28 с. 5. Смирнов, Л. И. Диффузия и закономерности поведения водородной подсистемы в системах металл — водород [Текст]: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 01.04.07 / Смирнов Леонид Иванович. — Москва, 2003. — 38 с. 6. Соловьёв, Д. М. Влияние способа формовки нефтегазопроводных труб большого диаметра класса прочности К60 на процессы деформационного старения и сопротивления разрушению [Текст]: автореф. дис.... канд. техн. наук: 05.16.01 / Соловьёв Дмитрий Михайлович. — М.: ФГУП «ЦНИИчермет им. И. П. Бардина», 2015. — 27 с. 7. Кузнеченко, Я. С. Центральная сегрегационная неоднородность и сопротивление водородному растрескиванию листов из трубных сталей. Часть 1. Влияние химического состава [Текст] / Я. С. Кузнеченко, И. П. Шабалов, А. А. Холодный // Проблемы черной металлургии и материаловедения. — 2017. — № 2. — С. 45–57. 8. Семенюк, П. П. Металловедческие закономерности влияния углерода, марганца и кремния на хладостойкость трубной марки стали К60 [Текст] / П. П. Семенюк, Е. В. Кумуржи, Р. Е. Великоцкий, А. Г. Кравченко, Н. А. Румянцева // Чёрная металлургия: бюллетень научнотехнической и экономической информации. — 2017. — № 4. — С. 80–85.
Полный текст