Статья

Наименование	Влияние термической обработки и старения на хладостойкость трубной стали категории прочности К60
Авторы	Куберский С. В., к. т. н., проф. Великоцкий Р. Е., вед. инж. Должиков В. В., к. т. н., доц.
Раздел	Металлургия и материаловедение
Год	2022	Выпуск	71	Страницы	56 - 65
УДК	621.774.04			EDN	LQMGMG
Аннотация	В работе исследовано влияние термической обработки и старения на низкотемпературную вязкость трубной стали категории прочности К60, не прошедшей противофлокеновую обработку (ПФО). Установлена зависимость между продолжительностью старения горячекатаного толстолистового проката, не прошедшего ПФО, и хладостойкостью. Предложено научное обоснование влияния процесса молизации атомарного водорода при эвтектоидной реакции на хладостойкость стали К60.
Реферат	Цель. Определение закономерностей влияния термообработки (ТО) и старения на хладостойкость трубной стали категории прочности К60, не прошедшей противофлокеновую обработку (ПФО). Методы исследования. В работе представлены результаты исследований, основанные на корреляционно-регрессионном анализе и микроструктурных исследованиях. Для выполнения поставленных в работе задач было проанализировано 82 образца стали К60, не прошедшей ПФО, для определения влияния ТО и старения на ее хладостойкость. Зависимость между количеством вязкой составляющей (КВС) и относительным удлинением (δ5) установлена по результатам анализа 2390 образцов для испытания падающим грузом (ИПГ), полученных из 161 плавки стали К60, прошедших ПФО, при толщине листа от 8 мм до 16 мм включительно. Определение количества вязкой составляющей (КВС) в образцах проката при испытании падающим грузом (ИПГ) выполняли по ГОСТ 30456-97 при температуре минус 20 ºС на копре УМУ-10000, используя стандартные образцы с прессованным надрезом. Определение химического состава образцов выполняли спектральным методом на установке Spectrolab. Для идентификации микроструктур при металлографическом исследовании применяли оптический микроскоп Neophot-21. Результаты исследований обрабатывали с помощью стандартных методов математической статистики. Результаты. Показано, что нарушение технологии производства трубной стали категории прочности К60, обусловленное отсутствием ПФО (замедленного охлаждения) непрерывнолитых слябов, не позволяет получить требуемую хладостойкость толстолистового проката. Традиционная термическая обработка такой стали практически не влияет на ее свойства. Получены новые сведения о влиянии старения на металл, не прошедший стандартную ПФО, а также определены температуры, соответствующие порогу хладноломкости исследованного металла после 38 недель старения, полному охрупчиванию и 100 % КВС при ИПГ. Установлено, что после 33-й недели старения металл приобретает хладостойкость на уровне, удовлетворяющем большинству существующих в настоящее стандартов. Научная новизна. Впервые установлен нелинейный характер изменения КВС на протяжении 38 недель старения не прошедшего ПФО металла и показано, что увеличение и уменьшение величины данного параметра в процессе старения связано с диффузией атомарного водорода из феррита и его дальнейшей адсорбцией, концентрацией молекулярного водорода и др. газов в зоне максимальных объёмных напряжений в кристаллической решётке, релаксацией микрообластей в приграничной зоне межфазной границы цементит / феррит. Практическая значимость. Показано, что процесс старения может использоваться производственниками для обеспечения необходимых требований по хладостойкости в случае невозможности проведения предусмотренного технологией замедленного охлаждения непрерывнолитых слябов.
Ключевые слова	сталь К60, хладостойкость, противофлокеновая обработка, порог хладноломкости, термическая обработка, старение, атомарный водород, межфазная граница, эвтектоидное превращение, молизация.
Финансирование
Благодарности
Список источников	1. Организация производства листового проката класса прочности К60, предназначенного для электросварных труб газопроводов и газораспределительных систем заводов по производству сжиженного газа [Текст] / А. А. Придеин, С. П. Зубов, Л. В. Прокопенко [и др.] // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. — 2019. — Т. 75. — № 1. — С. 68–80. 2. Куберский, С. В. Влияние химического состава и микроструктуры трубной стали класса прочности К60 на её хладостойкость [Текст] / С. В. Куберский, Р. Е. Великоцкий // Сб. науч. тр. ДонГТИ. — 2021. — № 24 (67). — С. 54–60. 3. Закономерности изменения механических свойств конструкционных сталей в ходе длительной эксплуатации и моделирование процессов старения [Текст] / В. Н. Зикеев, Г. А. Филиппов, И. П. Шабалов [и др.] // Проблемы черной металлургии и материаловедения. — 2014. — № 4. — С. 74–82. 4. Влияние длительной эксплуатации на температурную зависимость внутреннего трения и склонность к деформационному старению низколегированных сталей [Текст] / Г. А. Филиппов, В. Н. Зикеев, И. П. Шабалов [и др.] // Проблемы черной металлургии и материаловедения. — 2017. — № 1. — С. 49–55. 5. Изменение свойств труб класса прочности К60 с повышенной деформационной способностью при изготовлении отводов холодного гнутья [Текст] / И. П. Шабалов, В. Я. Великоднев, С. Ю. Настич [и др.] // Инновации и импортозамещение в трубной промышленности (Трубы — 2016): труды XXII международной научно-практической конференции; под ред. И. Ю. Пышминцева. — Челябинск: ОАО «РосНИТИ», 2016. — С. 42–52. 6. Горицкий, В. М. Восстановленные нефтегазопроводные трубы повторного применения для конструкций четвертой группы [Текст] / В. М. Горицкий, Г. Р. Шнейдеров // Промышленное и гражданское строительство. — 2021. — № 2. — С. 24–33. 7. Оптимизация режима термической обработки кованых слябов из высокопрочной низкоуглеродистой стали [Текст] / В. В. Цуканов, В. Г. Милюц, О. Э. Нигматулин [и др.] // Металлург. — 2017. — № 9. — С. 63–66. 8. Рябичева, Л. А. Оценка степени обезводороживания листовой стали повышенной прочности при контролируемой прокатке [Текст] / Л. А. Рябичева, В. И. Алимов, Ю. С. Колчина, Е. Э. Павлюченко // Ресурсосберегающие технологии производства и обработки давлением материалов в машиностроении. — 2019. — № 3 (28). — С. 18–26. 9. Влияние способа изготовления проката из стали типа 10Г2ФБ на микроструктуру, механические свойства и хладостойкость после отжига при температурах полной и неполной фазовой перекристаллизации [Текст] / П. Г. Мартынов, М. Ю. Матросов, А. Б. Григорьева [и др.] // Проблемы черной металлургии и материаловедения. — 2016. — № 3. — С. 80–87. 10. Матросов, Ю. И. Сталь для магистральных газопроводов [Текст] / Ю. И. Матросов, Д. А. Литвиненко, С. А. Голованенко. — М.: Металлургия, 1989. — 288 с.
Полный текст