Формирование однородной структуры при термомеханической обработке в условиях стана 5000 и стабильность ударной вязкости и хладостойкости трубных сталей классов прочности Х80 и Х100 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, кандидат наук Рингинен Дмитрий Александрович

• Рингинен Дмитрий Александрович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Рингинен Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Основные требования, предъявляемые к высокопрочным сталям для труб магистральных газопроводов

1.2 Основные принципы легирования высокопрочных трубных сталей

1.3 Современные технологии производства высокопрочных низколегированных сталей

1.3.1 Выплавка стали

1.3.2 Термомеханическая контролируемая прокатка

1.4 Классификация и свойства структур промежуточного типа и МА-составляющей

1.5 Применение имитации металлургических процессов при разработке технологии ТМКП

1.6 Свариваемость и влияние трубного передела на свойства стали

Заключение по главе

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Обоснование выбора химического состава исследуемых сталей

2.2 Методы лабораторных и промышленных исследований

2.2.1 Определение механических свойств

2.2.2 Изучение структуры стали

2.2.3 Изучение кинетики превращения аустенита при непрерывном охлаждении

2.2.4 Исследование параметров нагрева

2.2.5 Имитация процессов горячей деформации

2.2.6 Исследование влияния пластических деформаций на свойства

2.2.7 Прокатка на лабораторном стане

2.2.8 Эксперименты в промышленных условиях

2.2.9 Исследование свариваемости стали

Глава 3. ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ АУСТЕНИТА В

ИССЛЕДУЕМЫХ СТАЛЯХ

3.1. Исследование влияния режимов нагрева на размер и однородность зерен

аустенита

3.1.1 Исследование роста зерен

3.1.2 Типы и морфология частиц карбонитридов МЛЭ

3.1.3 Влияние условий нагрева на структуру аустенита после черновой стадии

прокатки

3.2. Исследование особенностей протекания рекристаллизации аустенита

3.2.1 Исследование динамической рекристаллизации аустенита

3.2.2 Исследование статической рекристаллизации аустенита

3.3. Исследование превращения деформированного аустенита в процессе охлаждения

3.4. Влияние пластической деформации при температурах бейнитного

превращения на структуру и свойства исследуемых сталей

Заключение по главе

Глава 4. СОЗДАНИЕ ПОДХОДА К РАЗРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИИ ТМКП С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИНЦИПОВ МИКРОСТРУКТУРНОГО СООТВЕТСТВИЯ

Заключение по главе

Глава 5. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СХЕМ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОКАТКИ

НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ИССЛЕДУЕМЫХ СТАЛЕЙ

Заключение по главе

Глава 6. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ ОСВОЕНИИ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТА, ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЫТНЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ПАРТИЙ ПРОКАТА С УНИКАЛЬНЫМ СОЧЕТАНИЕМ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ

6.1. Оптимизация технологии производства проката класса прочности К65

6.2. Опробование технологии производства проката класса прочности Х100, исследование опытного проката и труб

6.2.1 Промышленное опробование производства проката класса прочности Х100

6.2.2 Исследование свариваемости стали 05ХГ2НФМДБ

6.2.3 Изготовление труб и исследование влияния трубного передела на свойства

листа

Заключение по главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ (Акт о внедрении результатов диссертационной работы)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование однородной структуры при термомеханической обработке в условиях стана 5000 и стабильность ударной вязкости и хладостойкости трубных сталей классов прочности Х80 и Х100»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Увеличивающиеся объемы потребления энергоносителей заставляют проводить разведку и добычу природного газа в условиях Крайнего Севера, в сейсмоопасных зонах, в Северном Ледовитом океане. Это вызывает ужесточение требований к безопасности трубопроводов и механическим свойствам труб.

Основополагающие научные разработки в области технологии термомеханического контролируемого процесса (ТМКП) низколегированных сталей создали Гладман Т., Ирвин К., Матросов Ю.И., Джонас Дж., Литвиненко Д.А., ДеАрдо А., Морозов Ю.Д., Эфрон Л.И., Селларс С., Кадди Л., Палмер Е., Тамура И., Козасу И., Танака Т. и другие ученые. В теоретических и научно-практических исследованиях в этой области широко освещаются вопросы производства толстолистового проката из высокопрочных трубных сталей, в том числе концепции легирования сталей, особенности технологии ТМКП в условиях толстолистовых станов, опыт производства листового проката классов прочности Х70 - Х120 зарубежными производителями (Германии, Китая, Кореи и Японии).

Однако, опыт разработки и освоения производства толстолистового проката класса прочности К65 для труб проекта «Бованенково-Ухта» на металлургических комбинатах России показывает, что достигаемые свойства металла и соотношения между ними не всегда оптимальны, ряд важных характеристик, включая вязкость и хладостойкость, нестабильны в условиях массового производства.

Кроме этого, не смотря на значительный мировой опыт в производстве проката для труб класса прочности Х100, в публикациях отсутствует подтверждение соответствия всем современным требованиям ПАО «Газпром». При этом используется дорогостоящее легирование и наблюдается нестабильность вязких свойств.

В настоящее время вопросы получения стабильных вязких свойств, мало освещены в теоретических исследованиях и практических разработках. Это определяет необходимость проведения исследований в области обеспечения однородности микроструктуры, как ключевого фактора в обеспечении стабильности ударной вязкости и доли вязкой составляющей при испытании падающим грузом (ИПГ).

Однородность конечной структуры проката является следствием создания однородной структуры последовательно на всех этапах контролируемой прокатки. Для этого необходим подход к разработке технологии, в которой критические параметры создаваемых режимов учитывали бы требования к однородности структуры на каждом этапе ТМКП. Это может быть осуществлено только на основе исследования процессов структурообразования на этих стадиях.

Таким образом, необходим системный подход к разработке новых видов продукции и

технологий, основанный на понимании процессов структурообразования в исследуемых сталях, что позволит анализировать причины неоднородности структуры и нестабильности свойств, а также осуществлять их баланс и тонкое регулирование в зависимости от предъявляемых требований.

Учитывая изложенное выше, актуальность данной работы обусловлена необходимостью освоения производства проката повышенных классов прочности (Х80-Х100) для магистральных газопроводов, повышения стабильности комплекса механических свойств такой продукции в условиях толстолистового стана 5000 АО «Выксунский металлургический завод» (АО «ВМЗ»), а также поиска новых технологических решений, направленных на совершенствование структуры исследуемых сталей, повышение ее дисперсности и однородности, основанных на установленных особенностях структурообразования.

Объектом исследования были микролегированные ниобийсодержащие стали бейнитного и ферритно-бейнитного класса с пониженным содержанием углерода классов прочности Х80 (К65) - Х100 с различным уровнем легирования.

Предметом исследований служили особенности формирования в процессе термомеханической контролируемой прокатки структуры и свойств сталей.

Целью диссертационной работы являлось выявление закономерностей формирования структуры на различных этапах ТМКП, установление механизмов управления однородностью структуры, разработка и освоение на этой основе технологии производства листового проката для труб класса прочности Х80, К65, и Х100 с повышенной стабильностью вязких свойств применительно к оборудованию стана 5000 АО «ВМЗ».

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить процессы, происходящие при нагреве, горячей прокатке и охлаждении исследуемых сталей, установить количественные закономерности формирования структуры.

2. Выявить причины формирования разнозернистости и нестабильности вязких свойств металла и определить пути решения данной проблемы.

3. Предложить подход к разработке технологии ТМКП «сложных» видов продукции, обеспечивающую минимальные затраты на подготовку к массовому производству. Установить критерии переноса лабораторных данных в промышленные условия.

4. На основании полученных результатов, разработать и опробовать в промышленных условиях программные продукты для совершенствования технологических параметров процесса ТМКП с точки зрения формирования однородной структуры.

5. Установить возможности управления сочетаниями свойств в рамках данного класса прочности путем создания вариантов реализации ТМКП.

6. Применить предложенные в работе технологические решения при освоении массового

производства проката классов прочности К65 и Х80 и опробовании производства листов и труб класса прочности Х100 для стабилизации вязких свойств.

Научная новизна. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

1. Установлены температурно-временные зависимости эволюции структуры аустенита при нагреве в микролегированной трубной стали с добавками (Mo, №, Cu) класса прочности К65, заключающиеся в определении момента начала и окончания вторичной рекристаллизации зерна аустенита с соответствующим разделением областей мелкозернистой, разнозернистой и крупнозернистой структуры.

2. Установлено, что однородная структура аустенита (мелко- или крупнозернистая), полученная после нагрева, сохраняет однородность после черновой стадии прокатки с полным протеканием статической рекристаллизации в каждом проходе, а исходная разнозернистость аустенитной структуры не устраняется многократной горячей деформацией при черновой прокатке.

3. Созданы феноменологические модели, позволяющие определять долю статически рекристаллизованного зерна аустенита и условия начала динамической рекристаллизации при многопроходной прокатке высокопрочных трубных сталей системы (Mn-Cr-Ni-Cu-Mo-Nb), и подтверждена их высокая точность ^>0,92).

4. Показано, что при проведении пластической деформации в диапазоне температур бейнитного превращения наблюдается существенное измельчение структуры исследованных сталей, с повышением степени деформации фрагментация структуры охватывает практически весь объем металла, что приводит к существенному росту прочностных характеристик и падению пластичности. Применение данного воздействия, в условиях прокатного стана, позволяет повысить класс прочности стали, при получении удовлетворительных вязко-пластических свойств.

Практическая значимость работы. На основании установленных закономерностей формирования структуры и свойств трубных сталей, разработаны и применены на практике программные продукты, позволяющие оптимизировать параметры нагрева и черновой стадии прокатки сталей классов прочности Х80, К65 и Х100.

Предложена и реализована на практике системный подход к разработке «сложных» видов продукции и технологий, позволяющая повысить стабильность результатов и значительно снизить затраты на подготовку к массовому производству.

Предложенные в работе технологические решения внедрены в производство на стане 5000 АО «ВМЗ» и позволили гарантированно обеспечить хладостойкость проката класса прочности К65, толщиной 23 и 27,7 мм. В результате снижена отсортировка по ударной

вязкости и доле вязкой составляющей в изломе образцов при испытании падающим грузом (ИПГ) с 3,4 до 0,2 % (по итогам производства партии 56 тыс. тонн проката).

С использованием предложенных технологических решений, произведено 306 тыс. тонн проката и электросварных газопроводных труб диаметром 1219 и 1420 мм классов прочности К65 и Х80 для проектов «Бованенково-Ухта» и «Средняя Азия - Китай». Общий экономический эффект, от внедрения разработок в 2013-2014 гг., составил 385 млн. руб.

Методология и методы исследования. Основой методологии исследования являются отдельные элементы системного подхода, способствующие выработке эффективной схемы исследования объектов.

Основное внимание было направлено на установление взаимосвязи количественных параметров микроструктуры исследуемых сталей, на различных этапах ТПКП, с технологических параметрами обработки. Изучение особенностей протекания процессов эволюции структуры осуществляли методом имитации промышленных процессов в лабораторных условиях.

Для решения задач, поставленных в работе, использовали ряд современных методов исследования: изучение структуры сталей осуществляли прямыми методами оптической микроскопии, растровой и просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа.

Испытания механических свойств опытных сталей предусматривали оценку прочностных свойств и пластичности при статическом растяжении, ударной вязкости, сопротивления хрупкому разрушению, измерение микротвердости структурных составляющих. По представленной работе на защиту выносятся:

1. Установленные закономерности эволюции аустенитной структуры в процессе нагрева и черновой стадии прокатки стали 06Г2НМДБ, позволяющие формировать однородную структуру проката;

2. Созданные модели кинетики статической рекристаллизации и критических параметров динамической рекристаллизации аустенита при многопроходной горячей деформации для сталей 06ХГ2НМДБ и 06Г2НМДБ;

3. Предложенные критерии микроструктурного соответствия лабораторных и промышленных экспериментов: соответствие размера и однородности зерна аустенита и состояния карбонитридов микролегирующих элементов перед черновой и чистовой стадиями прокатки, накопленной энергии деформации в аустените перед началом превращения и режима ускоренного охлаждения;

4. Реализованные способы управления однородностью структуры проката в процессе ТМКП на стане 5000 АО «ВМЗ»;

5. Выявленные особенности влияния вариантов реализации ТМКП на механические свойства и микроструктуру исследуемых сталей;

6. Результаты внедрения разработанных технологических решений по изменению режимов производства проката класса прочности К65 для проекта «Бованенково-Ухта» и достигнутое повышение стабильности вязких свойств, а также достигнутый в промышленных условиях уникальный комплекс свойств проката класса прочности Х100.

Достоверность результатов. Достоверность результатов экспериментальных исследований обеспечивается их проведением на современном сертифицированном аттестованном оборудовании, а также использованием лицензионного программного обеспечения, подтверждается результатами реализации разработок в промышленных условиях.

Личный вклад соискателя. Автор участвовал в постановке задач диссертации, разработке методик физического моделирования, самостоятельно выполнил все запланированные экспериментальные исследования, осуществил обработку, анализ и интерпретацию полученных экспериментальных данных, участвовал во внедрении разработок в условиях стана 5000.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации были доложены и обсуждены на 11-ти международных и 2-х всероссийских конференциях: 9-й международной научно-технической конференции «Современные металлические материалы и технологии» (С.Петербург, 2011), International Conference on Processing & Manufacturing Of Advanced Materials THERMEC (Canada, Quebec, 2011), XX и XXI международных научно-технических конференциях «ТРУБЫ-2012» (Сочи, 2012) и «ТРУБЫ-2014» (Челябинск, 2014), The 5th International Conference on Recrystallization and Grain Grow (Sidney, Australia, 2013), The 7th International Conference on Physical and Numerical Simulation of Materials Processing (Oulu, Finland, 2013), международной конференции «Микролегированные трубные стали для нефтегазовой отрасли» (Москва, 2013), IX и X конгрессе прокатчиков (Череповец, 2013; Липецк, 2015), Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов "ТестМат - 2013" (Москва, 2013).

Представленная работа, содержит результаты исследований, удостоенных различных наград:

• Диплом за победу в конкурсе РАН научных работ и проектов с участием молодых ученых в номинации «Нанотехнологии и науки о материалах», 2009 г.;

• Диплом конкурса лучший молодой ученый СПбГПУ - 2009 «Молодые таланты -будущее науки Политехнического университета», 2009 г.;

• Диплом за высокий научно-технический уровень доклада в рамках международной конференции молодых ученых и специалистов «Новые материалы и технологии» 2014 г.

Соответствие содержания диссертации паспорту специальности, по которой она рекомендуется к защите. Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и полученным результатам соответствует пунктам 2. «Теоретические и экспериментальные исследования фазовых и структурных превращений в металлах и сплавах, происходящих при различных внешних воздействиях» и 6. «Разработка новых и совершенствование существующих технологических процессов объемной и поверхностной термической, химико-термической, термомеханической и других видов обработок, связанных с термическим воздействием, а также специализированного оборудования» паспорта специальности 05.16.01 - «Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов» (технические науки).

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю, доктору технических наук Л.И. Эфрону. Автор выражает признательность сотрудникам Инженерно-технологического центра АО «ВМЗ» А.В. Частухину, Г.Е. Хадееву, Д.С. Астафьеву, О.А. Багмету, С.В. Головину, В. И. Ильинскому, И.В. Ганошенко, С.К. Ефимову, а также Е.И. Поляку (компания ArcelorMittal) за помощь в проведении экспериментов и исследований по диссертационной работе и высказанные ценные замечания при обсуждении ее результатов.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Основные требования, предъявляемые к высокопрочным сталям для труб магистральных газопроводов

По данным на конец 2012 года потребление нефти и газа в мире составляет 4,1 миллиарда тонн и 3,3 триллиона кубических метров, соответственно [1]. По прогнозам до 2050 года в мире будут доминировать ископаемые виды топлива [2]. К концу 2012 года доказанные запасы газа в мире составляли 187 триллионов кубических метров, а нефти 235,8 миллиарда тонн [1]. Доля природного газа в общем объеме потребляемых первичных источников энергии будет увеличиваться, и к 2025 году составит 80% [2]. К 2020 году Европа будет импортировать 70 % природного газа, вследствие интенсивного увеличения потребления. В настоящее время всего 10 стран обладают 80 % разведанных запасов газа, из которых 17,6 % в России и 18 % в Иране, 13,4 % в Катаре. 43% разведанной нефти находится на Ближнем Востоке, крупнейшие производители нефти: Саудовская Аравия, Россия, США [1]. При этом наибольший спрос на энергоносители наблюдается в странах Атлантического бассейна и Азиатско-Тихоокеанском регионе [3]. Как мы можем видеть, мир далек от энергетического баланса, спрос и предложение находятся в разных местах. Это неизбежно вызывает потребность в создании инфраструктуры для транспортировки энергоресурсов. Нефть и газ идеально подходят для транспортировки трубопроводами. Преимущество трубопроводов в том, что их можно проложить на суше и под водой, и транспортировать большие объемы нефти и газа экономично и безопасно.

Увеличивающиеся объемы потребления энергоносителей и стремление многих стран к независимости от импорта энергоресурсов заставляют проводить разведку и добычу первичных источников энергии в условиях Крайнего Севера, в сейсмоопасных зонах [4,7], в Ледовитом океане [4-6]. При этом транспортировка осуществляется на несколько тысяч километров. В свою очередь повышаются требования к механическим свойствам трубопроводов и их безопасности. Безусловно, это вызов для многих исследователей в мире.

Магистральные трубопроводы, используемые для транспортировки газа, являются высоконагруженными электросварными конструкциями, работающими в экстремальных условиях под воздействием высокого внутреннего рабочего давления. В процессе эксплуатации они испытывают разнообразные воздействия, в результате которых при неблагоприятных условиях могут возникнуть разрушения трубопроводов. Аварии, вызываемые внешним воздействием, могут являться следствием механических повреждений газопровода при монтаже и укладке труб, подвижек грунта и др. Причиной разрушения может служить общая коррозия

или стресс-коррозия под напряжением. Часть разрушений трубопроводов при эксплуатации происходит из-за наличия дефектов в области сварного соединения. Подробный анализ возможных причин разрушения газопроводов большого диаметра приведен в работе [8]. Разрушения газопроводов происходят, как правило, при напряжениях выше допустимых с точки зрения статической прочности. Их движущей силой служит упругая энергия, запасенная в металле трубопровода и рабочем газе, находящимся под большим давлением.

Аварии при транспортировке газа, особенно при лавинном характере распространения трещин, могут приводить к серьезным экологическим катастрофам. Поэтому трубопроводы высокого давления должны обеспечивать надежную эксплуатацию с минимальным уровнем риска. Современные условия транспортировки газа, в том числе и постоянно ужесточающиеся требования к обеспечению экологической безопасности, стимулируют рост производства высокопрочных труб, рассчитанных на высокое давление газа и в то же время характеризующихся высокой эксплуатационной надежностью [9].

Дальнейшее развитие трубопроводного транспорта в России связано со строительством сверхдальних газопроводов в восточном направлении, освоением месторождений в северных широтах и прокладкой протяженных морских трубопроводов. В этой связи ставится задача строительства газопроводов на давление газа до 200 атм. из труб диаметром до 1420 мм.

Повышение давления в трубопроводах требует увеличения толщины стенки трубы или повышения прочности трубной стали. Второй путь предпочтительнее, так как металлоемкость трубопровода при одинаковом диаметре и постоянном давлении значительно снижается с увеличением прочности стали [10,11]. При этом экономические преимущества заключаются не только в снижении потребления самой стали, но также в последующем снижении стоимости сварки и транспортных расходов.

При повышении рабочих параметров газопроводов возрастают требования к стали в отношении прочности и сопротивления хрупкому разрушению. При переходе от труб диаметром 1020 мм с рабочим давлением 7,5 МПа на трубы диаметром 1420 мм с рабочим давлением 12 МПа требуется значительно увеличить толщину стенки трубы. Поэтому становится целесообразным использование стали более высокой категории прочности. При увеличении рабочего давления, возрастают требования к ударной вязкости основного металла труб, определяемой на образцах Шарпи, и доле вязкой составляющей в изломах образцов ИП1 (DWTT).

В табл. 1.1 [12] приведены требования стандарта API Spec 5L PSL2 к механическим свойствам листов классов прочности Х70 - Х120 к сталям для труб большого диаметра.

При испытаниях падающим грузом, средняя площадь вязкого разрушения должна быть > 85 %, когда испытания проводятся при температуре 0 °C [12].

Таблица 1.1 - Требования к механическим свойствам листовой стали

Класс прочности трубы Тело бесшовных и сварных труб Сварной шов труб SAW Поглощенная энергия для образца с У-образным надрезом (СУК) полного размера, минимум К- Дж

Предел текучести Gt0.5, МПа Предел прочности Gm, МПа Отношение макс. Удлинение 52" %, мин. Предел прочности Gm, МПа, мин. Заданный наружный диаметр D, мм

508762 762914 9141219 12191422

X80 555 - 705 625 - 825 0,93 15,6 625 40 40 40 54

X90 625 - 775 695 - 915 0,95 14,2 695 40 40 40 54

X100 690 - 840 760 - 990 0,97 13,1 760 40 54 54 68

X120 830 - 1 050 915 - 1145 0,99 11,1 915 40 54 68 81

Требования стандарта API-5L являются базовыми. Требования по ударной вязкости и

доле вязкой составляющей в изломе для конкретного проекта будут выше [13].

В табл. 1.2. приведены требования по вязким свойствам листов для труб некоторых производителей, на которые они опираются при разработке труб класса прочности Х80-Х120.

Таблица 1.2 - Требования к вязким свойствам листов для труб

Класс Kv, Дж/Тисп, °С DWTT, %/Тисп, °С Gt/Gb Источник

прочности трубы

К65 > 200/-40 > 85/-20 < 0,92 [13]

Х80 > 110/-40 > 85/-40 < 0,93 [14]

Х100 > 200/-20 > 85/-20 [15]

Х120 > 231/-30 > 75/-20 < 0,93 [16]

Трещина в металле трубопровода в зависимости от параметров эксплуатации может распространяться по вязкому, хрупкому или смешанному механизму [17]. Наиболее опасным видом разрушения является хрупкое разрушение по типу скола, т.к. в этом случае трещина распространяется с большой скоростью до ~900 м/с и вызывают появление протяженных разрушений магистральных газопроводов. Хрупкие разрушения характерны для трубопроводов, изготовленных из сталей, разработанных в 50-60 годах прошлого столетия, имевших сравнительно высокую переходную температуру хрупкого разрушения. Экспериментальным путем установлено, что переходная температура распространения трещины в трубопроводе совпадает с переходной температурой хрупкого разрушения, оцениваемой по содержанию вязкой составляющей в изломах образцов для ИПГ. Высокие значения показателя ИНГ при температурах эксплуатации исключают возможность появления хрупких протяженных разрушений при эксплуатации газопроводов.

Для современных мощных магистральных газопроводов характерно все большее

увеличение рабочих давлений. Серьезную опасность для них могут представлять также протяженные вязкие разрушения. Эти разрушения распространяются со скоростью 100-300 м/с по прямолинейной траектории вдоль оси газопровода. В связи с этим предъявляются высокие требования к величине ударной вязкости металла магистральных трубопроводов на образцах Шарпи и результатам ИПГ, которые характеризует способность металла оказывать сопротивление распространению вязкой трещины при температуре эксплуатации газопровода.

С применением высокопрочных сталей для изготовления труб большого диаметра вопросы свариваемости приобретают все большее значение как в цеховых условиях в связи с высокими скоростями автоматической сварки, так и при монтажных работах на трассе при неблагоприятных погодных условиях. Под свариваемостью понимают, способность стали образовывать сварные соединения, эксплуатационные свойства которых близки к свойствам основного (свариваемого) металла.

На свариваемость большое влияние оказывает химическим состав сталей, от которого

во многом зависит склонность металла к образованию горячих и холодных трещин в зоне

термического влияния [18]. Для описания влияния химического состава стали на склонность к

образованию холодных трещин используют понятия углеродный эквивалент (CE) и параметр

стойкости против растрескивания ^^Х которые определяются согласно уравнениям:

„„ _ Мп Сг + Мо + (V + Т + М) Си + N1

СЕ = С +-+---- +-+ 15В

6 5 15

„ Мп + Сг + Си 81 N1 V Мо

Ргм = С +-+ — + — + — +-+ 5В

20 30 60 10 15

Углеродный эквивалент CE применим для сталей, имеющих относительно высокое содержание углерода, в то время как значения Pcm больше соответствуют современным сталям с содержанием углерода менее 0,10 % С. Снижение значений СЕ и Pcm уменьшает склонность сталей к образованию холодных трещин.

1.2 Основные принципы легирования высокопрочных трубных сталей

Для создания высокопрочных трубных сталей класса прочности Х80 и выше необходимо создание принципиально новой в сравнении со сталями класса прочности Х70 и ниже микроструктуры, состоящей из смеси феррита и бейнита, в случае класса прочности Х80 или бейнита и мартенсита в случае создания проката класса прочности Х100. Такие стали изготавливают путем термомеханической прокатки с ускоренным охлаждением. Получение комплекса свойств: высоких прочностных характеристик при высокой ударной вязкости и хладостойкости, возможно за счет создания дисперсных структур, снижения содержания вредных примесей и неметаллических включений.

Основой создания таких сталей служит снижение содержания углерода до ~0,06 %, так как повышенное содержание углерода приводит к снижению вязко-пластических свойств и ухудшению свариваемости [19]. Повышение прочности при этом происходит за счет измельчения зерна, дисперсионного упрочнения и упрочнения за счет создания в структуре низкоуглеродистого бейнита и мартенсита.

Кроме этого положительным эффектом снижения содержания углерода можно считать повышение растворимости карбидов и карбонитридов ниобия в аустените при нагреве [20, 21], что позволяет перевести большую часть ниобия в твердый раствор при относительно невысокой температуре нагрева под прокатку до 1200°С. Это оказывает положительное влияние на создание дисперсной структуры аустенита перед началом чистовой прокатки и способствует более активному сдерживанию процессов рекристаллизации в процессе чистовой прокатки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Рингинен Дмитрий Александрович, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. BP Statistical Review of World Energy. (2013), A consistent and objective series of historical energy market data, Citing Internet resources (WWW document). http ://www.bp. com/content/dam/bp/pdf/ stati stical-

review/statistical review of world energy 2013.pdf

2. Anon., Pipeline, January 2000, 22

3. Hopkins P. (2000). Time to change?, Pipes and Pipelines International, October 2000 http://www.penspenintegrity.com./downloads/virtual-library/time-to-change.pdf

4. http://burneft.ru/archive/i ssues/2012-11/1

5. Богоявленский В.И., Лаверов Н.П. Схема освоения морских месторождений нефти и газа Арктики. Морской сборник. М.: ВМФ, 2012, №6. С. 50 - 58.

6. Лаверов Н.П., Дмитриевский А.Н., Богоявленский В.И. Фундаментальные аспекты освоения нефтегазовых ресурсов Арктического шельфа России // Арктика: экология и экономика. 2011. №1. С. 26 - 37.

7. А.Л. Клопов «Космодешифрирование ХМАО-Югры. Тектонически активные зоны.» Вестник недропользователя ХМАО. №25 2012

8. Анучкин М.П., Горицкий В.Н., Мирошническо Б.И. Трубы для магистральных трубопроводов. — М.: «Недра», 1986.

9. Иванцов О.М. Требования к трубам для строительства газопроводов нового поколения // Доклад на Совете по координации работы, направленной на создание производства высокопрочных труб для ТЭК России / Минпромэнерго России. — М.: 2004.

10. Голованенко С.А. Матросов Ю.И. Состояние и перспективы развития сталей для магистральных газопроводов // Черная металлургия. Бюллетень ин-та Черметинформация, 1977, №4. — С. 15-20.

11. High Strength Low Alloy Steel, IISI, 1987, Brussels (Belgium), Chapter 7 — Economical Assessment.

12. Огандарт API Spec 5L PSL2. Трубы для трубопроводов. Технические условия. 2012

13. ТУ 1381-038-05757848-2008 «Трубы стальные электросварные прямошовные наружным диаметром 1420 мм класса прочности К65 для магистральных газопроводов на рабочее давление 11,8 МПа», АО «ВМЗ», 2008.

14. J.H. Bae, J.Y. Yoo, K.S. Kim, C.M. Kim, K.B. Kang "Development of high strength linepipe steels weldability" POSCO Technical report 2006 (vol. 10 No. 1)

15. D.H. Seo, J.Y. You, W.H. Song, K.B. Kang "Development of X100 Linepipe Steel with high deformation capacity" Proceedings of IPC2008 7th International Pipeline Conference September 29-

October 3, 2008, Calgary, Alberta, Canada. IPC2008-64220

16. J.Y. Koo, DP. Fairchild, H. Asahi, Y. Komizo "Metallurgical Design of Ultra-High Strength Steels for Gas Pipelines" Proceedings of the Thirteenth International Offshore and Polar Engineering Conference Honolulu, Hawaii, USA, May 25-30, 2003, ISBN I-880653-60-5; ISSN 1098-6189, pp. 10-18.

17. Матросов Ю.И., Литвиненко Д.А., Голованенко С.А. Сталь для магистральных газопроводов — М.: Металлургия, 1989.— 288 с.

18. Одесский П.Д., Ведяков И.И., Кулик Д.В. Требования к строительным сталям в новых нормах и стандартах на проектирование и изготовление металлических конструкций // Прогрессивные листовые стали для газопроводных труб большого диаметра и металлоконструкций особого назначения / Сб. докладов. — М.: Металлургиздат, 2004. — 120 с., ил. с. 95-98.

19. Хайстеркамп Ф., Хулка К., Матросов Ю. И., Морозов Ю. Д., Эфрон Л. И., Столяров В. И., Чевская О. Н. Ниобийсодержащие низколегированные стали.— М.: «СП ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ», 1999. — 94 с.

20. Irvine K.I., Pickering F.B. and Gladman T., J. of The Iron and steel Inst., 1697, 161.

21. H. Nordberg and B. Aronsson J. of The Iron and Steel Inst., 1968, 1263.

22. Хулка К., Петерс П., Хайстеркамп Ф. Тенденции развития сталей для труб большого диаметра // Сталь. 1997 №10. С. 62-67.

23. Hillenbrand H., Gras M., Kalwa C. Development and production of high strength pipeline steels // Proceedings of the International Symposium Niobium 2001 held in Orlando, Florida, USA. December 2-5, 2001. P. 543-569.

24. Джитендра П. Ниобий — ключевой элемент при термомеханической прокатке. Производство феррониобия компанией СBMM. Прогрессивные листовые стали для газопроводных труб большого диаметра и металлоконструкций особого назначения / Сб. докладов. — М.: Металлургиздат, 2004. — 120 с., ил. С. 76-82.

25. Kwon O. and DeArdo A. J. Interactions Between Recrystallization and Precipitation in Hot-Deformed Microalloyed Steels // Acta Met., 39 (1991), 529.

26. Cuddy L. J. The Effect of Microalloy Concentration on the Recrystallization of Austenite During Hot Deformation // Thermomechanical Processing of Microalloyed Austenite. Warrendale, PA: TMS-AIME, 1984. P. 129-140.

27. Palmiere E. J. et al. The Influence of Niobium Supersaturation in Austenite on The Static Recrystallization Behavior of Low Carbon Microalloyed Steels // Metall. Trans., 27A (4) (1996), 951.

28. DeArdo A.J. Ferrite Formation from Thermomechanically Processed Austenite in HSLA Steels // HSLA Steels, Port Kembla, South Coast Printers, 1985, 70-79.

29. Okaguchi S., Hashimoto T., H. Ohtani Effect of Nb V and Ti on Transformation Behavior of

HSLA Steel in Accelerated Cooling // Thermec '88, vol. 1, Tokyo, Japan: Iron and Steel Institute of Japan, 1988, P. 330-336.

30. Tamehiro H.et al. Properties of Large Diameter Line Pipe Steel Produced by Accelerated Cooling After Controlled Rolling // Accelerated Cooling of Steel, ed. Southwick P.D., (Warrendale, PA: TMS-AIME, 1986), P. 401-413.

31. Эфрон Л.И. и др. Разработка и промышленное опробование трубной стали повышенной прочности и хладостойкости с преимущественно бейнитной структурой // Сталь 2003. № 9. С. 83-87.

32. Hulka K., Gray J. M., Heisterkamp F. High temperature thermomechanical processing of pipeline steels // Proceedings of the International Symposium Niobium 2001 held in Orlando, Florida, USA. December 2-5, 2001.

33. Гуляев А. П. Чистая сталь. — M.: Металлургия, 1975 — 183 с.

34. Бродецкий И. Л., Харчевников В. П., Троцан А. И. Анализ неметаллических частиц на границах зерен стали с карбонитридным упрочнением // МиТОМ. 2004. №3. С.12-14.

35. Явойский В. И., Близнюков С.А., Вишкарев А.В. Частицы и газы в сталях. М.: Металлургия, 1979. 272 с.

36. Gladman T. // Int. Conf. Clean Steel 4. The Institute of Materials. London. 1992. P. 3-24.

37. Пател Д., Хулка К. Создание сталей для магистральных трубопроводов за последние десятилетия Прогрессивные листовые стали для газопроводных труб большого диаметра и металлоконструкций особого назначения / Сб. докладов. — М.: Металлургиздат, 2004. — 120 с., ил. С. 34-42.

38. Tshikawa N., Endo S., Shinmiya Т., Wada Т., Kondo J. High-grade linepipe for heavy sour environment // Proceedings of the international Pipeline Technology Conference, Volume 4. 2004. P. 1633-1648.

39. Носоченко А.О., Багмет О.А., Мельник С.Г. Водородное разрушение и сероводородное растрескивание непрерывнолитых трубных сталей // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2004. № 8. С. 48-50.

40. Фонштейн Н.М. Пантелеева Л.А. Влияние фосфора на ударные характеристики низколегированной трубной стали 10Г2ФБ // Известия АН СССР. Металлы, 1982, № 11. С.45.

41. Heisterkamp F., Hulka К., Batte A. D. // WRC But. 373. New York. 1992. P. 17-24.

42. Fitzgerald F. Hydrogen in Steelmaking and casting // Technical report, 1982, P. 10.

43. Морозов А.Н. Водород и aзот в стали. — М.: Метaллургия, 1968. 282 с.

44. Зинченко С.Д., Филатов М.Ф., Ефимов С.В., Ламухин А.М., Шадрунов С.В., Ордин В.Г. Комплексное освоение технологии призводства сталей с использованием установки DB-OB ковшевого вакуумирования стали в условиях конверторного производства ОАО «Северсталь» //

Труды седьмого конгресса сталеплавильщиков, 15-17 октября 2002 г., г. Магнитогорск, Россия, С. 462-466.

45. Gray J. M. Alloy design options and compositional trends for HSLA line pipe // Proceedings of the International Conference "Microalloying '88" held in Chicago, Illinois, USA. September 24-30, 1988. P. 61-66.

46. Siwecki T., Hutchinson B., Zajac S. Recrystallization controlled rolling of HSLA steels // Proceedings of the International Conference "Microalloying '95" held in Pittsburg, RA, USA. June 1114, 1995. P. 197-211.

47. Pickering F.B. High Strength, Low Allow Steels a Decade of Progress // Proceedings Microalloying 75, Union Carbide Corp. New York. 1977, P. 9-31.

48. Gladman T. Deformation and Recrystallization of Steels, Mat. Sci and Tech, 6, 1990, P. 11311138.

49. Bannenberg N. Recent developments in steelmaking and casting // Proceedings of the International Symposium Niobium 2001 held in Orlando, Florida, USA. December 2-5, 2001.

50. M.G. Hudson. Welding of X100 linepipe, in: School of industrial and manufacturing science, vol. Ph. D, Cranfield,Bedfordshire, 2004, pp. 169-170

51. Okatsu M. et al. (1997) Metallurgical and mechanical features of X100 linepipe steel, in: Proceedings of the 16th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (OAME97), III - Materials Engineering, pp. 119-124.

52. Terada Y. et al (1997). Development of API X 100 UOE line pipe, Nippon Steel Technical Report, Jan 1997. No. 72

53. Mitchell P. S. (1995). The effects of Vanadium on the parent plate and weldment properties of accelerated cooled API 5L X100 Steels, in: Proceedings of the Conference of Pipeline Technology, Ostend, Belgium, September 11-14,1995, Il, pp. 239-25

54. N. Ishikawa, M. Okatsu, J. Shimamura, S. Endo, N. Shikanai, R. Muraoka, J. Kondo, N. Suzuki "Material Development and Strain Capacity of Grade X100 Hign Strain Linepipe Produced by Heat Treatment Online Process" Proceedings of IPC2008 7th International Pipeline Conference September 29-October 3, 2008, Calgary, Alberta, Canada. IPC2008-64507

55. R. Reuven, C. McCowan, E. Drexler, A. Shtechman, Ph. Darcis, M. Treinen, R. Smith, J. Merritt, T. Siewert and J. D. McColskey, "CTOA Results for X65 and X100 Pipeline Steels: Influence of Displacement Rate" Proceedings of IPC2008 7th International Pipeline Conference September 29-October 3, 2008, Calgary, Alberta, Canada. IPC2008-64363

56. T. Hara, Y. Terada, Y. Shinohara, H. Asahi, N. Doi "Metallurgical Design and Development of High Deformable X100 Line Pipe Steels Suitable for Strain-Based Design" Proceedings of IPC2008 7th International Pipeline Conference September 29-October 3, 2008, Calgary, Alberta, Canada.

IPC2008-64234

57. A. Glover, J. Zhou, N. Suzuki, N. Ishikawa "The Application of X100 to Gas Pipeline Projects" International Symposium on Microalloyed Steels for the Oil and Gas Industry 2007

58. L. Shaopo, J. Zhonghang, M. Qingshen, W. Wenjun, B. Xuejun "Development of X100 Pipeline Plates Using TMCP + Tempering Technology" Proceedings of HSLP 2010: International Seminar on Application of High Strength Line Pipe 2010 June 28-29, 2010, Xi'an, China, pp. 235-238.

59. G. Wilkowski, D. Rudland, D.J. Shim, F.W. Brust "Advanced Integration of Multi-Scale Mechanics and Welding Process Simulation in Weld Integrity Assessment" Final Technical Report, DOE Award Number: DE-FC36-04GO14040

60. Hillenbrand H. G. et al. (1995). Manufacturability of linepipe in grades up to X 100 from TM processed plate, in: Proceedings of the Conference of Pipeline Technology, Ostend, Belgium, September 11-14,1995,11, 273-286

61. G. Goodal, M. Brochu, J. Gianetto, J. Bowker "Weld HAZ simulation of X100 pipe steel" Materials Science and Technology Conference and Exhibition, MS&T'09, October 25-29, 2009, Pittsburgh, PA, USA

62. I. Nuruddin "Effect of Welding Thermal Cycles on the Heat Affected Zone Microstructure and Toughness of Multi-Pass Welded Pipeline Steels", in: School of Applied Sciences Welding Engineering, vol. Ph. D, Cranfield, 2012, p. 48

63. Bannenberg N. Recent developments in steelmaking and casting // Proceedings of the International Symposium Niobium 2001 held in Orlando, Florida, USA. December 2-5, 2001.

64. Новик В.И., Носоченко О.В., Емельянов В.В., Харчевников В.П., Богомолов А.Г., Быков М.В. Получение толстых листов с повышенной сплошностью // Сталь. 1991. №5 С. 63-66.

65. Погоржельский В.И., Литвиненко Д. А., Матросов Ю. И., Иваницкий А.В. Контролируемая прокатка — М.: Металлургия, 1979. 184 с.

66. Эфрон Л.И. Металловедение в «большой» металлургии. Трубные стали. - М.: Металлургиздат, 2012 г. - 696 с.

67. Gladman T. The physical metallurgy of microalloyed steels//Institute of Materials, London, Book 615, 1997.

68. Hillert M. On the Theory of Normal and Abnormal Grain Growth//Acta Met. 1965. 13. №3. P. 227-238.

69. Потемкин В.К., Пешков В.А. Контролируемая прокатка. Термомеханическая обработка листов // Итоги науки и техники. Прокатное и волочильное производство. Т. 14, - М., 1986. С. 3-55.

70. Морозов Ю.Д. и др. Повышение хладостойкости стали 09Г2С// Сталь. 1994. № 12. С. 54-59.

71. Погоржельский В.И., Чистяков Ю.И., Утевский ЛМ. и др. Влияние температуры аустенитизации на структуру низколегированной стали после контролируемой прокатки // Изв. АН СССР. Металлы. 1980. № 5. С. 105-107.

72. Матросов Ю.И., Филимонов В.Н. Структура и свойства стали 09Г2ФБ после контролируемой прокатки // Изв. вузов. Черная металлургия. 1981. № 1. С. 92-96.

73. Pastrnak Z. Rizene valcovani pasu pro velkoprumerove trubky se svaren ve sroubovici// Hutnik. 1986. V. 36. № 1. P. 24-30.

74. Tanaka Т., Funakoshi Т., Veda M. et. al. Microalloying'75. Proc. Int. Symp. Union Carbide Corp. New York. 1977. P. 399-408.

75. Pastrnak Z., Wozniak J. Rizene valcovni mikrolegovnych oceli a moznosti aplikace v CS valcovani // Hutnicke aktuality. 1984. V. 25.

76. Келлер М, Хилленбранд Х-Г, Клостер Г. и др. Магистральные стальные трубы для транспортировки ископаемых энергоносителей // Черные металлы. 2002. № 10. С.43-51. (34).

77. Шабалов И.П., Морозов Ю.Д., Эфрон Л.И. Стали для труб и строительных конструкций с повышенными эксплуатационными свойствами. — М. ЗАО «Металлургиздат», 2003. — 520 с.

78. Sellars С.М., Whiteman J.A. Recrystallization and Grain Growth in Hot Rolling // Metal Science. 1979. № 13. P. 187-194.

79. Yada H. Prediction of Microstructural Changes and Mechanical Properties in Hot Strip Rolling. Proceeding of the International Symposium on Accelerated Cooling of Rolled Steel. Winnipeg. Canada. 1988. P. 10580. Roberts W., Sandberg A., Siweski Т., Werlefors T. Prediction of Microstructure Development during Recristallization Hot Rolling on Ti-V-steels. Proceeding Int. Conf. of Technology and Applications of HSLA Steels. 1983. P. 67-84.

81. Матросов Ю.И. Влияние условий контролируемой прокатки на структурные превращения и свойства малоперлитных сталей // Сталь. 1985. № 2. С. 68-72.

82. Yamamoto S., Ouchi C., Osuka T. The Effect of Microalloying Elements on the Recovery and Recrystallization in Deformed Austenite // Thermomechanical Processing of Microalloyed Austenite ed. A.J. DeArdo, G.A. Ratz and P.J. Wray (Pittsburgh, PA: The Metallurgical Society of AIME, 1982), 613-638.

83. Boretto F., Borbasa R., Yue, S. Jonas T.J. Thermomechanical Processing of Steels and Other Materials, Isis, Tokyo, 1988.

84. Tegart W.J., Gittins A. The Hot Deformation of Austenite. Conf. of Hot Deformation of Austenite. London. 1977. P. 1-46.

85. Khlestov V.M., Konopleva E.A., McQueen H.J. Effect of deformation in controlled rolling on ferrite nucleation // Canadian metallurgical Quarterly. 2001.V. 40. N2. P. 221-233.

86. S. V. S. N. Murty, S. Torizuka. Microstructure-Mechanical Properties Correlation in Ultrafine Grained Steels Processed by Large Strain Warm Deformation // ISIJ International, Vol. 48 (2008), №. 8,pp.1088-1095

87. P. J. Hurley and P. F. Hodgson: Mater. Sci. Technol., 17 (2001), 1360.

88. S. Torizuka and K. Nagai: Mater. Sci. Forum, 426-432 (2003), 4573.

89. J. K. Choi, D. H. Seo, J. S. Lee, K. K. Um and W. Y. Choo: ISIJ Int., 43 (2003), 746.

90. A. Ohmori, S. Torizuka, K. Nagai, K. Yamada and Y. Kogo: Tetsu-to-Hagane 88 (2002), 857.

91. S. Torizuka: Bull Iron Steel Inst. Jpn., 10 (2005), 188.

92. I.B. Timokhina, A.I. Nosenkov, A.O. Humphreys, J.J. Jonas, E.V. Pereloma. Effect of Alloying Elements on the Microstructure and Texture of Warm Rolled Steels. ISIJ International, Vol. 44 (2004), No. 4, pp. 717-724.

93. A. Ohmori, S. Torizuka, K. Naoshi, N. Koseki, Y. Kogo. Effect of Deformation Temperature and Strain Rate on Evolution of Ultrafine Grained Structure through Single-Pass Large-Strain Warm Deformation in a Low Carbon Steel. Materials Transactions, Vol. 45, No. 7 (2004) pp. 2224-2231.

94. F. Grimpe, S. Meimeth, H. Meuser, A. Liessem. Entwicklung, Produktion und Anwendung thermomechanisch gewalzter hoch- und ultrahochfester Grobbleche. Stahl, 2007, 4, S.17-19.

95. Металлография железа: Структура сталей. - М. : Металлургия, 1972, т. 2. - 284 с.

96. Тылкин М.А., Большаков В.И., Одесский П.Д. Структура и свойства строительной стали. - М. : Металлургия, 1983. - 287 с.

97. Bramfitt, B.L., Speer, J.G. A Perspective on the Morphology of Bainite // Met. Trans. - 1990. -Vol. 21A, N 4. - P. 817-829.

98. Thompson, S.W., Colvin, D.J., Krauss, G. Continuous Cooling Transformations and Microstructure in a Low-Carbon High- Strength Low-Alloy Plate Steel // Met. Trans. - 1990. - Vol. 21A, N 4. - P. 1493-1507.

99. Ohtani, H., Okaguchi, S., Fujishiro, Y., Ohmori, Y. Morphology and Properties of Low-Carbon Bainite // Met. Trans. - 1990. - Vol. 21A, N 4. - P. 877-888.

100. Wilson, E.A. The Transformation in Low-Carbon Irons // ISIJ Int. - 1994. - Vol. 34, N 8. - P. 615-630.

101. Krauss, G., Thompson, S.W. Ferritic Microstructures in Continuous Cooled Low- and Ultralowcarbon Steels // ISIJ Int. - 1995. - Vol. 35, N 8. - P. 937-945.

102. Zhang, Z., Farrar, R.A. An Atlas of Continuous Cooling Transformation (CCT) Diagrams Applicable of Low Carbon Low Allow Weld Metals. - London : Ins. of Materials, 1995. - 96 p.

103. Wang, Y., Ke, Y., Shan, Y. et al. The research and development of high-strength line pipe in China // Proc. of the Int. Pipe Dreamer's Conf. - Yokohama, 2002. - P. 53-84.

104. Bhadeshia, H.K. Bainite in Steels, 2nd ed. - London : Ins. of Materials, 2001. - 454 p.

105. Скороходов В.Н., Одесский П.Д., Рудченко А.В. Строительная сталь. - М.: Металлургиздат, 2002. - 621 с.

106. Hwanq, B., Kim, Y., Lee, N., Ahn, S. Correlation of Microstructure and Fracture Properties of API X70 Pipeline Steels // Met. Trans. - 2005. - Vol. 36A, N 3. - P. 725-739.

107. Шейнман Е.Л. Классификация микроструктуры сталей Международного института сварки // Сварочное производство. - 2006. - № 7. - С. 33-37.

108. Banadkouki, S.S., Dunne, D.P. Formation of Ferritic Products during Continuous Cooling of a Cu-bearing HSLA Steel // ISIJ Int. -Vol. 46, N 5. - P. 759-768.

109. Смирнов М.А., Пышминцев И.Ю., Борякова А.Н. К вопросу о классификации микроструктур низкоуглеродистых трубных сталей // Металлург. 2010. - № 7. - С. 45-51.

110. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. - М. : Наука, 1977. - 236 с.

111. Пышминцев И.Ю. Упрочнение листовых сталей для холодного формоизменения. -Екатеринбург : Изд-во АМБ, 2004. - 160 с.

112. Горынин И.В., Рыбин В.В., Малышевский В.А., Хлусова Е.И. Принцип легирования, фазовые превращения, структура и свойства хладостойких сварных строительных сталей // МиТОМ. - № 1. 2007. c. 9-15.

113. ASM Handbook: Metallography and Microstructures. -ASM Int., 2004. - Vol. 9. -1184 p.

114. M. Zhou, L. Du, X. Liu. Microstructure and mechanical properties of X80 pipeline steels in different cooling schedules // Acta Metall. Sin. 2010. Vol. 23. No.3 P. 171-175.

115. Caballero F.G., Capdevila C., Chao J., at all. The microstructure of continuously cooled tough bainitic steels // 2010. 1nd Int Conf. Super-High Strength Steels.

116. Militzer M. Computer Simulation of Microstructure Evolution in Low Carbon Sheet Steels // ISIJ International - Vol. 47 - №1 - 2007 - 1-15 pp.

117. Senuma T. Cutting Edge of Mathematical Models for Predicting Microstructures and Mechanical Properties of Steels // ISIJ International - Vol. 52 - №4 - 2012 - 539 p.

118. ChoS.-H., Kang K.-B., Jonas J.J. Mathematical Modeling of the Recrystallization Kinetics of Nb Microalloyed Steels // ISIJ International - Vol. 41 - №7 - 2001- 766-773 pp.

119. ChoS.-H., Kang K.-B., Jonas J.J. The Dynamic, Static and Metadynamic Recrystallization of a Nb-microalloyed Steel// ISIJ International - Vol. 41 - №1 - 2001 - 63-69 pp.

120. Hodgson P.D., Zahiri S.H., Jonas J.J. The Static and Metadynamic Recrystallization Behavior of an X60 Nb Microalloyed Steel // ISIJ International - Vol. 44 - №7 - 2004 - 1224-1229 pp.

121. Fernandez A.I., Uranga P., Lopez B. Static Recrystallization Behaviour of a Wide Range of Austenite Grain Sizes in Microalloyed Steels // ISIJ International - Vol. 40 - №9 - 2000 - 893-901 pp.

122. Medina S.F., Mancilla C.E., Hernandez C.A. Static Recrystallization of Hot Deformed Austenite and Induced Precipitation Kinetics in Vanadium Microalloyed Steels // ISIJ International -Vol. 34 - №8 - 1994 - 689-696 pp.

123. Gomez M., Medina S.F., Quispe A. Static Recrystallization and Induced Precipitation in a Low Nb Microalloyed Steel // ISIJ International - Vol. 42 - №4 - 2002 - 423-431 pp.

124. Medina S.F., Lopez V. Static Recrystallization in Austenite and Its Influence on Microstructural Changes in C-Mn Steel and Vanadium Microalloyed Steel at the Hot Strip Mill // ISIJ International - Vol. 33 - №5 - 1993 - 605-614 pp.

125. Medina S.F., Mancilla C.E. Static Recrystallization Modelling of Hot Deformed Steels Containing Several Alloying Elements // ISIJ International - Vol. 36 - №8 - 1996 - 1070-1076 pp.

126. Gomez M., Rancel L., Medina S.F. Assessment of Austenite Static Recrystallization and Grain Size Evolution During Multipass Hot Rolling of a Nb-Microalloyed Steel // Met. Mater.Int. - Vol.15 -№4 - 2009 - 689-699 pp.

127. Dehghan-ManshadiA., Barnett M.R., Hodgson P.D. Recrystallization in AISI 304 austenitic stainless steel during and after hot deformation// Materials Science and Engineering - Vol. 485 - 2008

- 664-672 pp.

128. Jiang L., Humphreys A.O., Jonas J.J. Effect of Silicon on the Interaction between Recrystallization and Precipitationin Niobium Microalloyed Steels// ISIJ International - Vol. 44 - №2

- 2004 - 381-387 pp.

129. Hodgson P.D., Gibbs R.K. A Mathematical Model to Predict the Mechanical Properties of Hot Rolled C-Mn and Microalloyed Steels// ISIJ International - Vol. 32 - №12 - 1992 - 1329-1338 pp.

130. Medina S.F., Mancilla C.E. Influence of Alloying Elements in Solution on Static Recrystallization Kinetics of Hot Deformed Steels Elements // ISIJ International - Vol. 36 - №8 -1996 - 1063-1069 pp.

131. Barraclough D.R., Sellars C.M. Static recrystallization and restoration after hot deformation of type 304 stainless steel // Metal Science - Vol.13 - 197 - 257-268 pp.

132. Pietrzyk M., Roucoules C.,Hodgson P.D. Modelling the Thermomechanical and Microstructural Evolution during Rolling of a Nb HSLA Steel// ISIJ International - Vol. 35 - №5 -1995 - 531-541 pp.

133. Andrade H.L., Akbenand M.G., Jonas J.J. Effect of molybdenum, niobium, and vanadium on static recovery and recrystallization and on solute strengthening in microalloyed steels // Metallurgical Transactions A - Vol. 14 - 1983 - 1967-1977 pp.

134. Hamada A.S., Somani M.C.,Karjalainen L.P.High Temperature Flow Stress and Recrystallization Behavior of High-Mn TWIP Steels// ISIJ International - Vol. 47 - №6 - 2007 - 907912 pp.

135. Karjalainen L.P., Perttula J.S. Recrystallization Rates in Austenite Measured by DoubleCompression and Stress Relaxation Methods // Material Science - 14 - 1998 - 626 pp.

136. Karjalainen L.P., Perttula J.S. Characteristics of Static and Metadynamic Recrystallization and Strain Accumulation in Hot-deformed Austenite as Revealed by the Stress Relaxation Method Steels// ISIJ International - Vol. 36 - №6 - 1996-729-736 pp.

137. Sun W.P., Hawbolt E.B. Prediction of the Onset of Static Recrystallization after Hot Deformation// ISIJ International - Vol. 35 - №7 - 1995 - 908-913 pp.

138. Li J., Maccagno T.M., Bai D.Q. Effect of Initial Grain Size on the Static Recrystallization Kinetics of Nb Microalloyed Steels // ISIJ International - Vol. 36 - №12 - 1996 - 1479-1485 pp.

139. Elwazri A.M., Essadiqi E., Yue S. The Kinetics of Static Recrystallization in Microalloyed Hypereutectoid Steels // ISIJ International - Vol. 44 - №1 - 2004 - 162-170 pp.

140. Yoshie A., Fujita T., Fujioka M. et al. Formulation the Decrease in Dislocation Density of Deformed Austenite Due to Static Recovery and Recrystallization // ISIJ International - Vol. 36 - №4 - 1996 - 474-480 pp.

141. Sun W.P., Hawbolt E.B.Comparison between Static and Metadynamic Recrystallization-An Application to the Hot Rolling of Steels// ISIJ International - Vol. 37 - №10 - 1997-1000-1009 pp.

142. Karjalainen L.P., Perttula J.S. Xu.Y. and Niu J. Stress Relaxation, a Novel Technique for Measuring the Softening Kinetics in Hot-Deformed Austenite // Physical Simulation of Casting, Hot Rolling and Welding - Tsukuba, Japan - 1997, pp. 231-236.

143. Poliak E.I., Jonas J.J. Prediction of Interpass Softening from the Strain Hardening Rate Prior to Unloading // ISIJ International - Vol. 44 - №11 - 2004- 1874-1881 pp.

144. Stewart G.R., Jonas J.J. Static and Dynamic Strain Aging at High Temperatures in 304 Stainless SteelSteel // ISIJ International - Vol. 44 - №7 - 2004 - 1264-1272 pp.

145. Pereda B. Rodriguez-Ibabe J.M., Lopez B. Improved Model of Kinetics of Strain Induced Precipitation and Microstructure Evolution of Nb Microalloyed Steels during Multipass Rolling // ISIJ International - Vol. 48 - №10 - 2008 - 1457-1466 pp.

146. Nakata N. Militzer M. Modeling of Microstructure Evolution during Hot Rolling of a 780 MPa High Strength Steel// ISIJ International - Vol. 45- №1 - 2005 - 82-90 pp.

147. Vervynckt S., Kim Verbeken K., Thibaux P. et al. Austenite Recrystallization-Precipitation Interaction in Niobium Microalloyed Steels // ISIJ International - Vol. 49 - №6 - 2009 - 911-920 pp.

148. ParkerS. V., BeaverstockR. C., Husain Z. et al. Development of microstructure-based tools for alloy and rolling process design // Luxembourg: Publications Office of the European Union - 2013 -211 pp.

149. Пумпянский Д. А., Пышминцев И. Ю., Фарбер В. М. Методы упрочнения трубных сталей // Сталь. 2005. № 7. С. 67-74.

150. Носоченко А. О., Багмет О. А., Матросов Ю. И. Разработка, освоение производства и исследование свойств низколегированной трубной стали 08Г1Б категории прочности К52 // Прогрессивные толстолистовые стали для газонефтепроводных труб большого диаметра и металлоконструкций ответственного назначения: Сб. докладов междунар. техн. конф. "Азовсталь-2002". - М.: Металлургиздат. 2004. С. 57-61.

151. Обеспечение повышенного комплекса свойств проката для труб большого диаметра на основе формирования феррито-бейнитной микроструктуры стали / Ю. Д. Морозов, С. Ю. Настич, М. Ю. Матросов, О. Н. Чевская // Металлург. 2008. № 1. С. 41-46.

152. Высокопрочная рулонная сталь 08Г2СФБ для многослойных сосудов высокого давления / А. Г. Насибов, Л. В. Попова, В. А. Ковтуненко и др. // Сталь. 1990. № 1. С. 76-79.

153. Структурообразование и выделение наноразмерных частиц в стали Х70 при смотке и охлаждении рулонов / С. Ю. Настич, Н. П. Филатов, Ю. Д. Морозов и др. // Сталь. 2009. № 9. С. 82-87.

154. Качество феррито-бейнитной стали Х70 для сварных труб мощных арктических газопроводов / Д. А. Литвиненко, В. У. Чу, С. В. Ли, О. Н. Чевская // Сталь. 1996. № 7. С. 48, 49.

155. Ганошенко И. В., Багмет О. А., Матросов Ю. И. Опыт производства в ОАО "МК "Азовсталь" листовой стали Х80 для газопроводных труб диаметром 1220-1420 мм / Труды междунар. семинара "Современные стали для газонефтепроводных труб, проблемы и перспективы". - М., 2006. С. 220-223.

156. Асахи Х., Хаара Т., Моримото Х. Разработка ультравысокопрочных труб Х120 UOE / Труды междунар. Семинара "Современные стали для газонефтепроводных труб, проблемы и перспективы. - М., 2006. С. 230-236.

157. Хлестов В.М., Дорожко Г.К. Превращения деформированного аустенита в стали. Монография. — Мариуполь: Издательство ПГТУ, 2002. 407 с.

158. Охлаждение полос при горячей прокатке на непрерывных широкополосных станах / Е. В. Смирнов, Б. А. Гунько, В. Я. Тишков и др. // Сталь. 1980. № 5. С. 388-394.

159. Ю. И. Матросов, В. Н. Филимонов, С. С. Голованенко // Изв. вузов: Черная металлургия. 1981. № 7. С. 99-103.

160. Смагоринский М. Е., Кудряшов С. В. Повышение прочности толстолистового проката из низколегированных сталей // Сталь. 1990. № 12. С. 74-77.

161. Займовский В. А., Кистэ Н. В., Самедов О. В. Влияние горячей деформции на превращения аустенита в конструкционной стали при непрерывном охлаждении // Сталь. 1979. № 5. С. 382-383.

162. S. V. Parker, R. C. Beaverstock, Z. Husain, G. Claxton, S. Cobo, L. Lutz, S. Joly, Z. Aretxabaleta, B. Pereda, B. López, B. Pohu, G. Lannoo. MICROTOOLS: Development of

Microstructure-Based Tools for Alloy and Rolling Process Design for Hot Rolled Steels. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2013. - 211 pp. ISBN 978-92-79-33613-3. doi:10.2777/4415.

163. Эфрон Л.И., Морозов Ю.Д., Голи-Оглу Е.А. Влияние режимов контролируемой прокатки на структуру и свойства микролегированных сталей для труб большого диаметра. // Металлург.-2011. - №1. С. 69-74.

164. V. Carretero Olalla, N. Sanchez Mourino, P. Thibaux, L.A.I. Kestens and R. H. Petrov. Physical Simulation of Hot Rolling Steel Plate and Coil Production for Pipeline Applications.// Proceedings of the Physical and Numerical Simulation of Materials Processing VII Conference. Materials Science Forum Vol. 762. Switzerland: Trans Tech Publications. - 2013. pp. 70-75. doi:10.4028/www.scientific.net/MSF.762.70

165. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1979, 495 с.

166. Д. А. Пумпянский, И. Ю. Пышминцев, В. А. Лупин // Черная металлургия : Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2005. - N 9. - с. 35-40 .

167. Мак Лин Д. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1963.-384 с.

168. Золотаревский В.С. - В кн. Механические испытания и свойства металлов, М.: изд. Металлургия, 1974, с.33-42.

169. М. Ю. Матросов, Ю. Д. Морозов, А. А. Немтинов, С. В. Голованов, А. А. Шишов, П. П. Степанов, Л. И. Эфрон. Влияние трубного передела на свойства кондукторных труб из толстолистового проката: Сталь. № 9. 2007 г.

170. Степанов П.П., Зикеев В.Н., Эфрон Л.И. и др. Улучшение свариваемости стали для толстостенных труб большого диаметра путем оптимизации химического состава // Металлург. 2010. № 11. С. 62-67.

171. Лившиц Л.С., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений. М. : Машиностроение, 1989. 336 с.

172. Seyffarth P. Atlas Schweifl-ZTU-Schaubilder. Duesseldorf (Germany), 1982.

173. Heisterkamp F., Hulka К., Batte D. Metallurgy, Welding and Qualification of Microalloyed (HSLA) Steel Weldments. AWS. Miami (Fl), 1990. P. 659-681.

174. Столяров В.И., Голованенко С.А., Франтов И.И., Терентьев А.В. Улучшение свойств сварного соединения труб большого диаметра путем оптимизации состава стали // Сталь. 1982. № 5. С. 70-73.

175. Франтов И.И., Киреева Т.С., Столяров В.И. Проблемы свариваемости сталей с полиморфными превращениями: Сб. «Проблемы современной металлургии». М. : Металлургия, 1983. С. 43-45.

176. Франтов И.И., Назаров А.В. Доклад Международного института сварки. IIW Doc. 1Х-1585-89.

177. LePera F. S. Improved etching technique for the determination of percent martensite in high-strength dual phase steels // J. Metallography. 1979. № 12. P. 263 - 268.

178. Bonnevie E., Ferriere G., Ikhlef A., at all. Morphological aspects of martensite-austenite constituents in intercritical and coarse grain heat affected zones of structural steels // Materials Science and Engineering. 2004. A 385. P. 352-358.

179. Рыкалин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз, 1951. 296 с.

180. Горелик С.С., Добаткин С.В., Капуткина Л.М., Рекристаллизация металлов и сплавов. -М.: МИСиС, 2005 г. - 432 с.

181. S. Akhlaghi and D.G. Ivey. Precipitation Behavior of a Grade 100 Structural Steel // Canadian Metallurgical Quarterly - Vol. 41 - №1 - 2002 - 111-119 pp.

182. R. Wang, C.I. Garcia, M. Hua, K. Cho, H. Zhang, A.J. DeArdo. Microstructure and Precipitation Behavior of Nb, Ti Complex Microalloyed Steel Produced by Compact Strip Processing // ISIJ International - Vol. 46 - №9 - 2006 - 1345-1353 pp.

183. E.I. Poliak and J.J. Jonas. Acta Mater., v 44, 1996, p. 127

184. Kyung-Hwan Jung, Ho Won Lee, Young-Taek Im. Numerical Prediction of Austenite grain Size in a Bar Rolling Process Using an Evolution Model Based on a hot compression Test // Materials Science and Engineering, Vol.519 (2009) pp. 94-104.

185. W. Sun, E. Hawbolt. Comparison between Static and Metadynamic Recrystallization-An Application to the Hot Rolling of Steels // ISIJ International - Vol. 37 - №10 - 1997 - 1000-1009 pp.

186. N. Nakata, M. Militzer. Modeling of Microstructure Evolution during Hot Rolling of a 780 MPa High Strength Steel // ISIJ International - Vol. 45 - №1 - 2005 - 82-90 pp.

187. Quantitaive Structure-Property Relationships for Complex Bainitic Microstuctures. // Commission of European Communities ECSC Sponsored Research Project. Final Report. Swedish Institute For Metals Research. 2003.

188. http://www.integpg.com/about/hot-strip-mill-model/

189. B. Pereda, A.I. Fernandez, B. Lopez. Effect of Mo on Dynamic Recrystallization Behavior of Nb-Mo Microalloyed Steels. // ISIJ International -Vol. 47-№6-2007 - 860-868 pp.

190. A. Dehgan-Manshadi, M. Barnett, P. Hodgson. Hot Deformation and Recrystallization of Austenitic Stainless Steel: Part 1. Dynamic Recrystallization \\ Metallurgical and materials transactions - Vol.39A - 2008 - 1359-1370 pp.

191. A. Kojima, Y. Watanabe, Y. Terada, A. Yoshie and H. Tamehir. Ferrite Grain Refinement by Large Reduction per Pass in Non-recrystallization Temperature Region of Austenite. // ISIJ International -Vol. 36-№5-1996 - 603-610 pp.

192. H.G. Hillenbrand, A. Liessem, K. Biermann, C.J. Heckmann, V. Schwinn «Development of high strength material and pipe production technology for grade X120 line pipe». Proceedings of International Pipeline Conference'2004, Calgary, Alberta, Canada.

193. Хлестов В.М., Энтин Р.И., Фролова З.В. Перераспределение углерода в аустените и кинетика бейнитного превращения. ФММ, 1981, Т. 52, В. 1, с. 128-135.

194. Лившиц Л.С., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений. М. : Машиностроение, 1989. 336 с.

195. Гривняк И. Свариваемость сталей. М. : Машиностроение, 1984. 216 с.

196. Akselsen O.M., Solberg J.K. and Grong O. Effects of martensite-austenite (M-A) islands on intercritical heat-affected zone toughness of low carbon miсroalloyed steels // Scandinavian J. of Metallurgy. 1988. Vol. 17. P. 194-200.

197. Li Y. and Baker T.N. Effect of morphology of martensite-austenite phase on fracture of weld heat affected zone in vanadium and niobium microalloyed steels // Materials Science and Technology. 2010. Vol. 26. P. 1029-1040.

Приложение

Акт о внедрении результатов диссертационной работы 0 =

ВЫКСУНСКИЙ

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ

ЗАВОД

УГВНРЖДАЮ

Директор Инженерно-т exiio. юi нческого центра / у

ДО « [^йсунский мэдалд^ррйческий <авод» е: У Ч" /\Jt7 /

_ ^^ПЛ. Степанов

« >>л / /Л 2015 г.

АКТ

» внедрении результатов диссертационной работы Pinn типа Дмшрнм Александровича

Комиссия н составе: подсел ¡не. и. F..Л. Кудряков, члены комиссии: И.В. Ганошснко. С.В. Головин составили настоящий акг о шч, чю результаты диссертационной работы «Формирование однородной структуры при 1ермомехапнчсекой обработке в условиях стана 5000 и стабильность ударной вязкости и хладостойкое™ трубных сталей классов прочности Х80 н XI00» представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, использованы в создании техиоло! ни производства горячем проката для труб м;м истрольных газопроводов Боваиенково-Ухта (класс нрочносги К65) и Средняя Азия Китай (класс прочности Х80). а также технологии производства оньпной партии проката и труб класса прочности XI00 в условиях стана 5000 АО «Выксунский металлургический завод».

По результатам разработок приведенных в диссертации получен 11атснт РФ № 2549023 «Способ производства толстолистового проката классов прочности К65, Х80, 1.555 для изготовления электросварных груб магистральных трубопроводов»

Использование результатов работы позволяет производить разработку сложных видов продукции с минимальными затратами для подготовки к массовому производству. При этом разработанные технологии обеспечивают производство проката с уникальным комплексом требований и повышенной стабильностью вязких свойств. С применением разработок автора былом произведено 56 тыс. тонн проката для проекта МГ «Ьованенково-Ухта» и 250 тыс. тонн проката для проекта MF" «Средняя Азия Kirraii». при тгом новая rexiioaoi ия позволила

повысить выход годного по вязким свойствам с % до % ,vih проката по лрилпу МГ" «fai ванн i имев- Ухт<\».

Эффект от внедрении указанной технологии ешйдываегся ш счет сокращения ыярач' на разработку технологии лдн нндои продукции н снижения ототртнропкн ]Ю ВЛ11СНМ

свойствам, Суммарной экономический эффектен ннелреинм^ рщрв^к ^ш^гавйл млн. рублей.

11 ре .предатель комиссии;

Директор 1И> JCKiLOJHliim El pLniHiTHto

Начальник зюнтра юсслс; №натепьскщ лабораторий, юг,и.

Начальник отлела но яро из воде гв у про кита