Изучение трансформации структурно-фазового состава толстолистового проката из низколегированных сталей для обеспечения потребительских свойств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, кандидат наук Кожевникова Елена Васильевна

• Кожевникова Елена Васильевна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Кожевникова Елена Васильевна

Введение

Глава 1. Современные технологии производства и особенности структурообразования в низколегированных сталях для магистральных трубопроводов

1.1. Эксплуатационные требования к низколегированным трубным сталям

1.2. Современный подход к созданию низколегированных трубных сталей

1.3. Роль легирующих элементов в формировании конечной структуры низколегированных трубных сталей

1.4. Формирование структуры на различных этапах производства низколегированных трубных сталей

1.5. Влияние термообработки на структуру и свойства низколегированных трубных сталей

1.6. Постановка цели и задач исследования

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1. Материалы исследования

2.2. Методы исследования

Глава 3. Исследование структур непрерывнолитого сляба из низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65

3.1. Структура корковой и столбчатой зон непрерывнолитого сляба из низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65

3.2. Анализ структур в осевой зоне непрерывнолитого сляба низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65

3.2.1. Выделения карбидов, нитридов и неметаллических соединений в не-прерывнолитом слябе низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65

3.3. Влияние технологии мягкого обжатия на структурный и химический состав осевой зоны непрерывнолитого сляба низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65

3.4. Разработка методики оценки (контроля) осевой химической неоднородности в непрерывнолитом слябе для низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65

Выводы по главе

Глава 4. Влияние технологии мягкого обжатии на структуру и свойства толстолистового проката из низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65

4.1. Микроструктура толстолистового проката из низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65

4.2. Влияние технологии мягкого обжатия на структуру и свойства толстолистового проката из низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65

4.3. Разработка методики оценки (контроля) осевой структурной неоднородности в толстолистовом прокате сравнением с эталонной шкалой микроструктуры для низколегированных трубных сталей категории прочности

К60

Вводы по главе

Глава 5. Разработка режимов термической обработки для низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65

5.1. Влияние температуры нагрева под закалку на структуру и твердость низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65

5.2. Исследование прокаливаемости низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65

5.3. Исследование влияния отпуска на микроструктуру и твердость низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65

Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Мировое развитие газовой отрасли показывает, что увеличение объемов транспортировки газа и снижение издержек при строительстве и эксплуатации сопровождается ростом диаметров трубопроводов и рабочего давления, а динамика изменения этих показателей указывает, что технический прогресс в большей степени сопровождается использованием транспортных систем высокого давления [1].

По прогнозам специалистов спрос на трубы большого диаметра (ТБД) в 2019-2025 г. г. будет стабильным и сохранится на уровне 1,9 - 2,1 млн. т. Потребность основных российских заказчиков ТБД - ПАО «Газпром», «Транснефть» - в трубах диаметром 520 - 1420 мм обусловлена не только реализацией крупных проектов («Северный поток», «Сила Сибири»), но и освоением новых газовых месторождений (Сахалинский п-ов), строительством магистралей - «Ковыкта - Ча-янда», расширением «Сахалин-Хабаровск-Владивосток» и др. Кроме того, существует постоянная необходимость в ремонте и замене участков трубопроводов. Сохраняется также спрос со стороны энергетического и строительного сектора [2; 3; 4].

В то же время усложнение условий эксплуатации месторождений нефти и газа обусловливает растущие требования к трубной продукции. В связи с этим в трубной промышленности во всем мире наблюдается тенденция наращивания производственных мощностей по выпуску именно высокотехнологичной продукции, все больше средств направляется на научно-технические разработки и инновационные решения [5].

На сегодняшний день основным сортаментом труб, принятым ПАО «Газпром» в качестве базового для строительства магистральных газопроводов, явля-

0 О

ются трубы категорий прочности К60 (ат > 590 Н/мм ) и К65 (ат > 640 Н/мм ) (соответствуют сталям категорий прочности Х70 (ат > 485 Н/мм ) и Х80 (ат > 555 Н/мм ) по API 5L) диаметром 1420 мм с толщиной стенки до 40 мм, рассчи-

танные на повышенное рабочее давление (9,8 МПа и 11,8 МПа). Надежность таких трубопроводов основывается на торможении протяженных вязких и хрупких разрушений в основном металле трубы, а также на хорошей свариваемости стали. Оптимальное сочетание свойств в этих сталях достигается за счет формирования дисперсной ферритно - бейнитной структуры при контролируемой прокатке в сочетании с ускоренным охлаждением [6].

Одним из ведущих поставщиков высокопрочного толстолистового проката для нефтегазовой отрасли является ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ПАО «ММК»). Технология производства трубного проката включает выплавку стали в кислородном конверторе с комплексной внепечной обработкой, непрерывную разливку стали на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ № 6) в слябы толщиной до 350 мм в тандеме с одноклетьевым реверсивным толстолистовым станом (ТЛС) «5000», построенным в 2009 году [7].

Для получения необходимого структурно-фазового состава высококачественного листового проката для магистральных трубопроводов требуется химическая и структурная однородность непрерывнолитого сляба (НЛС), в частности, минимизация его центральной сегрегации для устранения металлургической наследственности. Структурная неоднородность штрипса, обусловленная наследованием несовершенств литой структуры горячекатаным листом, приводит к слоистому характеру поверхности разрушения и неблагоприятно сказывается на механических свойствах и коррозионной стойкости [8].

В связи с этим проведение комплексного исследования формирования структурно-фазового состава непрерывнолитого сляба с последующей трансформацией его в структуру толстолистового проката из трубных сталей с необходимым уровнем свойств и изучение влияния термической обработки на механические свойства горячекатаного листа является актуальной научно-технической проблемой.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение трансформации структурно-фазового состава толстолистового проката из низколегированных сталей для обеспечения потребительских свойств»

Цель работы:

Анализ и идентификация структур, уровня химической и структурной неод-нородностей непрерывнолитого сляба и толстолистового проката для обеспечения требуемого комплекса потребительских свойств низколегированных сталей категорий прочности К60 и К65 в зависимости от технологии производства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

1. Изучить особенности формирования структурно-фазового состава и выделения карбидов и нитридов в различных зонах кристаллизации непрерывноли-того сляба для производства толстолистового проката из низколегированных сталей категорий прочности К60 и К65; исследовать химическую и структурную неоднородности осевой зоны непрерывнолитого сляба.

2. Исследовать и идентифицировать структуру и свойства готового толстолистового проката категорий прочности К60 и К65, как результат трансформации структуры и химической неоднородности непрерывнолитого сляба.

3. Разработать методику определения величины осевой химической неоднородности в непрерывнолитых слябах сталей категорий прочности К60 и К65 и способ оценки структурной неоднородности толстолистового проката из низколегированной стали категории прочности К60.

4. Изучить влияние технологии мягкого обжатия на структуру и осевую химическую неоднородность непрерывнолитого сляба и структурную неоднородность толстолистового проката из низколегированных сталей категорий прочности К60 и К65.

5. Уточнить влияния режимов термообработки на структуру и твердость толстолистового проката категорий прочности К60 и К65 с учетом конкретных особенностей химических композиций и условий производства.

Научная новизна:

1. Впервые выполнено комплексное исследование трансформации структурно-фазового состава толстолистового проката категорий прочности К60 и К65 из низколегированных сталей для магистральных трубопроводов на каж-

дом этапе технологического процесса его производства. Исследованы и идентифицированы типы структур, описаны и проиллюстрированы ферритно-бейнитные структуры с карбидными и нитридными выделениями в различных зонах непрерывнолитых слябов, ферритно-перлитная и ферритно-бейнитная структуры горячекатаного проката. Установлено влияние ликвации на формирование ферритно-мартенситной и ферритно-бейнитной полосчатости толстых листов категорий прочности К60 и К65.

2. Установлен факт наследования готовым прокатом как отдельных карбидов, так и карбидов, выделившихся на сульфидах в осевой зоне непрерывнолитого сляба, что приводит к увеличению количества крупных карбидных выделений в центральной области листа, но с уменьшением их размера от 70 мкм в слябе до 20 мкм в прокате.

3. Показано, что образование перлитной полосчатости в стали категории прочности К60 связано с перемещением плоского температурного фронта при охлаждении проката и у^а превращения после снижения температуры ниже критической, в результате которого аустенит превращается в феррит с диффузией углерода в слой непревратившегося аустенита перед фронтом, стабилизируя его, с последующим перлитным превращением. Это дает основание исключить влияние междендритной ликвации на образовании перлитной полосчатости.

4. Определено, что в толстолистовом прокате категории прочности К65, твердость бейнитной структуры ниже (НУ 187-195), чем твердость структуры мелкозернистой ферритной основы (НУ 203-258), состоящей в совокупности из квазиполигонального феррита, границ и пограничных выделений. Поэтому дальнейшее повышение прочности целесообразно проводить измельчением структуры.

5. Определена величина прокаливаемости низколегированных трубных сталей категорий прочности К60 и К65, которая не превышает 8-9 мм.

Практическая значимость:

1. Подтверждена целесообразность применения технологии мягкого обжатия непрерывнолитого сляба, как способа повышения равномерности хими-

ческого состава по его толщине, а также снижения осевой химической неоднородности и осевой рыхлости сляба, что способствует повышению вязкости толстолистового проката категорий прочности К60 и К65 из низколегированных марок сталей за счет снижения структурной и химической неоднородностей в готовом прокате.

2. Разработана компьютерная методика количественного определения величины осевой химической неоднородности в темплете непрерывнолитого сляба, используемого в производстве толстолистового проката категорий прочности К60 и К65.

3. Впервые разработана и применена в производстве толстолистового проката категории прочности К60 методика оценки структурной неоднородности по эталонной шкале, позволяющая охарактеризовать наличие, вид и степень неоднородности с пятиступенчатой градацией микроструктуры.

4. Уточнены критические точки фазового у^а превращения, а также определены величина прокаливаемости, температуры закалки и отпуска низколегированных сталей с химическими композициями, которые применяются в условиях ПАО «ММК» при производстве толстолистового проката категорий прочности К60 и К65 для магистральных трубопроводов.

5. Установлено, что для горячекатаного трубного проката категорий прочности К60 и К65 из марок сталей с химическими композициями, производимыми в ПАО «ММК», закалка с отпуском эффективна при толщине листов не более 20 мм.

Положения, выносимые на защиту:

1. Особенности формирования структур в зонах непрерывнолитых слябов из низколегированных сталей категорий прочности К60 и К65.

2. Результаты идентификации структур, образующихся в толстолистовом прокате из низколегированных сталей категорий прочности К60 и К65 для производства трубного проката.

3. Методика определения величины осевой химической неоднородности в непрерывнолитых слябах низколегированных сталей для толстолистового проката категорий прочности К60 и К65.

4. Эталонная шкала для оценки структурной неоднородности при контроле качества толстолистового проката категории прочности К60 для магистральных трубопроводов.

5. Результаты влияния технологии мягкого обжатия на химическую и структурную неоднородности осевой зоны непрерывнолитого сляба и толстолистого проката категорий прочности К60 и К65.

6. Влияние температуры нагрева под закалку и температуры отпуска на структуру и твердость толстолистового проката категорий прочности К60 и К65 из низколегированных сталей с химическими композициями, применяемыми на ПАО «ММК».

Степень достоверности полученных результатов проведенных научных исследований обусловливается корректной постановкой цели и задач исследования, основанных на анализе требований к низколегированным трубным сталям категорий прочности К60 и К65, технологии их производства и изучении структурного и фазового состава указанных сталей с использованием современного исследовательского оборудования, а также публикациями в журналах различного научного уровня.

Соответствие диссертации паспорту специальности: диссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов, пункты 2, 3, 4.

Апробация работы: Материалы диссертации докладывались на следующих конференциях: XIX, XXI Уральская школа металловедов - термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов», (г. Екатеринбург, 2008 г., г. Магнитогорск, 2012 г.), международная школа-семинар «Фазовые и структурные превращения в сталях» (г. Магнитогорск, 2008, 2010 гг.), VIII Конгресс прокатчиков (г. Магнитогорск, 2010 г.), XIX международная научно-техническая конференция «Трубы-2011» (г. Челябинск, 2011 г.), 71, 72, 77 Меж-

дународные научно-технические конференции «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» (г. Магнитогорск, 2013, 2014, 2019 гг.), XIII Международная конференция молодых ученых и специалистов «Новые материалы и технологии» (г. Санкт-Петербург, 2014 г.), Научно-технический семинар «Бернштейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов» (г. Москва, 2014, 2016 гг.)

Публикации:

По теме диссертации имеется 22 научных публикации, в т.ч. 7 в рецензируемых изданиях из перечня ВАК РФ, 3 статьи проиндексированы в наукометрической базе Scopus.

Структура и объем работы: Диссертация изложена на 154 страницах текста (без приложений), состоит из 5 глав, содержит 109 рисунка, 16 таблиц, 3 приложения на 14 страницах. Библиографический список включает 152 наименования.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ В НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЯХ ДЛЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

1.1. Эксплуатационные требования к низколегированным

трубным сталям

Развитие трубопроводного транспорта, прежде всего, связано с необходимостью строительства сверхдальних газонефтепроводов как в восточном, так и в западном направлении за счет освоения месторождений Крайнего Севера, Восточной Сибири, Дальнего Востока и морских месторождений. При этом возрастает потребность в трубопроводах, изготовленных из сталей категорий прочности К52 (Х56) - К65(Х80) и выше, диаметром до 1420 - 1620 мм, толщиной стенки до 50 мм и высоким рабочим давлением до 84 - 120 атмосфер [9].

Условия эксплуатации газонефтепроводных труб значительно отличаются от условий других металлических конструкций. Металл газопроводов может работать при низких температурах и мало изменяющихся во времени нагрузках, при этом из-за наличия сжатого газа в системе имеется большой запас упругой энергии, возрастающий при увеличении диаметра трубы и давления транспортируемого газа. В рассматриваемых условиях из-за наличия каких-либо дефектов могут реализоваться масштабные лавинные разрушения [10].

Лавинные (хрупкие) разрушения в газопроводах распространяются без снижения давления газа в вершине движущейся трещины, так как скорость их распространения превышает скорость декомпрессии более чем в 1,5 раза. Они распространяются по траектории типа «синусоида» вдоль оси трещины, обычно с ответвлениями, под действием упругой энергии металла труб вследствие недостаточного сопротивления его хрупкому разрушению. Большую опасность для свариваемых магистральных газопроводов представляют вязкие разрушения, характеризуемые большой протяженностью. Такие разрушения распространяются

строго по прямолинейной траектории вдоль оси газопровода с гофрированием кромок разрыва со скоростью примерно 100 - 300 м/с [11].

Причиной возникновения вязкого разрушения является недостаточно высокая ударная вязкость материала труб. В связи с этим предъявляются жесткие требования к вязкости металла газовых магистральных трубопроводов. В нефтепроводах снижение давления в трубе происходит быстрее, чем распространяется трещина. Поэтому всякое разрушение в них носит локальный характер [11].

Для контроля трещиностойкости в трубном металле необходимыми параметрами конструктивной прочности являются характеристики: доля вязкой составляющей в изломе при испытании падающим грузом (ИНГ) при температурах -20 °С, -60 °С; ударная вязкость KCVt, где t - минимальная температура эксплуатации [9].

Трубопроводы, используемые для транспортировки природного газа, содержащего высокие концентрации сероводорода и углекислого газа, могут испытывать разрушения, связанные с их коррозионным воздействием. Одним из видов такого разрушения является инициированное водородом растрескивание -HIC (Hydrogen Induced Cracking), проявляющееся без приложения внешних нагрузок в виде многочисленных трещин, расположенных в плоскостях, параллельных направлению проката, и ослабляющих стенки трубопроводов [12]. В работе [13] показано влияние технологии производства на характеристики микроструктуры стойкой к сероводородному растрескиванию стали 13ХФА.

Таким образом, учитывая сложные эксплуатационные условия магистральных трубопроводов, сформулированы требования к надводным трубам большого диаметра, которые отражены в ряде основных нормативных документах [14]: СТО Газпром 2-4.1-713-2013 «Технические требования к трубам и соединительным деталям» [15], СП 101-34-96 «Свод правил по выбору труб для сооружений магистральных газопроводов» [16], американский стандарт API 5L [17], европейский стандарт EN 10208-2 [18], ISO 3183 [19]. Более точные требования для конкретных условий эксплуатации формулируются в межведомственной инструкции по применению стальных труб в газовой и

нефтяной промышленности. На основе этих рекомендаций металлургическими предприятиями согласовываются технические условия (ТУ) на поставку толстолистового проката для трубной заготовки (штрипса) [14].

По [15] некоторые требования к трубному металлу приведены в таблицах 1.1, 1.2:

Таблица 1.1 - Нормативные значения характеристик механических свойств для основного металла труб категорий прочности К60 и К65 [15]

Категория прочности Временное сопротивление ав Н/мм2 Условный предел те^чести от, Н/мм , не менее От / Ов, не более Относительное удлинение, 55%

К60 590 - 710 485 0,90 - 0,92 18 - 20

К65 640 - 760 555 0,90 - 0,92 16 - 18

Таблица 1.2 - Нормы загрязненности стали неметаллическими включениями для основного металла труб категорий прочности К60 и К65 [15]

Типы включений По среднему баллу По максимальному баллу

Сульфиды 1,5 4,0

Оксиды строчечные 2,5 4,0

точечные 2,5 4,0

Силикаты хрупкие 2,5 4,0

пластичные 2,5 4,0

недеформируемые 2,5 4,0

Перечисленные требования могут быть обеспечены выбором оптимального химического состава трубных марок сталей, высоким уровнем технологий ее выплавки, внепечной обработки, разливки, прокатки и термообработки, а также оптимальным сочетанием сварочных материалов, современным технологическим оборудованием формовки, сварки и контроля труб и их термической обработкой [11].

1.2. Современный подход к созданию низколегированных

трубных сталей

Развитие трубных сталей и технологии их производства - это история использования металловедческих идей с учетом постоянно повышающихся требований к продукту [20]. Этапы развития легирования и технологического процесса сталей описаны в работах [21; 22; 25], а схема влияния основных факторов на структуру и свойства трубных сталей представлена на рисунке 1.1.

Общая тенденция развития производства трубных сталей связана с измельчением действительного зерна с 8 мкм в 1970 г. для стали категории прочности К56 до 1-2 мкм для стали класса прочности К70 и более. Традиционная низкотемпературная контролируемая прокатка (КП) позволяет получать мелкозернистую структуру (размер зерна феррита до 4-5 мкм) в стали 10Г2ФБ. Измельчение зерна является единственным механизмом, повышающим одновременно прочность и хладостойкость металла [23].

На сегодняшний день в литературе достаточно широко освещены и четко определены основные направления развития трубных сталей [24; 25; 26].

Согласно авторам работ [27; 28] можно сформулировать следующие металловедческие принципы создания низколегированных трубных сталей:

- измельчение зерна, как основной механизм упрочнения в сочетании с дисперсионным и дислокационным упрочнением вместо упрочнения путем увеличения содержания углерода;

- снижение содержания углерода, что улучшает вязкость, свариваемость; уменьшение доли перлита в структуре. В стандартных сталях категории прочности К60 оно обычно составляет 0,07 %. При таком количестве углерода можно избежать перитектической реакции в процессе затвердевания, что сдерживает появление сегрегационной неоднородности, подавляет развитие поверхностных трещин и способствует улучшению вязкости в зоне термического влияния после сварки;

- легирование марганцем в количестве не более 1-1,5 % для сталей с ферритно-перлитной структурой и не более 1,5-1,9 % для сталей с ферритно-бейнитной структурой;

- минимизация количества неметаллических включений (оксидов, сульфидов) в стали путем проведения десульфурации передельного чугуна и ковшевой обработки металла;

- применение термомеханической прокатки с ускоренным охлаждением для максимального измельчения зерна;

- переход от традиционной ферритно-перлитной к ферритно-бейнитной и бейнитной структурам в зависимости от требуемого уровня прочности стали. Эффективным способом упрочнения является использование мартенситно-аустенитной (М/А) структурной составляющей;

- микролегирование (ЫЪ, V, Т^;

Рисунок 1.1 — Схема влияния основных факторов на структуру и свойства

трубных сталей [22]

Прогресс в разработке сталей сопровождается совершенствованием металлургической технологии на всех переделах, что привело к созданию комплексной технологической цепочки производства высококачественной стали и проката, показанной в работах [29; 30; 31].

Наиболее предпочтительной системой получения металлопроката для производства одношовных труб большого диаметра является производство толстого листа. В общем виде эту технологическую систему иллюстрирует рисунок 1.2 [32].

Рисунок 1.2 - Технологическая система МНЛЗ-ТЛС: 1-сталеразливочный ковш; 2 - промежуточный ковш; 3 - кристаллизатор; 4 - зона вторичного охлаждения; 5 - поддерживающие ролики; 6 - тянущие валки; 7 - печи с шагающими балками; 8 - гидросбив окалины; 9 - универсальная клеть с вертикальными и горизонтальными валками; 10 - поворотные столы; 11 - машина предварительной правки; 12 - спрейерное охлаждение; 13 - ламинарное охлаждение; 14 - машина горячей правки; 15 - участок противофлокенной обработки; 16 - холодильник; 17

установка УЗК; 18 - концевые ножницы; 19 - продольные и кромкообрезные ножницы; 20 - делительные ножницы; 21 - участок термообработки; 22 - машина

холодной правки [32].

1.3. Роль легирующих элементов в формировании конечной структуры

низколегированных трубных сталей

Постоянно меняющиеся требования заказчиков к готовой продукции способствовали развитию схем легирования трубных сталей с учетом стоимостного фактора и существующих технологий производства. Стремление повысить ударную вязкость в условиях низких температур и использовать механизированную сварку в полевых условиях стимулировали снижение углеродного эквивалента (Сэ) (формула 1.1), по которому оценивается свариваемость металла и устойчивость против растрескивания при сварке (Рст^ (формула 1.2), что в свою очередь, ограничило содержание легирующих элементов в сталях, например по углероду (не выше 0,08 %, желательно 0,05 %) [33]. Расчет значений эквивалентов углерода проводят по следующим формулам [14]

где С, Мп, Сг, Мо, V, Си, М, Si, В - массовые доли соответственно углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, меди, никеля, кремния и бора в процентах.

Для низколегированных трубных сталей категории прочности К60 и К65 углеродный эквивалент Сэ и параметр стойкости против растрескивания Рст должны быть не более 0,43 % и 0,24 % соответственно.

По [34] снижение содержания углерода имеет двойной положительный эффект:

- уменьшает интервал температур кристаллизации;

- расширяет интервал температур существования 5 - феррита, т. е. способствует интенсивной гомогенизации (выравнивание химического состава за счет диффузии для уменьшения дендритной ликвации) в твердом состоянии при высо-

СЕ™ = C+Mn/6+(Cг+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15,

(1.1)

СЕРст = С +Si/30+(Mn+Cu+Cг)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B,

(1.2)

ких температурах, поскольку коэффициент диффузии в феррите примерно в 100 раз выше, чем в аустените. Снижение содержания углерода уменьшает коэффициент сегрегации (локальная обогащенная область) одного из основных элементов -марганца. Это особенно характерно для сталей, полученных непрерывной разливкой, в которых степень сегрегации в центре особенно велика. Локальное обогащение марганцем вызывает локальное снижение температуры у^-а -превращения. Последние порции превращенного аустенита естественно обогащены углеродом, что приводит к образованию полосчатой ферритно - перлитной микроструктуры или аустенитно - мартенситных составляющих. Эти локальные участки повышенной прочности и пониженной пластичности оказывают вредное влияние, способствуя слиянию водородных трещин или действуя как зародыши трещин [34].

В работе [35] также отмечено, что низкое содержание углерода благоприятно для повышения хладостойкости, однако снижает прочностные характеристики (ат, ав) и степень упрочнения стали (ат/ав). Так, в области температур завершения ускоренного охлаждения 600-500°С при снижении углерода с 0,08 до 0,05% по-

разному изменяются величины ат и ав. Если снижение предела текучести состав-

2 2 ляет 20 Н/мм , то временное сопротивление снижается на 30 Н/мм , в результате

повышается степень упрочнения, что может вывести прокат за требования стандарта [35].

Исходная схема легирования сталей для магистральных трубопроводов по стандарту API основана на снижении содержания углерода в присутствии марганца и кремния. Подобный подход применяется для сталей низкопрочных категорий Х42. Для сталей категорий API Х52 - Х70 используются добавки одного или двух микролегирующих элементов в количестве не более 0,065% каждого, наряду с малыми количествами различных твердорастворных упрочнителей (медь, никель, хром) - в зависимости от толщины штрипса и мощности прокатного стана. Основным микролегирующим элементом в трубных сталях API является ниобий, а ванадий вводится в тех случаях, когда нужна дополнительная прочность. При использовании базовой схемы С-Mn-Si в сочетании с микролегирова-

нием ферритно-перлитная микроструктура получается независимо от технологии прокатки. Подобный подход к легированию и микроструктуре, как правило, обеспечивает минимальную себестоимость производства [33].

Схемы легирования для сталей API повышенной прочности от API Х70 и выше, также включает в себя базу С-Mn-Si с микролегированием ниобием и небольшие количества твердорастворных упрочнителей (медь, никель, хром - как по отдельности, так и в различных сочетаниях, с максимальным суммарным содержанием порядка 0,6 %), а также молибден (примерно до 0,3 %) [33].

Для производства стали категорий прочности API Х100 и Х120 используются большие количества твердорастворных упрочнителей (Mn, Cu, Ni, Cr, Mo), а также добавки бора. При вводе этих добавок в структуре образуются другие разновидности бейнита и небольшое количество мартенсита, что способствует ухудшению ее свариваемости и повышению материальных затрат. [33; 36].

Ванадий, ниобий и титан наиболее эффективны как микродобавки в стали, воздействуя на микроструктуру как через твердорастворный эффект, так и путем формирования нитридов и карбидов. Так как произведение растворимости и физические свойства этих элементов различны, то существуют характерные отличия, которые приводят к тому, что каждый из рассматриваемых элементов имеет специфические достоинства [34].

Ниобий в различных формах его присутствия (в твердом растворе аустенита или феррита, в виде частиц фазы NbC) оказывает благоприятное влияние на все процессы структурообразования при термомеханической прокатке стали. Микролегирование 0,02 % Nb способствует повышению временного сопротивления разрыву на 100 МПа, что эквивалентно легированию марганцем в количестве 3 %. Ниобий имеет максимальный эффект торможения рекристаллизации и измельчения зерна аустенита, формирования бейнитной структуры, измельчения зерна феррита и эффект дисперсионного твердения. Добавки Nb до 0,03 - 0,04 % повышают предел текучести и временное сопротивление разрыву стали. [14; 37]. Влияние добавок карбонитридообразующих элементов на размер аустенитного

зерна представлено на рисунке 1.3 (а); влияние ниобия на прочностные характеристики низколегированных сталей показано на рисунке 1.3 (б) [37; 38].

Цель добавления ванадия в низколегированную сталь сходна с ниобием -измельчение ферритного зерна и выделение дисперсной фазы. Однако, ванадий и ниобий не взаимозаменяемы по причине различной растворимости их соединений в аустените и противоположны по влиянию на рекристаллизацию и совместимость с азотом. Известно, что ванадий имеет высокий потенциал выделения упрочняющих фаз, позволяющий существенно повысить прочность после горячей или контролируемой прокатки [39]. В работе [40] отмечено, что для сталей категории прочности К60 микролегирование ванадием 0,10 % и азотом 0,020 % позволяет обеспечить одновременно высокие показатели прочности (ав > 600 Н/мм , ат > 520 Н/мм ) и пластичности (55 > 28 %) рулонного проката толщиной 8 мм.

оЕ. ОтМПа

600

500

400

300

-'ОБ / У

/ у1 /

/ у / / у // у/ / ат

/ / > У

- 7 Г'

' /V

Л

и

- /)

I

ч

/ 1 «

0,04 0,08 0,12 %(масс.)

а

1050 1100 1150 1200 Температура аустенизации, "С

'' б

Рисунок 1.3 - Зависимость прочностных характеристик от содержания ниобия в сталях с различным количеством углерода: сплошные линии -0,18 % С, штриховые линии - 0,08 % С (а) [37] и влияние добавок карбонитридо-образующих элементов на рост аустенитного зерна при нагреве (б) [38]

Азот, ввиду большого сродства к ванадию, хорошо связывается с ним в нитриды, а также характеризуется хорошей растворимостью в феррите. Характеризуясь высокой дисперсностью, что объясняется относительно низкими температурными выделениями, частицы У(С^) эффективно упрочняют сталь по меха-

низму дисперсионного упрочнения. В случае присутствия VN или V(C,N) в ау-стените до начала превращения в феррит частицы могут действовать как места зарождения феррита, потенциально приводя к измельчению зерна [39; 41].

Титан формирует нитриды, которые стабильны при высоких температурах в аустенитной области и позволяют контролировать размер зерна аустенита при температуре нагрева перед горячей деформацией и в зоне термического влияния при сварке. Связывание свободного азота оказывает положительное влияние на вязкость стали. При этом содержание титана в сталях с обычным содержанием азота не должно превышать 0,03 %; стехиометрическое соотношение титана к азоту Т = 3^ [14; 34].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кожевникова Елена Васильевна, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шабалов, И.П. Стали для труб и строительных конструкций с повышенными эксплуатационными свойствами / И.П. Шабалов, Ю.Д. Морозов, Л.И. Эфрон. - М.: Металлургиздат, 2003. - 520 с.

2. Проекты большого диаметра [электронный ресурс] // YourTube Technology Motion Knowledge. - 2015. - № 2 (21) июль. - Режим доступа: https ://www. tmk-group. ru/media_ru/corporate_media/ 108/yt2_21. pdf

3. Дебют на Ковыкте [электронный ресурс] // YourTube Technology Motion Knowledge. - 2019. - № 3 (37) сентябрь. - Режим доступа: https: // www.tmk-group.ru/media_ru/corporate_media/108/yt3_37.pdf

4. Худшие времена на рынке труб большого диаметра позади [электронный ресурс] // Ведомости. - 2019. - № 3 март. - Режим доступа: https://www.vedomosti.ru/business/articles/2019/03/19/796801-pik-padeniya-proiden

5. Столяров, В. И. Современное состояние и перспективы технологии производства газонефтепроводных труб большого диаметра для трубопроводов на давление 9,8 Мпа / В. И. Столяров, И.Ю. Пышминцев, И.И. Лубе // Международный семинар Современные стали для газонефтепроводных труб, проблемы и перспективы / Сб. докладов. - М.: Металлургиздат, 2006. - С.46-50.

6. Настич, С.Ю. Микроструктура и свойства современных высокопрочных трубных сталей после термомеханической обработки / С.Ю. Настич, М.Ю. Матросов, Ю.Д. Морозов // Тр. XXI международной научно-технической конференции ТРУБЫ - 2014: сб. тр. (Челябинск. 15-18 сентября 2014). - Челябинск: РосНИТИ. 2014. Ч. 1. - С. 148-160.

7. Денисов, С.В. Особенности разработки уникальной технологии производства на стане 5000 ОАО «ММК» толстолистового проката для труб, рассчитанных на эксплуатацию в сложных геолого-климатических условиях / С.В. Денисов, П.А.Стеканов, Д.Г. Набатчиков // Тр. XIX международной научно-технической конференции ТРУБЫ - 2011: сб. тр. (Челябинск. 27-28 сентября 2012). - Челябинск: РосНИТИ. 2012. Ч. 1. - С. 144-147.

8. Цветков, Д.С. Влияние структурных несовершенств НЛЗ на свойства высокопрочного трубного штрипса / Д.С. Цветков, А.М. Корчагин, С.Д. Попов [и др.] // Тр. XIX международной научно-технической конференции ТРУБЫ - 2011: сб. тр. (Челябинск. 27-28 сентября 2012). - Челябинск: РосНИТИ. 2012. Ч. 1. - С. 219-226.

9. Шабалов, И.П. О некоторых требования к современным сталям для магистральных трубопроводов / И.П. Шабалов, Е.К. Шафигин, П.Д. Одесский // Сталь. - 2010. - №12. - С. 54-60.

10. Шабалов, И.П. О требованиях к микроструктуре и трещиностойкости стали газопроводных труб большого / И.П. Шабалов, М. В. Лихачев, П.Д. Одесский // Сталь. - 2012. - №3. - С. 53-55.

11. Коликов, А.П. Актуальные проблемы трубного производства / А.П. Коликов, Ф.Д. Нуриахмеров // Сталь. - 2001. - №1. - С. 23-29.

12. Матросов Ю.И. Разработка высокопрочных низколегированных трубных сталей, стойких к разрушению в сероводородсодержащих средах Ю.И. Матросов, А.А. Холодный // Сборник тезисов научно-технического семинара «Берн-штейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов». - М: НИТУ «МИСиС». - 2014. - С. 6-7.

13. Кожевникова Е.В. Микроструктура коррозионностойкой стали типа 13ХФА / Е.В. Кожевникова, А.В. Шмаков, В.Н. Дегтярев [и др.] // Сборник тезисов научно-технического семинара «Бернштейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов». - М: НИТУ «МИСиС». - 2014. - С. 105.

14. Салганик, В.М. Анализ и синтез экономнолегированных сталей для топливноэнергетического комплекса / В.М. Салганик, С В Денисо, С В Стеканов [и др.] - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. - 207 с.

15. СТО Газпром 2-4.1-713-2013 Технические требования к трубам и соединительным деталям.

16. СП 101-34-96 Свод правил по выбору труб для сооружений магистральных газопроводов - М.: Москва, 1996. - 51 с.

17. API Spécification 5L. Трубы для трубопроводов. Технические условия // American Petroleum Institute. 2008.

18. EN 10208-2. Steel pipes for pipelines for combustible fluids // Technical delivery conditions. 1996 - 08.

19. ISO 3183 Международный стандарт. Промышленность нефтяная и газовая. Стальные трубы для трубопроводов. Технические условия поставки. Часть 3. Трубы класса требований С. 1999. Дата регистрации 30. 09. 2004.

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

21. Таке, К.Х. Последние достижения в области сталей для толстого листа / К.Х. Таке, Ф. Швинн // Черные металлы. - 2006. - № 3. - С. 79-84.

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

23. Морозов, Ю.Д. Стали для труб магистральных трубопроводов: состояние и тенденции развития / Ю.Д. Морозов, Л.И. Эфрон // Металлург. - 2006. - №5. - С. 53-57.

24. Калачев, И.Ф. Требования современных технологий нефтяной отрасли к трубной продукции / И. Ф. Калачев // Тр. XIX международной научно-технической конференции ТРУБЫ - 2011: сб. тр. (Челябинск. 27-28 сентября 2014). - РосНИТИ. 2012. Ч. 1. - С. 56-58.

25. Шапкина, Е.В. (Кожевникова Е.В.) Марки сталей и технологии производства подката для производства труб / Е.В. Шапкина (Е.В. Кожевникова), В.Н. Дегтярев // Сборник научных трудов «Фазовые и структурные превращения в сталях». Под ред. В.Н. Урцева. - Магнитогорск. - 2008. - Вып. 5. - С. 542-554.

26. Де Ардо, А. Дж. Металлургия высокопрочных трубопроводных сталей / А. Дж. Де Ардо // Современные тенденции разработки и производства сталей и труб для магистральных газонефтепроводов. Сб. докладов. - М.: Металлургиздат, 2009. - С. 24-29.

27. Хлусова, Е. И. Перспективы применения и разработки высокопрочных трубных сталей / Е. И. Хлусова, А.В. Ильин, В.В. Орлов // Тр. XIX международной научно-технической конференции ТРУБЫ -2011: сб. тр. (Челябинск. 27-28 сентября 2014). - РосНИТИ. 2012. Ч. 1. - С. 148-155.

28. Горынин, И.В. Принципы легирования, фазовые превращения, структура и свойства хладостойких свариваемых судостроительных сталей / И.В. Горынин, В.В. Рыбин, В.А. Малышевский [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2007. - №1. - С. 9-15.

29. Коновалов, Ю.В. Настоящее и будущее агрегатов для производства горячекатаных листов и полос. Сообщение 1. Толстолистовые реверсивные станы / Ю.В. Коновалов, Е.А. Руденко // Производство проката. - 2008. - № 2. - С. 8-14.

30. Коновалов, Ю.В. Настоящее и будущее литейно-прокатных агрегатов. Сообщение 3. Производство горячекатаных полос и листов / Ю.В. Коновалов // Производство проката. - 2009. - № 11. - С. 8-42.

31. Полухин, П.И. Прокатка толстых листов / П.И. Полухин, В.М. Клименко В.П. Полухин [и др.] - М.: Металлургия, 1984. - 288 с.

32. Шмаков, А.В. Разработка эффективной технологии контролируемой толстолистовой прокатки трубных сталей повышенных категорий прочности на основе моделирования температурных условий процесса: дис. канд. техн. наук: 05.16.05. / Шмаков Антон Владимирович. - Магнитогорск, 2011. - 156 с.

33. Столхейм, Дуглас Дж. Современные схемы легирования и практика производства высокопрочных сталей для магистральных нефтегазопроводов. Часть 2. / Дуглас Дж. Столхейм // Металлург. - 2013. - № 11. - С. 53-66.

34. Хайстеркамп, Ф. Ниобийсодержащие низколегированные стали / Ф.Хайстеркамп, К. Хулка, Ю. И. Матросов [и др.] - М. : СП Интермет Инжиниринг, 1992. - 94 с.

35. Морозов, Ю.Д. Высокопрочные трубные стали нового поколения с феррито-бейнитной структурой / Ю.Д. Морозов, М.Ю. Матросов, С.Ю. Настич // Металлург. - 2008. - № 8. - С. 39-43.

36. Столхейм, Дуглас Дж. Современные схемы легирования и практика производства высокопрочных сталей для магистральных нефтегазопроводов. Часть 1. / Дуглас Дж. Столхейм // Металлург. - 2013. - № 12. - С. 58-62.

37. Александров, С.В. Влияние марганца и ниобия на свойства низколегированных сталей / С.В. Александров, К. Хулка, А.М. Степашин [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2005. - № 11 - С. 17-21.

38. Матросов Ю.И. Стали для труб магистральных трубопроводов / Ю.И. Матросов, Д.. Литвинов, С.А. Голованенко // М.: Металлургия, 1989. - 288 с.

39. Корчинский, М. Передовые металлические конструкционные материалы и новая роль микролегированных сталей / М. Корчинский // Сталь. - 2005.

- № 6 - С. 124-130.

40. Науменко, В.В. Влияние ванадия и азота на формирование структуры и свойств рулонного проката классов прочности К60 (Х70) / В.В. Науменко, О.А. Багмет // Сталь. - 2017. - № 5 - С. 50-55.

41. Голи - Оглу, Е.А. Производство проката толщиной до 150 мм из конструкционной стали, микролегированной ванадием / Е.А. Голи - Оглу // Сталь. -2015. - № 8 - С. 55-61.

42. Морозов, Ю.Д. Исследование влияния композиции химического состава на комплекс механических свойств и микроструктуру листового проката класса прочности К65 (Х80) / Ю.Д. Морозов, А.А. Науменко // Металлург. - 2009.

- № 11 - С. 51-55.

43. Синельников, В.А. О типах МНЛЗ и качестве непрерывнолитых слябов для производства проката особо ответственного назначения / В.А. Синельников, В.Я. Генкин, А.В. Лейтес // Бюллетень «Черная металлургия». - 2006. №2 -С. 34-39.

44. Казаков, А. А. Исследование литой структуры промышленного сляба с фер-ритно-перлитной структурой / А.А. Казаков, О.В. Пахомова, Е.И. Казаков // Черные металлы. - 2012. - № 11 - С. 9-15.

45. Дубовенко, И.П. Физические основы кристаллизации непрерывноот-ливаемого слитка и пути дальнейшего развития непрерывной разливки / И.П. Ду-

бовенко, Д.А. Дюдкин, Ю.П. Семенцов [и др.] // Металлургические методы повышения качества стали. - М.: Наука, 1979. - С. 181-184.

46. Романцев, Б.А. Трубное производство: учебник / Б.А. Романцев, А.В. Гонча-рук, Н.М. Вивилкин [и др.] - 2 - е изд., испр. и доп. - М. : Изд. Дом МИСиС, 2011. - 970 с.

47. Смирнов, А.Н.. Затвердевание металлического расплава при внешних воздействиях / А.Н. Смирнов, В.Л. Пилюшенко, С.В. Момот [и др.] - Д. : издательство «ВИК», 2002. - 169 с.

48. Ковалев, А.И. Особенности изменения структуры по сечению листового проката из высокопрочных штрипсовых сталей / А.И. Ковалев, Д.Л. Вайн-штейн, А.Ю. Рашковский [и др.] // Металлург. - 2011. - № 1 - С. 61-68.

49. Миньхиань, Ду. Влияние микроструктуры и сегрегации элементов на ударную вязкость высокопрочной низкоуглеродистой бейнитной стали / Ду Миньхиань, Пен Хуахиа, Тянь Хунбинь [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2016. - № 3 - С. 13-16.

50. Левченко, Г.В. Наследственное влияние дендритной кристаллизации на структуру и свойства непрерывнолитой трубной заготовки / Г.В. Левченко, А.Ю. Борисенко, М.С. Завгородный [и др.] // Сталь. - 2017. - № 1 - С. 13-18.

51. Соснин В.В. Характер распределения карбонитридов ниобия и титана в непрерывнолитых микролегированных сталях / Соснин В.В., Лонгинов А.М., Баранцева И.В. [и др.] // Сталь. - 2010. - № 6 - С. 91-95.

52. Рингинен, Д.А. Эволюция зеренной структуры аустенита и выделений микролегирующих элементов при нагреве под прокатку стали класса прочности К65 (Х80) / Д.А. Рингенен, А.В. Частухин, Г.Е. Хадеев [и др.] // Металлург. -2013. - № 11 - С. 67-74.

53. Вайнгард, У. Введение в физику кристаллизации металлов - М.: Мир, 1967. - 172 с.

54. Ботников, С.А. Современный атлас дефектов непрерывнолитой заготовки и причины возникновения прорывов кристаллизующейся корочки металла. Издание второе. - Волгоград, 2011. - 97 с.

55. Мошкунов, В.В. Снижение осевой химической неоднородности трубной стали в результате мягкого обжатия непрерывнолитого сляба / В.В Мошкунов, А.М. Столяров, А.С. Казаков // Вестник Магнитогорского государственного университета им. Г.И. Носова. - 2012. - №29 (380) - С. 24-25.

56. Казаков, А.А. Природа дефектов горячекатаного листа из трубных марок стали. Часть 1. Дефекты, имеющие сталеплавильную природу / А.А. Казаков, П.В. Ковалев, Л.С. Чигинцев [и др.] // Черные металлы. - 2007. - № 11 - С. 8-15.

57. Кожевникова Е.В. Исследование структуры поверхностных дефектов труб горячей прокатки / Е.В. Кожевникова, В.Н. Урцев, В.Н. Дегтярев [и др.] // Сборник тезисов научно-технического семинара «Бернштейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов». - М: НИТУ «МИСиС». - 2016. - С. 134.

58. Mostafa, Omar El-Bealy. Macrosegregation Quality Criteria and Mechanical Soft Reduction for Central Quality Problems in Continuous Casting of Steel / Omar El-Bealy Mostafa // Materials Sciences and Applications. - 2014. - № 5 - С. 724-744.

59. Гееркенс, Х. Концепция установок непрерывного литья слябов для производства труб и толстых листов / Х. Гееркенс, А. Вейер, М. Беккер [и др.] // Черные металлы. - 2009. - № 4 - С. 39-47.

60. Столяров, А.М. Рациональные параметры мягкого обжатия непрерыв-нолитых слябов из трубной стали / А.М. Столяров, В.В. Мошкунов, А.С. Казаков [и др.] // Сталь. - 2014. - № 4 - С. 14-17.

61. Ходник, Р. Производство слябов толщиной 355 мм для изготовления толстых листов для нефтегазовой промышленности / Р. Ходник, Х. Фюрст, П. Пеннершторфер [и др.] // Черные металлы. - 2009. - № 3 - С. 30-35.

62. Мошкунов, В.В. Сущность метода мягкого обжатия слябовой непрерывно-литой заготовки / В.В. Мошкунов, А.М. Столяров // Теория и технология металлургического производства. - 2012. - С. 59-65.

63. Белый, А..П. Центральная сегрегационная неоднородность в непрерывноли-тых листовых заготовках и толстолистовом прокате / А.П. Белый, О.Б. Исаев, Ю.И. Матросов [и др.] - М.: Металлургиздат, 2005. - 136 с.

64. Бернштейн, М.Л. Металловедение и термическая обработка стали: Справ. изд. в 3-х т. Том 1. Методы испытаний и исследования под ред. М.Л. Бер-штейна, А.Г. Рахштадта - М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

65. Казаков, А.А. Структура как основа системы качества в трубном производстве / А.А. Казаков, Д.В. Киселев, О.В. Пахомова // Заготовительные производства в машиностроении. - 2012. - №10 - С. 40-48.

66. GB/T 13298 - 2015. Inspection methods of microstructure for metals. -Китай, 2015

67. Казаков, А.А. Методика оценки ликвационной полосы листового проката / А.А. Казаков, Л.С. Чигинцев, Е.И. Казакова // Черные металлы. - 2009. -№12 - С. 17 - 22.

68. Nieto, P.A. New Predictive Model of Centerline Segregation in Continuous Cast Steels Slabs by Using Multivariate Adaptive Regression Splines Approach / P.A. Nieto, V. Suarez, J. Anton // Materials. - 2015. Vol. 8 №6 - P. 356217 - 3583.

69. Чанг - Хи, И. Система оперативного планирования осевой зоны слябов для производства толстых листов: пер. с англ. / И. Чанг-хи, В. Ионг-Мок // Новости черной металлургии за рубежом. - 2009. - №5 - С. 40-41.

70. ОСТ 14-4-73. Сталь. Метод контроля макроструктуры литой заготовки (слитка), полученного методом непрерывной разливки. - М.: Государственный комитет стандартов, 1973. - 15 с.

71. ГОСТ Р 58228-2018 Заготовка стальная непрерывнолитая. Методы контроля и оценки макроструктуры. - М.: Стандартинформ, 2018. - 50 с.

72. Гольдштейн, М.И. Дисперсионное упрочнение конструкционных сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1975. - № 11 - С. 50 -58.

73. Бернштейн, М.Л. Структура деформированных металлов / М.Л. Бернштейн - М.: Металлургия, 1977. - 432 с.

74. Гольдштейн, М.И. Упрочнение малоуглеродистых сталей / М.И. Гольдштейн, А.А. Емельянов, И.Ю. Пышминцев // Сталь. - 1996. - № 6 - С. 53-58.

75. Счастливцев, В.М. Основные структурные факторы упрочнения низкоуглеродистых низколегиованных трубных сталей после контролируемой прокатки / В.М. Счастливцев, И.Л. Яковлева [и др.] //Металловедение и термическая обработка металлов. - 2009. - № 1 - С. 41 - -45.

76. Гольдштейн, М.И. Специальные стали / М.И. Гольдштейн, С.В. Грачёв, Ю.Г. Векслер - М.: Металлургия, 1985. - 408 с.

77. Эфрон, Л.И. Влияние температурных режимов контролируемой прокатки на структурное состояние горячедеформированного аустенита и свойства низкоуглеродистой микролегированной стали / Л.И. Эфрон, Ю.Д. Морозов, Е.А. Голи-Оглу // Сталь. - 2012. - № 5 - С. 60-65.

78. Матросов, М.Ю. Имитация процессов структурообразования в трубных сталях при контролируемой прокатке с ускоренным охлаждением / М.Ю. Матросов, А.А. Кичкина, А.А. Ефимов [и др.] // Металлург. - 2007. - № 7 - С. 52-58.

79. Шапкина, Е.В. (Кожевникова Е.В.) Влияние условий охлаждения на структуру и свойства трубных сталей / Е.В. Шапкина (Е.В. Кожевникова), А.Н. Завалищин // Сборник научных трудов Х1Х международной научно-технической Уральской школы металловедов - термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов», посвященная 100-летию со дня рождения академика В.Д. Садовского. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ. - 2008. - С. 103.

80. Кожевникова, Е.В. Исследование влияния скоростей охлаждения на структуру трубных сталей / Е.В. Кожевникова, С.В. Денисов, А.Н. Завалищин, // Сборник научных трудов «Фазовые и структурные превращения в сталях». Под ред. В.Н. Урцева. - Магнитогорск. - 2010. - Вып. 6 - С. 387-392.

81. Шабалов, И. П. Ресурсосберегающие технологии производства толстолистового проката с повышенными потребительскими свойствами / И. П. Ша-балов, З.К. Шафигин, А.Н. Муратов - М.: Металлургиздат, 2007. - 352 с.

82. Голи-Оглу, Е.А. Повышение эффективности термомеханической обработки микролегированных трубных сталей / Е.А. Голи-Оглу Л.И. Эфрон, Ю.Д. Морозов // Сталь. - 2013. - № 2 - С. 52-57.

83. Скороходов, В.Н. Строительная сталь / В.Н.Скороходов, П.Д.Одесский, А.В. Рудченко - М.: Металлургиздат, 2002. - 624 с.

84. Матросов, Ю. И. Контролируемая прокатка - многостадийный процесс ТМО низколегированных сталей / Ю. И. Матросов // Сталь. - 1985. - № 2 -С. 75-80.

85. Liang, Xiaojun. Therrmomichanical controlled processing of high-strength steels plate: a new view of toughness based on modern metallography / Xiaojun Liang, Mingjian Hua, A.J.DeArdo // Тр. XXI международной научно-технической конференции ТРУБЫ -2014: сб. тр. (Челябинск. 15-18 сентября 2014). - РосНИТИ. 2014. Ч. 1. - С. 55-60.

86. Хлусова, Е.И. Влияние химического состава, термической и деформационной обработок на размер аустенитного зерна в низкоуглеродистой стали / Е.И. Хлусова, А.А. Круглова, В.В. Орлов, // МиТОМ. - 2007. - № 12 - С. 3 - 8.

87. Круглова, А.А. Усовершенствование химического состава и технологических режимов производства штрипса К65 - К70 (Х80 - Х90) на базе имитационного моделирования / А.А. Круглова, В.В. Орлов, О.В. Сыч [и др.] // Металлург. - 2013 - № 2 - С. 50-58.

88. Матросов, М.Ю. Исследование микроструктуры микролегированной ниобием трубной стали после различных режимов контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением / М.Ю. Матросов, Л.Ю. Эфрон, Л.Ю. Кичкина [и др.] // МиТОМ. - 2008. - № 3 - С. 44 - 49.

89. Голи-Оглу, Е.А. Неравномерность механических свойств толстолистового проката после контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением / Е.А. Голи-Оглу, Л.И. Эфрон // Металлург. - 2013 - № 1 - С. 58 - 64.

90. Сыч, О.В. Особенности формирования структуры и свойств стали 10Г2ФБ после горячей пластической деформации / О.В. Сыч, А.А. Круглова, Е.А. Хлусова [и др.] // Сталь. - 2013. - № 1 - С. 56 - 62.

91. Кожевникова Е.В. Влияние температурного режима прокатки на структуру НЛС и механические свойства проката из низкоуглеродистых микролегированных сталей / Е.В. Кожевникова, М.В. Ефремова, И.В. Макаренко

[и др.] // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 72-й межрегиональной научно-технической конференции. Под ред. В.М. Колокольцева. - Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова. - 2014. - Т. 1. - С. 165 - 168.

92. Матросов, М.Ю. Особенности и классификация структур низкоуглеродистых низколегированных высокопрочных трубных / М.Ю. Матросов, И.В. Лясоцкий, А.А. Кичкина [и др.] // Сталь. - 2012. - № 1 - С. 65-74.

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

94. Счастливцев, В.М. Особенности структуры бейнита в низкоуглеродистых свариваемых сталях после термомеханической обработки / В.М. Счастливцев, И.Л. Яковлева, Е.И. Хлусова // Вопросы материаловедения. - 2009. - № 3 (59) - С. 26-37.

95. Счастливцев, В.М. Микроструктура и свойства низкоуглеродистой свариваемой стали после термомеханического упрочнения / В.М. Счастливцев, Т.И. Табатчикова, И.Л. Яковлева [и др.] // Физика металлов и металловедение. -2012. - № 7. Том 113, номер 5 - С.507 - 516.

96. Пышминцев, И. Ю. Свойства низкоуглеродистых сталей, содержащих в структуре бейнит / И.Ю. Пышминцев, А.Н. Борякова, М.А. Смирнов [и др.] // Металлург. - 2009. - № 12 - С. 45-50.

97. Хлусова, Е. И. Исследование влияния технологии производства и уровня легирования высокопрочных сталей на их способность к холодной деформации / Хлусова Е. И., В.В. Рябов // Сталь. - 2013. - № 4 - С. 63-66.

98. Круглова, А.А. Влияние термомеханической обработки штрипсовой стали класса прочности К60 на ее характеристики / А.А. Круглова, В.В. Орлов, Е.А. Хлусова [и др.] // Металлург. - 2007. - № 2 - С. 60 - 63.

99. Кичкина, А.А. Влияние структурной анизотропии ферритно-бейнитной трубной стали на механические свойства при испытаниях на растяже-

ние и ударный изгиб / А.А. Кичкина, Л.И. Эфрон, М.Б. Клюквин [и др.] // Металлург. - 2010.- № 12 - С. 33-39.

100. Хлусова, Е.А. Влияние отпуска на изменение структуры и свойств высокопрочной штрипсовой стали категорий прочности Х90-Х100 после термомеханической обработки / Е.А. Хлусова, В.В. Орлов, Г.Д. Мотовилина [и др.] // Металлург. - 2010. - № 11 - С. 68-73.

101. Настич, С. Ю. Выделение избыточных карбонитридных фаз в рулонном и листовом прокате из микролегированной стали при различных вариантах охлаждения / С.Ю. Настич, Е.В. Шульга, И.В. Лясоцкий [и др.] // Сталь. - 2011. -№ 12 - С. 48-54.

102. Настич, С. Ю. Структурообразование и выделение наноразмерных в частиц стали Х70 при смотке ихлаждении рулонов / С.Ю. Настич, Н.В. Филатов, Ю.Д. Морозов [и др.] // Сталь. - 2009. - № 9 - С. 82-87.

103. Ян, Х. Л. Исследование роста аустенитного зерна в стали, микролегированной Ti и №> / Х. Л. Ян, Г. Сюй, Л. Ван [и др.] // МиТОМ. - 2017. - № 1 - С. 7-12.

104. Гольдштейн, М.И. Дисперсионное упрочнение стали / М.И. Гольд-штейн, В.М. Фарбер - М.: Металлурия, 1979. - 208 с.

105. Сазонов Ю.Б. Разработка режимов термической обработки для получения мелкозернистой структуры / Ю.Б. Сазонов, А.А. Комиссаров, Ю.В. Смирнов [и др.] // МиТОМ. - 2009. - № 5 - С. 24-31.

106. Круглова, А.А. Изменение структуры и твердости низколегированной стали 05ГФБ при высокотемпературном отпуске после закалки или термомеханической обработки / А.А. Круглова, В.В. Орлов, Е.А. Хлусова // МиТОМ. - 2011. -№ 11 - С. 36-41.

107. Матросов, М.Ю. Влияние термической обработки на механические свойства и структуру высокопрочных трубных сталей с ферритно-бейнитной структурой. Часть I / М.Ю. Матросов, О.П. Таланов, И.В. Лясоцкий [и др.] // Металлург. - 2011. - № 7 - С.54-58.

108. Матросов, М.Ю. Влияние термической обработки на механические свойства и структуру высокопрочных трубных сталей с ферритно-бейнитной структурой. Часть II / М.Ю. Матросов, О.П. Таланов, И.В. Лясоцкий [и др.] // Металлург. - 2011. - № 8 - С.62-68.

109. Фарбер, В. М. Влияние термической обработки на комплекс механических свойств сталей класса прочности К65 (Х80) / В. М. Фарбер, О. В. Селиванова, А. Б. Арабей [и др.] // МиТОМ. - 2014. -- № 8 - С.53-55.

110. Матросов, Ю.И. Возможности повышения предела текучести листов из высокопрочных трубных сталей Х70 и Х80 / Ю.И. Матросов, И.В. Ганошенко, О.А. Багмет [и др.] // Сталь. - 2005. - № 2 - С.74-78.

111. Матросов, Ю.И. Изменение структуры и механических свойств толстолистовой ферритно-бейнитной высокопрочной трубной стали под воздействием термической обработки / Ю.И. Матросов, О.П. Таланов, И.В. Лясоцкий // МиТОМ. - 2011. - № 5 - С.19-24.

112. Таланов, О.П. Изменение структуры и механических свойств высокопрочных трубных сталей с бейнитной структурой в результате дополнительной термообработки / О.П. Таланов, Ю.И. Матросов, И.В. Лясоцкий // Проблемы черной металлургии и материаловедения. - 2011. - № 1 - С.77-84.

113. Маковецкий, А.Н. Формирование структуры низколегированной трубной стали при нагреве в межкритическом интервале температур/ А.Н. Маковецкий, Т.И. Табатчикова, И.Л. Яковлева [и др.] // Физика металлов и металловедение. - 2012. - № 6. Том 113, номер 7 - С.744-755.

114. Богач, Д.И. Разработка и освоение технологии термообработки горячекатаных листов на стане 5000 ОАО «ММК» / Д.И. Богач, Ю.П. Демидченко, А.В. Мастяев [и др.] // Сталь. - 2012. - № 4 - С.28-29.

115. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. - М: Стандартинформ. - 22 с.

116. ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах.- М: Издательство стандартов. - 9 с.

117. ГОСТ 30456-97. Металлопродукция. Прокат листовой и трубы стальные. Методы испытания на ударный изгиб.- М: Издательство стандартов. -7 с.

118. ГОСТ Р 54153-2010 Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектального анализа. - М: Стандартинформ. - 28 с.

119. ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников.- М: Издательство стандартов. - 33 с.

120. ГОСТ 9012-59 Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу. -М: Издательство стандартов. - 6 с.

121. Беккерт, М. Способы металлографического травления. Справ.изд.: / М. Беккерт, Х. Клемм. - М.: Металлургия, 1988. - 400 с.

122. Чертов В.М. Выявление действительного аустенитного зерна в конструкционной стали / В.М. Чертов // Металлург. - 2010. - № 3. - С. 55-56.

123. ГОСТ 5657-69 Сталь. Метод испытания на прокаливаемость.- М: Издательство стандартов. - 10 с.

124. Лукашевич-Дуванова, Ю.Т. Шлаковые включения в железе и стали / Ю.Т. Лукашевич-Дуванова. - М.: Металлургиздат, 1952. - 187 с.

125. Леве, Н. Неметаллические включения в легированных сталях / Н.Леве, И.Малашенко, М.Шапиро // Сталь. - 1937. - № 10. - С. 37-51.

126. Кожевникова, Е.В. Исследование карбидов в сталях К60, К65 для труб магистральных трубопроводов / Е.В.Кожевникова, С.В. Денисов, А.Н. Завалищин // Материаловедение и термическая обработка металлов: Межвузовский сборник научных трудов. Под ред. А.Н. Емелюшина. - Магнитогорск: МГТУим. Г.И. Носова. - 2012. - С. 31-38.

127. Кожевникова Е.В. Влияние технологии непрерывной разливки на структуру низколегированной стали на различных этапах производства / Е.В. Кожевникова, А.Н. Завалищин // Металлург. - 2017. - №12. - С. 13-19.

128. Kozhevnikova, E.V. Effect of continuous casting technology on low-alloy steel structure in different production stages / E.V. Kozhevnikova, A.N. Zavalishchin // Metallurgist. - 2018. - vol. 61. - № 11-12. - P. 1048-1054.

129. Завалищин, А.Н. Анализ структурных изменений низколегированной стали при производстве листового проката из литой заготовки / А.Н. Завалищин, Е.В. Кожевникова // Вопросы материаловедения. Научно-технический журнал. -2015. - №1(81). - С. 12-19.

130. Казаков, А.А. Управление процессами образования неметаллических включений при производстве конвертерной стали / А.А. Казаков, П.В. Ковалев, С.В. Рябошук [и др.] // Черные металлы. - 2014. - № 4 - С. 43 - 48.

131. Казаков, А.А. Исследование природы неметаллических включений в стали с помощью автоматического анализатора частиц / А.А. Казаков, Д.А. Лю-бочко, С.В. Рябошук [и др.] // Черные металлы. - 2014. - № 4 - С. 37-41.

132. Кожевникова Е.В. Исследование карбидов в стали К60 для труб магистральных трубопроводов / Е.В. Кожевникова, С.В. Денисов, А.Н. Завалищин, // Труды VIII конгресса прокатчиков. Том.2: (Магнитогорск. 11-15 октября 2010). -М.: Магнитогорск 2010. - С. 539 - 542.

133. Кожевникова, Е.В. Структура и свойства сталей К60, К65 для труб магистральных трубопроводов / Е.В. Кожевникова, С.В. Денисов, А.Н. Завалищин // Труды XIX международной научно-технической конференции «ТРУБЫ - 2011». - Челябинск: РосНИТИ. - 2012. - Ч. 2. - С. 101-107.

134. Кожевникова, Е.В. Анализ структурных изменений низколегированной стали при производстве листового проката из литой заготовки / Е.В. Кожевникова // Тезисы докладов XIII Международной конференции молодых ученых и специалистов «Новые материалы и технологии». - Санкт-Петербург: ЦНИИКМ «Прометей». - 2014. - С. 59.

135. UEYAMA, Shinjiroh. Development of High Quality Heavy Plates on Steelmaking Process at Kimitsu/ Shinjiroh UEYAMA, Mineo NIIZUMA, Kimitoshi YONEZAWA // Works NIPPON STEEL TECHNICAL REPORT NO. 104 AUGUST 2013.

136. Столяров, А.М. Мягкое обжатие слябов при разливки трубной стали на криволинейной МНЛЗ с вертикальным участком. Монография / А.М.

Столяров, В.В. Мошкунов, А.С. Казаков - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова 2012. - 116 с.

137. Завалищин А.Н. Влияние мягкого обжатия на структуру непрерывнолитого слитка и свойства проката микролегированной стали / А.Н. Завалищин, Е.В. Кожевникова, М.И. Румянцев [и др.] // Металлург. - 2019. - № 3. - С. 23-30.

138. Kozhevnikova E.V. Influence of "soft" reduction on the structure of continuous cast ingot and the properties of rolled products of microalloyed steels / E.V. Kozhevnikova, A.N. Zavalishchin, M.I. Rumyantsev, D. N. Chikishev, M.V. Efremova // Metallurgist. - 2019. - vol. 63. - № 3 - 4. - P. 238-248.

139. Завалищин, А.Н. Методика оценки макроструктуры непрерывнолитых слябов трубных сталей категории прочности К60 и К65/ А.Н. Завалищин, Е.В. Кожевникова, Д.Н. Чикишев // Сталь. - 2020. - № 1 - С.28 - 29.

140. Кожевникова, Е.В. Оценка макро- и микроструктуры сталей категории прочности К60 и К65 / Е.В. Кожевникова, Р.К. Биктагиров, А.Н. Завалищин // Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов: материалы Уральской школы металловедов-термистов. - Магнитогорск: МГТУ им.Г. И. Носова. - 2018. - С. 168-170.

141. Чикишев Д.Н. Разработка и внедрение в ПАО «ММК» методики оценки ликвационных полос в листовом прокате и выработка рекомендаций по совершенствованию сквозной технологии производства с целью минимизации ликвационных полос в готовом прокате / Д.Н. Чикишев, А.Н. Завалищин, Е.В. Кожевникова [и др.] // Отчёт по научно-исследовательской, опытно-конструкторской работе (НИОКР) по договору № 229991 от 23.11.2016 г., номер государственного учета НИОКТР: АААА-А17-117011210076-5 12.01.2017, номер государственного учета отчета АААА-Б18-218102990004-0 29.10.18. - Магнитогорск, 2017. - 189 с.

142. Луценко, А. Н. Технологические принципы формирования структуры и свойств штрипсовой стали категории прочности Х70 - Х80 / А. Н. Луценко, В.А. Малышевский, Ю.Д. Морозов [и др.] // Международный семинар «Совре-

менные тенденции разработки и производства сталей и труб для магистральных газонефтепроводов» / Сб. докладов. - М.: Металлургиздат. 2009. - С. 22-23.

143. Майсурадзе М. В. Сравнение методик определения структурной полосчатости металла / М. В. Майсурадзе, Е. С. Фирсова // XIII Международная научно-техническая Уральская школа-семинар молодых ученых — металловедов. II Международная научная школа для молодежи «Материаловедение и металлофизика легких сплавов». - Екатеринбург, 2012. - С. 242-244.

144. Казаков, А.А. Разработка методики количественной оценки микроструктурной полосчатости низколегированных трубных сталей с помощью автоматического анализа изображений / А.А. Казаков, Д.В. Киселев, С.В. Андреева [и др.] // Черные металлы. - 2007. - № 7-8 - С. 31-37.

145. Физическое металловедение: в 3-х т., 3-е изд., перераб. и доп./ Под ред. Кана Р.У., Хаазена Р.Т. Т. 2: Фазовые превращения в металлах и сплавахи сплавы с особыми физическими свойствами: Пер. с.англ. - М.: Металлургия, 1987. - 624 с.

146. Кожевникова Е.В. Причины образования полосчатости в сталях категории прочности К60 / Е.В. Кожевникова, А.Н. Завалищин, О.Н. Тулупов [и др.] // Черные металлы. - 2020. - № 12. - С. 55-60.

147. Кожевникова Е.В. Изменение структуры низколегированной стали в процессе производства / А.Н Завалищин, Е.В.Кожевникова, С.В. Денисов [и др.] // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2013. - №3 (43). - С. 51-54.

148. Завалищин, А.Н. Изменение структуры стали К60 на различных этапах технологии производства / А.Н. Завалищин, Е.В. Кожевникова // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. - 2013. - №2(2). - С. 96-101.

149. Кожевникова, Е.В. Влияние термообработки на структуру трубной стали / Е.В. Кожевникова, А.Н. Завалищин, М.А. Лошкарева [и др.] // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 71-й межрегиональной научно-технической конференции. Под ред. В.М.

Колокольцева. - Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова. - 2013. - Т. 1. - С. 230-233.

150. Кожевникова, Е.В. Влияние режимов термообработки на структуру и свойства сталей К60, К65 для труб магистральных трубопроводов / Е.В. Кожевникова, А.Н. Завалищин // Сборник научных трудов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов: материалы XXI Уральской школы металловедов-термистов». - Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова. - 2012. - С. 207-208.

151. Смирнов М.А. Основы термической обработки стали: Учебное пособие / М.А. Смирнов, В.М. Счастливцев, Л.Г. Журавлев - М.: Наука и технологии, 2002. - 519 с.

152. Козловский, И.С. Химико-термическая обработка шестерен. - М.: Машиностроение, 1970. - 232 с.

Приложение А (основное)

Методика оценки (контроля) макроструктуры непрерывнолитого слябаи для трубных сталей категорий прочности К60 и К65.

1.Область применения

1.1. Настоящий стандарт предприятия распространяется на стали категорий прочности К60 и К65, применяемые для изготовления труб.

1.2. Методика отражает специальный способ оценки химической неоднородности в непрерывнолитом слябе.

2.Термины и определения

2.1. Осевая химическая неоднородность (ОХН) - обогащение химическими элементами, наблюдаемое в осевой зоне сляба в виде полосы темных пятен с большей травимостью, чем у основного металла;

3. Условные обозначения и единицы измерения

h - толщина сляба, мм;

е - условная единица компьютерной программы «Picture manager»;

D - доля площади, занимаемая ОХН;

4. Общие указания

4.1. Настоящий стандарт предприятия оценивает величину ОХН

4.1.1. Визуально - сравнением с эталонной пятибалльной шкалой

4.1.2. Аналитически - с обработкой макроструктуры темплета в программе «Picture manager» и расчета D в программах «Thixomet PRO» или «Siams» и определение балла ОХН по таблице А. 1.

5. Нормы точности измерений

5.1. Погрешность измерения толщина сляба h, выраженная в условных единицах е компьютерной программы «Picture manager», не должна превышать 6 единиц.

5.2. Погрешность измерения участка темплета, соответствующая 20 мм осевой зоны сляба, не должна превышать 3 единицы.

6. Оборудование

6.1. Оборудование для приготовления макротемплета использовать согласно нормативной документации макротемплетной лаборатории в ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ПАО «ММК»)

6.2. Цифровой фотоаппарат с разрешающей способностью не менее 10 мегапикселей.

6.3. Программное обеспечение PC с «Microsoft offiсe» и программами «Thixomet PRO» или «Siams»

7. Образцы (темплеты) для испытания и их приготовление

7.1. Темплеты для испытания отрезаются от непрерывнолитого сляба согласно нормативной документации кислородно-конвертерного цеха (ККЦ) ПАО «ММК»;

7.2. Подготовка темплетов к определению балла ОХН проводится согласно нормативной документации макротемплетной лаборатории в ПАО «ММК».

8. Оценка и методика расчетов ОХН

8.1. Визуальная оценка

8.1.1. Макроструктура фотографируется на протравленных темплетах

8.1.2. Изображение темплета с ОХН сравнивается с эталонной шкалой оценки ОХН (шкала 1, рисунок А.2).

Шкала имеет пятибалльную градацию макроструктуры от 1 до 5 балла. Для каждого балла предлагается несколько изображений структур, несущественно отличающихся друг от друга.

1 балл (А-0): соответствует макроструктуре, на которой визуально ОХН не наблюдается.

2 балл (А-I): отдельные, единичные тёмные пятна или цепочки мелких точек ОХН.

3 балл (А-II): крупные отдельные темные пятна ОХН.

4 балл (А-III): хорошо видимые, сплошные цепочки тёмных пятен ОХН.

5 балл (А-IV): крупные цепочки тёмных пятен, переходящие в сплошные линии ОХН.

8.2. Аналитическое определение ОХН

8.2.1. Фото темплета с ОХН и окружающим фоном обрабатывается на компьютере в программе «Picture manager». В окне «изменение рисунка» фон отрезается и выделяется только площадь анализируемого темплета с ОХН.

8.2.2. Высота прямоугольного изображения соответствует толщине сляба -h мм (рисунок А.1).

Рисунок А.1 - Вид темплета высотой h с рамками в программе

«Picture manager»

Для повышения разрешающей способности из изображения темплета вырезается полоска из середины по толщине темплета с пятнами ОХН, соответствующая 20 мм. Для этого в окне «изменение рисунка» верхний ограничитель рамки совмещают с нижним и определяют количество единиц n, соответствующих

толщине сляба h мм.

Определяется сколько единиц программы содержится в 1 мм реального темплета стали по формуле: е = n / h

Определяется количество единиц программы, соответствующее толщине сляба 20 мм: b = 20 х e

Верхний и нижний ограничители рамки сдвигают навстречу на количество единиц N= (n-b)/2, далее изображение сохраняется.

7.2.3. Сохраненное изображение, соответствующее осевому участку темплета толщиной 20 мм, обрабатывают в программах «Thixomet PRO» или «Siams», определяется доля D пятен ОХН относительно вырезанной площади (таблица А.1).

А-0: ОХН визуально не наблюдается

А-I: Пониженная степень ОХН

А-II: Умеренная степень ОХН

А-Ш: Повышенная степень ОХН

А-IV: Высокая степень ОХН

Рисунок А.2 - Эталонная шкала оценки ОХН

Таблица А.1 - Величина осевой химической неоднородности (ликвации) в относительных долях

Балл химической неоднородности Обозначение Доля ф) ОХН, %

Балл 1 А-0 0,00 - 0,50

Балл 2 А4 > 0,50 - 1,25

Балл 3 А-П > 1,25 - 2,00

Балл 4 А-Ш > 2,00 - 3,50

Балл 5 А-^ > 3,50

Приложение Б (основное)

Методика оценки (контроля) осевой структурной неоднородности сравнением с эталонной шкалой микроструктуры для трубных стали категории прочности К60

1. Область применения

1.1. Настоящий стандарт предприятия распространяется на стали категории прочности К60 и К65, применяемые для изготовления труб.

1.2. Методика отражает специальный нормативный способ оценки структурной неоднородности готового проката по виду микроструктуры.

2. Термины и определения

2.1. Осевая структурная неоднородность (ОСН) - чередующиеся светлые и темные полосы в осевой части горячекатаной листовой стали.

2.2. Ферритно-мартенситные полосы - неоднородность структуры в осевой части проката в виде полос, состоящих из чередующихся зерен феррита и мартенсита.

2.3. Рассеянная ОСН - множество ферритно-мартенситных полос в осевой части проката.

2.4. Сосредоточенная ОСН одна - три ферритно-мартенситных полосы в осевой части проката.

3. Условные обозначения и единицы измерения.

С1 - шкала микроструктуры для определения величины рассеянной ОСН в баллах.

С2 - шкала микроструктуры для определения величины сосредоточенной ОСН в баллах.

4. Общие указания

Оценка ОСН проводится по наличию (отсутствию) в осевой части проката ферритно-мартенситных полос путем сравнения с двумя эталонными шкалами. Оценка проводится целочисленными баллами. По шкале С1 определяется «рассеянная» ОСН, состоящая из множества тёмных ферритно-мартенситных полос на светлом фоне общей ферритной структуры в осевой зоне раската, занимающая около половины поля зрения микроскопа. По шкале С2 определяется «сосредоточенная» ОСН, состоящая до трёх тёмных ферритно-мартенситных полос на светлом фоне остальной ферритной структуры по оси раската. Для идентификации феррито-мартенситной структуры следует сначала изучить осевую структуру при увеличении 500 и 1000, а затем оценивать структуру по настоящей шкале (рисунок Б.1).

а б

Рисунок Б.1 - Ферритно - мартенситные (а) и ферритно - перлитные (б) полосы

в осевой зоне раската, х 1000

Оба вида ОСН состоят из чередующихся светлых и более контрастно травящихся полос. Темно травящаяся полоса состоит из смешанных зёрен феррита (бейнита) и мартенсита, который при увеличении 500 и 1000 отличается более тёмной окраской от зерен феррита, окрашенного в белый цвет (при визуальном изучении в микроскоп зерна мартенсита имеют розоватый оттенок).

5. Оборудование

Любой металлографический микроскоп с увеличением до 1000.

6. Образцы для испытаний.

6.1. Оценка микроструктур путем сравнения со шкалами С и С2 проводится на образцах, предназначенных для изучения микроструктуры, вырезанных из проката по действующей нормативно-технической документации.

7. Проведение испытаний

7.1. Микроструктура определяется на металлографическом микроскопе при увеличении 100, 500 и 1000.

7.2. Наблюдаемую микроструктуру в осевой зоне необходимо сравнить со структурой на шкалах С и С2 при увеличении 100 (рисунок Б.2 - Б.10).

7.3. Определить балл ОСН и занести его в журнал испытаний.

Примечание. При анализе ОСН, образовавшихся при кристаллизации, необходимо отличать их от полос вторичной ликвации, образовавшихся в результате превращении аустенита в перлит. Перлитные полосы прилегают непосредственно к феррито-мартенситным полосам и при увеличении 500 и 1000 имеют хорошо различимую перлитную структуру и окрашены черным цветом.

Рисунок Б.2. - Шкала С1 рассеянной ОСН: Отсутствие ОСН:

С1-0. Остаточная ОСН визуально не наблюдается

Рисунок Б.3 - Шкала С1 рассеянной ОСН: Пониженная степень СН: С1- I

Прерывистые ликвационные тёмные полосы

Рисунок Б.4 - Шкала С1 рассеянной ОСН: Умеренная степень ОСН:

С1-11 Отдельные толстые и длинные тонкие полосы

Рисунок Б.5 - Шкала С1 рассеянной ОСН: Повышенная степень ОСН: С1-Ш Длинные, непрерывные полосы с невысокой плотностью

Рисунок Б.6 - Шкала С1 рассеянной ОСН: Высокая степень ОСН: С^ГУ

Длинные непрерывные полосы с высокой плотностью

Рисунок Б.7 - Шкала С2 сосредоточенной ОСН: Пониженная степень ОСН:

С2 - I Прерывистые одиночные тёмные полосы в осевой зоне проката

Рисунок Б.8 - Шкала С2 сосредоточенной ОСН: Умеренная степень ОСН:

С2 - II Прерывистые одиночные утолщённые (а) или две-три тонкие длинные(б) полосы в осевой зоне проката

Рисунок Б.9 - Шкала С2 сосредоточенной ОСН: Повышенная степень ОСН:

С2-ГГГ Одиночная сплошная полоса

Рисунок Б.10 - Шкала С2 сосредоточенной ОСН: Высокая степень ОСН: С2-ГУ Две-пять параллельно расположенных полос по оси проката

Приложение В (основное)