Управление структурным состоянием хладостойких трубных сталей, эксплуатируемых в сероводородсодержащих средах, на этапах термомеханической обработки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Волкова Евгения Александровна

• Волкова Евгения Александровна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Волкова Евгения Александровна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПРОИЗВОДСТВА ХЛАДОСТОЙКОГО И СТОЙКОГО К ВОДОРОДНОМУ РАСТРЕСКИВАНИЮ ПРОКАТА

1.1 Требования к сталям для производства сварных труб, транспортирующих сероводородсодержащие среды

1.2 Механизм коррозионного растрескивания металла, инициируемый водородом

1.3 Металлургические факторы, вызывающие зарождение и распространение трещин, инициируемых водородом

1.3.1 Неметаллические включения и их морфология

1.3.2 Химическая и структурная неоднородность в осевой зоне непрерывнолитых слябов и листового проката

1.4 Влияние этапов контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением на формирование структуры

1.5 Технологические аспекты производства трубной стали с низким содержанием марганца

Выводы по главе

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 План исследований

2.2 Материалы исследования

2.3 Методики исследования

2.3.1 Исследование структуры

2.3.2 Определение механических свойств

2.3.3 Испытание на стойкость против водородного растрескивания (Н1С)

2.3.4 Испытание на стойкость против сульфидного растрескивания под напряжением (СКРН)

2.3.5 Исследование роста зерна аустенита в ходе нагрева под прокатку

2.3.6 Исследование кинетики статической рекристаллизации аустенита при горячей деформации

2.3.7 Изучение фазовых превращений аустенита при охлаждении

2.3.8 Экспериментальная прокатка на лабораторном стане

2.3.9 Эксперименты в промышленных условиях

Выводы по главе

ГЛАВА 3 УПРАВЛЕНИЕ ФОРМИРОВАНИЕМ АУСТЕНИТНОЙ СТРУКТУРЫ В ИССЛЕДУЕМЫХ СТАЛЯХ ПРИ КОНТРОЛИРУЕМОЙ ПРОКАТКЕ С УСКОРЕННЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

3.1 Вторичная рекристаллизация аустенитных зерен в ходе нагрева

3.2 Процессы статической рекристаллизации в ходе горячей прокатки

3.3 Фазовые превращения горячедеформированного аустенита при непрерывном охлаждении

Выводы по главе

ГЛАВА 4 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА НИЗКОМАРГАНЦЕВОЙ СТАЛИ С

ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ НИОБИЯ ПОСЛЕ ИМИТАЦИИ

КОНТРОЛИРУЕМОЙ ПРОКАТКИ С УСКОРЕННЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ НА

ЛАБОРАТОРНОМ СТАНЕ

4.1 Экспериментальная прокатка на лабораторном стане

4.2 Влияние температур конца прокатки на свойства проката после лабораторных режимов контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением

4.3 Влияние температур завершения ускоренного охлаждения на свойства проката после лабораторных режимов контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением

Выводы по главе

ГЛАВА 5 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЗАГОТОВКИ, ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЙ

ПАРТИИ ПРОКАТА И ТРУБ

5.1 Макроструктура и осевая зона слябов исследуемых сталей

5.2 Изготовление проката и труб в промышленных условиях

5.2.1 Промышленное опробование технологии производства проката

5.2.2 Изготовление труб и исследование влияния трубного передела на свойства проката

5.3 Оценка ожидаемого эффекта от внедрения разработанного режима контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением

5.3.1 Экологический эффект

5.3.2 Экономический эффект

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Технологическая схема производства горячекатаного листа в условиях

Стан 5000.........................................................................................Ошибка! Закладка не определена.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт промышленного опробования разработанных режимов КПУО

сталей 04ХНДБ и 05ХГНБ

ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт внедрения разработанного режима КПУО стали 05ХГНБ

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление структурным состоянием хладостойких трубных сталей, эксплуатируемых в сероводородсодержащих средах, на этапах термомеханической обработки»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В связи с изменением условий добычи нефти и газа растет количество трубопроводов, к которым предъявляются требования к повышенной стойкости в сероводородсодержащих средах в сочетании с высокой хладостойкостью. Присутствующий в агрессивной среде сероводород чаще всего вызывает растрескивание металла, инициируемое водородом, как без напряжения, так и под воздействием напряжения. Разрушение трубопроводов приводит к значительным материальным потерям и экологическим катастрофам.

Основными «ловушками» водорода, а соответственно местами зарождения трещин являются неравномерно распределённые скопления неметаллических включений (сульфиды марганца, карбонитриды титана и ниобия), которые чаще всего встречаются в осевой зоне. Распространение трещины напрямую зависит от того, насколько однородным по структуре и свойствам будет металл. Несмотря на большой объем исследований стойкости металла к растрескиванию против водородного растрескивания, на данный момент нет четкого понимания о влиянии форм участков повышенной твердости в осевой зоне проката, на стойкость к водородному растрескиванию (HIC) и сульфидному растрескиванию под напряжением (СКРН).

Для обеспечения в трубных сталях высокой хладостойкости и стойкости к HIC и СКРН необходимо получение мелкозернистой и однородной конечной структуры, что достижимо при применении контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением (КПУО). При этом часто при разработке режимов КПУО большое внимание уделяется только режимам чистовой прокатки и параметрам ускоренного охлаждения, что в некоторых случаях, приводит к не достижению требуемых показателей по хладостойкости или стойкости в среде сероводорода. В связи с этим, применение системного подхода при разработке режимов КПУО, основанного на последовательном управлении структурным состоянием на этапах контролируемой прокатки (нагрев под прокатку, черновая и чистовая стадия прокатки и ускоренное охлаждение) является актуальным.

Степень разработанности. Механизм зарождения и распространения трещин, инициируемых водородом, описан во многих работах отечественных и зарубежных авторов. На сегодняшний день к стойким к водородному растрескиванию сталям предъявляют более жесткие требования. Основные металлургические факторы, вызывающие растрескивание, рассмотрены в работах В. Н. Зикеева, V. Schwinn, H. G. Hillenbrand, T. Hara, S. Okaguchi, Ю. И. Матросова, А. А. Холодного и др. Для обеспечения соответствия готового проката предъявляемым требованиям необходимо использовать сталь с минимально допустимой для достижения механических характеристик концентрацией углерода и марганца (с целью

снижения ликвации в слябе). Помимо этого, необходимо обеспечить высокую чистоту металла по примесям и неметаллическим включениям, а также контролировать форму неметаллических включений. На сегодняшний день существует концепция низкого содержания в стали марганца (<1%), с сохранением уровня прочности путем введения в сталь хрома и повышенного (до 0,08%) содержания ниобия. Однако публикаций с результатами оценки ликвации марганца и ее влияния на стойкость к водородному растрескиванию проката сталей с низким содержанием Mn отсутствуют, как и исследования влияния режимов КПУО на механические и коррозионные свойства такого материала. Большое влияние на скорость роста трещины имеет получение мелкозернистой однородной конечной микроструктуры, без полосчатости. Технология получения проката с мелкозернистой однородной структурой для труб описывается в работах М. Л. Бернштейна, Ю. И. Матросова, Д. А. Литвиненко, Л. И. Эфрона и др. Чаще для получения такого проката используют контролируемую прокатку с ускоренным охлаждением (КПУО). Применение КПУО позволяет управлять процессами формирования структуры на основных стадиях технологического процесса: нагрев слябов, черновая и чистовая прокатка, ускоренное охлаждение. Отличительной особенностью данной диссертационной работы являлось поэтапное исследование структурообразования на каждой стадии КПУО сталей с низким содержанием Mn и повышенным содержанием Nb с целью получения максимально однородной мелкозернистой структуры, обеспечивающей сочетание стабильных механических свойств, хладостойкости, стойкости к HIC и СКРН. Произведенный из исследуемых сталей листовой прокат предназначен для производства сварных труб большого диаметра (>530 мм). В связи с этим дополнительно в работе проведено исследование влияния на свойства трубного передела.

Цель диссертационной работы: обеспечение хладостойкости и стойкости к растрескиванию в средах, содержащих сероводород, проката низкоуглеродистых трубных сталей с различным содержанием марганца и ниобия на основе поэтапного управления структурным состоянием при контролируемой прокатке с ускоренным охлаждением.

Задачи, решение которых необходимо для реализации поставленной цели:

1. Провести информационно-аналитический обзор требований к трубным сталям, используемых в сероводородсодержащих средах; выявить основные стадии КПУО, влияющие на механические свойства, хладостойкость и стойкость к водородному растрескиванию трубных сталей с учетом изменений на этих этапах микроструктуры;

2. Определить отличия в структурообразовании при имитации нагрева под прокатку и рекристаллизационных процессов в черновой стадии прокатки сталей с содержанием Nb до и более 0,05%;

3. Выявить особенности формирования структуры стали с низким содержанием марганца (~0,4%) и повышенным содержанием ниобия (~0,08%) при имитации режимов прокатки на лабораторном стане;

4. Установить влияние режимов прокатки, проведенной в лабораторных условиях, на хладостойкость, стойкость к HIC и СКРН для стали с содержанием ~0,4% Mn и ~0,08% Nb;

5. Разработать режимы контролируемой прокатки в условиях металлургического комплекса Стан 5000 (МКС 5000) для получения проката из сталей 04ХНДБ, 05ХГНБ и оценить влияние микроструктуры данного проката на хладостойкость, стойкость к HIC и СКРН;

6. Произвести опытную партию сварных труб большого диаметра из полученного по разработанным режимам КПУО проката;

7. Освоить разработанный режим контролируемой прокатки в условиях МКС 5000, позволяющий достичь класса прочности не ниже К52 в сочетании с высокой хладостойкостью (до -60оС) и стойкостью к HIC и СКРН, оценить экономический эффект.

Объект исследования - режимы контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением трубных сталей 04ХНДБ,05ХГНБ, 06ГНФБ, позволяющие достичь стабильных механических свойств в сочетании с высокой хладостойкостью, стойкостью к водородному растрескиванию и сульфидному растрескиванию под напряжением.

Предмет исследования - связь режимов контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением со структурным состоянием и механическими свойствами, хладостойкостью, стойкостью к водородному растрескиванию и сульфидному растрескиванию под напряжением.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Установлено, что в слябе стали с содержанием ниобия ~0,08% рост зерна аустенита при нагреве под прокатку сдерживается до температуры 1220оС нерастворившимися частицами карбонитридов ниобия размером 40-100 нм, в отличие от стали, микролегированной ниобием менее 0,05%, имеющую разнозернистую структуру с отдельными крупными зернами аустенита.

2. Выявлен ряд особенностей формирования структуры стали с низким содержанием марганца (~0,4%) и повышенным содержанием ниобия (~0,08%) в зависимости от режимов контролируемой прокатки:

- проведение чистовой стадии прокатки в у-области приводит к формированию неоднородной и разнозернистой микроструктуры за счет протекания частичной рекристаллизации аустенита;

- завершение деформации на ~20оС ниже Ar3 позволяет получить однородную и по размеру зерна, и по расположению структурных составляющих конечную структуру;

- при завершении чистовой стадии прокатки на ~50оС ниже Ar3 в структуре наблюдаются равноосные, неправильной формы и вытянутые вдоль направления прокатки зерна феррита;

- при проведении деформации в у+а-области феррит состоит в основном из равноосных зерен, т.к. феррит, выделившийся до начала и в процессе прокатки, подвергается такой степени деформации, что сочетание наклепа и высокой температуры (>800оС) приводит к протеканию его рекристаллизации.

3. Установлено, что в случае отсутствия протяженных участков повышенной твердости и пластичных сульфидов марганца, крупные скопления карбонитридов титана и ниобия не оказывают негативного влияния на сопротивление стали к водородному растрескиванию.

Теоретическая значимость работы. Существенный вклад в понимание влияния частиц различного типа и ликвационной неоднородности на стойкость к водородному растрескиванию и сульфидному растрескиванию под напряжением вносят следующие выявленные научные факты:

- при содержании в стали серы 0,001% и снижении марганца от 1,1% до ~0,4% не образуются сульфиды марганца как при кристаллизации сляба, так и в процессе горячей прокатки;

- при равной средней твердости осевой зоны горячекатаных листов зарождение трещины происходит в случае наличия протяженных участков с твердостью выше 250 единиц HV;

- при отсутствии сульфидов марганца и протяженных участков с твердостью выше 250 единиц HV крупные скопления карбонитридов титана и ниобия (3-5 мкм) не инициируют зарождение трещины.

Практическая значимость работы. На основании результатов исследований разработан режим контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением (Тн=1200°С, Ткп=900°С, Тзо=170°С) и произведена опытная партия листового проката и труб 0720 мм из стали 04ХНДБ на АО «ВМЗ» (г. Выкса, Нижегородская область). Показано, что может быть обеспечен класс прочности К46-К50 с сохранением хладостойкости, стойкости к водородному растрескиванию и СКРН.

На АО «ВМЗ» освоен разработанный по результатам диссертационной работы режим КПУО (Тн=1200°С, Ткп=845°С, Тзо=600°С) получения горячекатаного проката толщиной 18 мм из стали 05ХГНБ; повышена группа стойкости металла с С-2 (CLR не более 6%, CTR не более 1%) на С-1 (CLR не более 3%, CTR ^-0); произведена опытная партия труб 01020 мм; обеспечен комплекс свойств: класс прочности К52-К56 с гарантированным уровнем ударной вязкости (до -60оС) и стойкость к HIC и СКРН. За 2022-2023 гг. на АО «ВМЗ» по разработанному режиму прокатки произведено свыше 1,5 тыс. тонн проката из стали 05ХГНБ. Экономический эффект за счет повышения выхода годного на 4,5% составил около 5,4 млн. руб.

Методология и методы исследований. Исследование микроструктуры проводилось методами оптической микроскопии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии. Испытания на растяжение и ударный изгиб осуществлялись на оборудовании Zwick Roell. Замеры твердости проводились по методу Виккерса. Испытание для оценки стойкости стали против HIC и СКРН выполняли в соответствии с методикой NACE. Для имитации металлургических процессов использовались трубчатая электропечь и испытательный комплекс Gleeble. Экспериментальная прокатка проводилась на лабораторном стане ДУО-300. Производство листового проката осуществлялось на Стане 5000, производство труб - в трубоэлектросварочном цехе №4 (ТЭСЦ-4) АО «ВМЗ».

Положения, выносимые на защиту:

- результаты исследования факторов, влияющих на структурообразование при КПУО хладостойких, стойких к HIC и СКРН трубных сталей;

- результаты структурных исследований после имитаций нагрева под прокатку и черновой стадии прокатки сталей с содержанием ниобия до и более 0,05%;

- результаты экспериментальных исследований формирования структуры стали с содержанием ~0,4% Mn и ~0,08% Nb при различных режимах КПУО в лабораторных условиях;

- результаты оценки влияния режимов прокатки, произведенной на лабораторном стане, на хладостойкость, стойкость к HIC и СКРН стали 04ХНДБ;

- результаты разработки режимов КПУО производства листового проката из сталей 04ХНДБ, 05ХГНБ и оценки влияния микроструктуры проката, произведенного по разработанным режимам, на хладостойкость, стойкость к HIC и СКРН;

- результаты промышленного опробования производства труб из исследуемых сталей;

- результаты внедрения режимов КПУО получения проката стали 05ХГНБ класса прочности К52-К56 с гарантированным уровнем ударной вязкости (до-60 оС), стойкости к HIC и СКРН.

Содержание диссертации соответствует формуле и пунктам 2. «Теоретические и экспериментальные исследования фазовых и структурных превращений в металлах и сплавах, происходящих при различных внешних воздействиях, включая технологические воздействия, и влияние сварочного цикла на металл зоны термического влияния, их моделирование и прогнозирование», 3. «Теоретические и экспериментальные исследования влияния разнородных структур, в том числе кооперативного, на физические, химические, механические, технологические и эксплуатационные свойства металлов и сплавов, их моделирование и прогнозирование» и 5. «Теоретические и экспериментальные исследования механизмов деформации, влияния фазового состава и структуры на зарождение и распространение трещин

при различных видах внешних воздействий, их моделирование и прогнозирование» паспорта специальности 2.6.1 - «Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов».

Степень достоверности. Экспериментальные исследования проведены на современном сертифицированном оборудовании. Математическое моделирование выполнялось при помощи лицензионного программного обеспечения Thermo-Calc. Погрешность испытаний на растяжение составляла ± 3%, испытаний падающим грузом и на ударный изгиб составляла ± 10%. Измерительная точность на программно-аппаратном комплексе Thixomet Pro составляла ±1%. Обработка экспериментальных данных осуществлялась с применением табличного процессора Microsoft Excel и программного обеспечения Origin. Подлинность результатов гарантируется использованием современных, взаимодополняющих методов исследований и большим массивом экспериментальных данных, которые также подтверждаются результатами промышленного опробования и промышленного внедрения.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих конференциях: «19-тая Научно-техническая конференция «Новые перспективные материалы, оборудование и технологии для их получения» (г. Москва, 2020 г.), «XIII Научно-практическая конференция молодых специалистов ОМК им. С.З.Афонина» (г. Выкса, 2020 г.), «VIII региональная межвузовская научно-практическая конференция «Творчество молодых родному региону» (г. Выкса, 2021 г.), «XXI Всероссийская молодежная научно-техническая конференция «Будущее технической науки» (г. Нижний Новгород, 2022г.).

Личный вклад автора. Автор непосредственно участвовал в постановке цели и задач исследований, планировании и проведении экспериментов, обработке и анализе результатов исследований совместно с научным руководителем и соавторами публикаций, а также принимал участие во внедрении разработанного режима контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением на производстве.

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 8 печатных работах в журналах и сборниках трудов российских научно-технических конференций, 6 из которых -статьи в журналах, входящих в перечень рецензируемых научных журналов и изданий ВАК, из них 2 публикации в изданиях международной реферативной базы данных SCOPUS. По результатам работы получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2024665590 РФ.

Объем и структура. Текст диссертации состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 143 наименования, а также приложений. Всего 135 страниц, в том числе 69 рисунков, 16 таблиц, иллюстрирующих и отражающих обсуждаемый материал.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность доктору технических наук Л.И. Эфрону и кандидатам технических наук Д.В. Кудашову, Д.А. Рингинену, А.В. Частухину

за помощь, оказанную при определении направлений исследований, ценные теоретические и методические советы. Автор благодарит сотрудников Инженерно-технологического центра АО «ВМЗ» А.В. Червонного, О.А. Багмета, К.С. Сметанина, О.А. Баранову, Д.С. Астафьева, Е.С. Ершову за помощь в проведении экспериментов и исследований по диссертационной работе.

ГЛАВА l ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПРОИЗВОДСТВА ХЛАДОСТОЙКОГО И СТОЙКОГО К ВОДОРОДНОМУ РАСТРЕСКИВАНИЮ

ПРОКАТА

1.1 Требования к сталям для производства сварных труб, транспортирующих сероводородсодержащие среды

В начале 1870-х гг впервые отмечалось негативное воздействие водорода на сплавы железа. На сегодняшний день под термином «водородная хрупкость» понимают все формы отрицательного влияния водорода на механические и эксплуатационные свойства металлов. Первыми попытками описать формы вредного воздействия на металл водорода являлись работы Хирши и Джонсон в 1972 г [1].

Проникновение водорода в матрицу металла может происходить при различных процессах, в том числе при взаимодействии с химически активными водородосодержащими веществами (например, сероводородом). При эксплуатации металлов в агрессивных средах атомарный водород диффундирует по кристаллической решетке, рекомбинируется и превращается в молекулярную форму. Накопление газа приводит к увеличению давления в ловушках, что в свою очередь способствует образованию вздутий на поверхности металла и трещинам внутри него (HIC - Hydrogen induced cracking). Зарождение, распространение и объединение в колонии трещин в толщине стенки трубы приводят к разрушению трубопровода, которое сопровождается экологическими катастрофами и значительными материальными потерями [2, 3]. Начиная с 1954 г. были выявлены случаи разрушения труб, вызванные водородным растрескиванием. Но только крупная авария трубопровода в Персидском заливе (1972 г.) послужила толчком для создания испытания на водородное растрескивание. В его основе лежало погружение на 30 дней в морскую воду с pH 5,2 и назвалось испытанием по методике Гарри Коттона (Harry Cotton). Далее на его базе был разработан стандарт NACE TM0284. Последствия внезапных разрушений на месторождениях продиктовали необходимость создания нормативной документации, регламентирующей требования к материалам, пригодным для эксплуатации в средах, содержащих сероводород [4, 5].

Освоение нефтегазовых конденсатных месторождений, содержащих влажный сероводород, вызвало потребность в трубах, стойких к водородному растрескиванию [6]. Удовлетворение требований для нефтегазопроводный труб по стойкости в средах с высоким парциальным давлением сероводорода, обеспечивается стойкостью к водородному растрескиванию (HIC) и коррозионному растрескиванию под напряжением (СКРН). Многие месторождения территориально располагаются в суровых климатических условиях, диктуя

ужесточение требований к трубопроводам по хладостойкости в сочетании стойкостью к водородному растрескиванию.

Начиная с 80-х годов ХХ в. для получения хладостойких сталей применяли снижение содержания углерода, повышение степени чистоты по вредным примесям, микролегирование и эффективное измельчение зерна при контролируемой прокатки. Впервые о микролегированных штрипсовых сталях стало известно к 1952 г. (нормализованные стали с марганцем и ванадием) [7,8], и к 1959 г. (горячекатаные и нормализованные стали с ниобием) [9]. Для повышения прочности и вязкости данных сталей в 1967 г. была внедрена контролируемая низкотемпературная прокатка [10], а в 1982 г. - поточное ускоренное охлаждение. В 1972 году J. M. Gray и W. G.Wilson впервые показали возможность достижения высоких значений ударной вязкости в сталях с повышенным содержанием ниобия при температуре завершения прокатки >9000С [11]. С 1978 г. зарубежные страны начали использовать штрипсовые стали с повышенным содержанием ниобия. В 1985 г. компания Sumitomo Metal Industries освоила высокотемпературную обработку толстостенных труб, предназначенных для эксплуатации в сероводородосодержащих средах [12]. Большой вклад в разработку технологии получения трубных сталей, используемых в сероводородосодержащих средах, внесли отечественные и зарубежные ученые: В. Н. Зикеев, Т. В. Тетюева, Ю. И. Матросов, N. Ishikawa, J. M. Gray, V. Schwinn и др.

Требования к свойствам регламентируются нормативными документами. Для труб большого диаметра основными стандартами являются: разработанный американским институтом нефти (API) стандарт API Spec. 5L [13], европейский стандарт EN 10208-2 [14] и международный стандарт ISO 3183-3 [15]. Основными нормативными документами в России являются ГОСТ ISO 3183— 2015 [16], СНиП 2.05.06-85 [17] и «Инструкция по применению стальных труб в газовой и нефтяной промышленности», 2000 г. (АО «Газпром»). Международный стандарт Det Norske Veritas (DNV) Offshore Standard OS F101 [18] является основным при проектировании, строительстве и эксплуатации подводных трубопроводов. Объединение международной и российской нормативной документации привело к созданию спецификации СТО Газпром 2-4.1-223-2008 «Технические требования к электросварным сероводородостойким трубам» [19].

Сталь, применяемая при производстве листового проката с повышенной коррозионной стойкостью, должна быть получена кислородно-конвертерным или электропечным методом (технология производства чистой стали) и раскисленна. Дополнительно, необходимо использование вакуумирования или альтернативных процессов, направленных на снижение в стали содержания газов; проводить обработку с целью регулирования форм включений. Листы

для изготовления сварных труб должны быть прокатаны из непрерывно литых заготовок или слябов.

С целью обеспечения соответствия готового проката предъявляемым требованиям необходимо использовать сталь с минимальной допустимой для достижения механических характеристик концентрацией углерода и марганца с целью снижения ликвации в слябе. Обеспечивать высокую чистоту металла по примесям - в первую очередь, снижать концентрацию серы и фосфора, а также контролировать форму неметаллических включений путем применения модифицирующих элементов. С целью обеспечения высокого качества макроструктуры слябов рекомендуют дополнительно применять систему «мягкого обжатия», электромагнитное перемешивание [20].

К сталям, используемым в сероводородсодержащих средах, предъявляют более жесткие требования по содержанию химических элементов. Особое внимание уделяется массовой доле ^ Mn, S, P и загрязненности неметаллическими включениями (НВ) (таблицы 1.1, 1.2).

Таблица 1.1 - Требования к химическому составу по СТО Газпром 2-4.1-223-2008

Массовая доля элементов, %

С Si Mn P V N Л!

< 0,15 0,150-0,400 < 1,20 < 0,015 < 0,060 < 0,080 0,020-0,050

Примечания:

1. Допускается микролегирование стали элементами, не указанными в таблице, для получения

необходимых свойств.

2. Массовая доля меди, никеля и хрома не должна быть более 0,25% каждого, при их суммарной

доле не более 0,90%.

3. В стали допускают массовую долю кальция не более 0,005% и молибдена не более 0,35%.

4. Добавка бора не допускается.

5. Содержание серы для групп стойкости

- С-1 - не более 0,002%;

- С-2 - не более 0,003%;

- С-3 - не более 0,005%.

Таблица 1.2 - Нормы загрязненности стали неметаллическими включениями по СТО

Газпром 2-4.1-223-2008

Вид включения Максимальный балл Средний балл

Сульфиды (С) 1,5 1,0

Оксиды строчечные (ОС) 2,5 2,0

Силикаты хрупкие (СХ) 2,5 2,0

Силикаты недеформируемые (СН) 2,5 2,0

В таблицах 1.3 и 1.4 представлены требования к механическим свойствам труб и основного металла труб, работающих в сероводородсодержащих средах.

Таблица 1.3 - Требования к механическим свойствам стойких к водородному

растрескиванию труб по СТО Газпром 2-4.1-223-2008

Класс Ов, Н/мм2 00,2, Н/мм2 55,% Ударная вязкость, Дж/см2 Доля вязкой составляющей в изломе образца

прочности КСУ 20 кси 60 при ИПГ-20, %

не менее

К48 470 265

К50 485 343

К52 510 353 20 49 49 50

Х428Б 414 290

Х468Б 434 317

Х528Б 455 359

Примечания:

1. Максимальные значения временного сопротивления разрыву не должны превышать более

чем на 118 Н/мм2 их номинальных значений.

2. Отношение 00,2/03 не должно превышать 0,88 для труб, изготавливаемых из листа

контролируемой прокатки, и 0,85 в остальных случаях.

Таблица 1.4 - Требования к механическим свойствам при испытании на растяжение основного металла стойких к водородному растрескиванию труб по ГОСТ ISO 3183—2015

Категория прочности труб Тело бесшовных и сварных труб

Предел текучести От, Н/мм2 Предел прочности Ов, Н/мм2 Отношение От/Ов, не более

L245NS или ВШ L245QS или BQS L245MS или BMS 245-450 415-655 0,93

L290NS или Х42Ш L290QS или X42QS L290MS или X42MS 290-495 415-650 0,93

L320NS или Х46Ш L320QS или X46QS L320MS или X46MS 320-525 435-655 0,93

L360NS или X52NS L360QS или X52QS L360MS или X52MS 360-530 460-760 0,93

L390QS или X56QS L390MS или X56MS 390-545 490-760 0,93

L415QS или X60QS L415MS или X60MS 415-565 520-760 0,93

L450QS или X65QS L450MS или X65MS 450-600 535-760 0,93

L485QS или X70QS L485MS или X70MS 485-635 570-760 0,93

Примечания: 1. Буквы N Q и М указывает на состояние поставки: - N - после прокатки с нормализацией, нормализации или нормализации и отпуска; - Q - после закалки и отпуска; - M - после термомеханической прокатки. 2. Буква S указывает на условия эксплуатации в кислых средах. 3. Минимальное относительное удлинение 85 рассчитывается по формуле в зависимости от минимального предела текучести.

Согласно ISO 3183-3 и API Spec. 5L твердость тела трубы, сварного шва и зоны термического влияния не должна превышать 250HV10 или 22 HRC, согласно СТО Газпром 24.1-223-2008 - не более 220HV10. В нормативной документации также приведены требования к микроструктуре: размер действительного зерна - не крупнее 9-го балла по шкале 1 ГОСТ 5639, полосчатость структуры - не более 2-го балла по ГОСТ 5640 (ряд А).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Волкова Евгения Александровна, 2024 год

- 192 с.

26. Арчаков Ю.И. Водородоустойчивость стали / Ю.И.Арчаков. - М.: Металлургия, 1978.

- 152 с.

27. Мороз, Л.С. Водородная хрупкость металлов / Л.С. Мороз, Б.Б. Чечулин. - М.: Металлургия, 1967. - 256 с.

28. Колачев Б.А. Водородная хрупкость металлов. М.: Металлургия, 1985. 216 с.

29. Сталь для газонефтепроводных труб, стойких против разрушения в сероводородсодержащих средах / И. П. Шабалов, Ю. И. Матросов, А. А. Холодный [и др.] ; Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина. -Москва : Металлургиздат, 2017. - 322 с.

30. Sour gas resistant pipe steel, Niobium Information. № 18/01. CBMM/NPC, Düsseldorf (Germany), 2001.

31. Эфрон, Л. И. Металловедение в "большой" металлургии. Трубные стали / Л. И. Эфрон. - Москва : Металлургиздат, 2012. - 696 с.

32. Hara T., Asahi H. and Ogawa H. Conditions of Hydrogen-induced Corrosion Occurrence of X65 Grade Line Pipe steels in Sour Environments, Corrosion, 60 (12) (2004), P. 1113-1121.

33. Douglas Stalheim. Strategy for Production of Plate Steels Requiring Resistance to Hydrogen Induced Cracking, THE 2ND INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON THE RECENT DEVELOPMENTS IN PLATE STEELS, ORLANDO, USA, 2018, p.275-286.

34. Murata T. 78, 79th Nishiyama Memorial Lecture (International Steel Institute of Japan (ISIJ), 1981), 227.

35. Разработка комплексной технологии производства коррозионностойкого штрипса класса прочности К50-К52 в условиях ОАО «Уральская сталь» / Пемов И.Ф., Нижельский Д.В., Науменко А.А. [и др.] // Сталь. 2013. №4. С. 58-63.

36. Shinohara Y., Hara T. Metallurgical design of UOE line pipe for sour service // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Sao Paulo, Brazil. 20-22 august 2012.

37. Матросов М.Ю., Таланов О.П., Холодный А.А. Разработка трубных сталей с феррито-бейнитной структурой, стойких к водородному растрескиванию и сероводородному растрескиванию под напряжением // Международный научно-технический конгресс «ОМД 2014. Фундаментальные проблемы. Инновационные материалы и технологии». Москва. 14-17 апреля 2014 г. Сборник докладов. - М.: НИТУ «МИСиС», 2014. Т. 2. С. 481-490.

38. Испытания сталей и сварных соединений в наводороживающих средах / Стеклов О.И., Бодрихин Н.Г., Кушнаренко В.М., Перунов Б.В., М.: Металлургия, 1992. 128 с.

39. Науменко В.В., Багмет О.А., Мурсенков Е.С. Стойкость низкоуглеродистых микролегированных сталей трубного назначения к растрескиванию в среде сероводорода // Бюллетень «Черная металлургия». 2018. №7. С. 56-64.

40. Обеспечение стойкости против водородного растрескивания труб, сваренных токами высокой частоты из конструкционной стали / Науменко В.В., Мунтин А.В., Мурсенков Е.С. и др. // Черные металлы. 2021. №6. С. 32-37.

41. Ф.М. Кноп, Ф. Флакса, Д. Миркович. Разработка и производство рулонного штрипса и сероводородостойких труб категории прочности до API X70 // Микролегированные трубные стали для нефтегазовой отрасли / Сборник трудов международной конференции. М: Металлургиздат, 2018. С. 213-226.

42. Совершенствование технологии внепечной обработки стали в условиях ЛПК филиала АО «ОМК-Сталь» / Мурысев В.А., Сомов С.А., Кислица В.В. [и др.] // Развитие технологий производства стали, проката и труб на Выксунской производственной площадке. Сб. тр. под общей ред. А.М. Барыкова. М., Металлургиздат, 2016. С. 183-201.

43. Boom R. et al., «Calcium: Toy, Tool or Trouble?» AIST Transactions, 9. 2008, 184.

44. Schwinn V., Streibelberger A., Bauer J. / Conf. Corrosion'95. NACE Intern., Houston (TX), 1995. Р. 66.

45. Особенности технологии модифицирования кальцием и церием трубной стали с требованием по стойкости в ffiS-средах / Е. С. Мурсенков, Д. В. Кудашов, В. В. Кислица [и др.] // Металлург. - 2018. - № 10. - С. 27-35.

46. Организация производства коррозионностойкого листового проката из стали 13ХФА в условиях ОАО «Уральская Сталь» / Придеин А.А., Базаев Е.Л., Зубов С.П. и др. // Черная металлургия: Бюл. ин-та «Черметинформация». 2016. №12. С. 67-74.

47. Kalwa Ch., Hillenbrand H-G. Europipe's experience and developments on pipe material for sour service applications // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Sao Paulo, Brazil. 20-22 august 2012. P. 99-106.

48. Nieto J. et al., Process and quality controls for production of linepipe slabs for sour service applications at Arcelormittal Lazardo Cardenas, Mexico // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Sao Paulo, Brazil. 20-22 august 2012. P. 107-118.

49. Kathayat T.S., Mukherjee P.K, et al. High wall thickness DLSAW pipes for sour service application by JCOE process // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Sao Paulo, Brazil. 20-22 august 2012. P. 77-98.

50. Gray J.M. Low manganese sour service linepipe steel // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Sao Paulo, Brazil. 20-22 august 2012. P. 165-182.

51. Jang H.G., Kim W.K/ et al. Recent development status of high strength linepipe steels for sour service // «Microalloyed Steels for Sour Service International Seminar». Sao Paulo, Brazil. 20-22 august 2012. P. 155-164.

52. Nayak S.S. et al., «Microstructure and Properties of Low Manganese and Niobium Containing HIC Pipeline Steel», Materials Science and Engineering A, 494. 2008, 456-463.

53. Simpson I.D. Slabmaking Process for Linepipe Steels: Paper presented at the Energy Pipelines CRC Conf. (University of Wollongong, Australia. August 8, 2011).

54. Williams J.G. Advances in Steels for ERW Linepipe Applications in Australia: Materials Forum. 2007. Vol. 31. P. 1.

55. Pöpperling R. // Bonner Studienreihe. Germany, Bonn: Kurov Verlag, Bd. 3. P. 48-74.

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

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

58. Дж. М. Грей Металловедческие концепции и современное состояние разработок ВТО-сталей. // Микролегированные трубные стали для нефтегазовой отрасли / Сборник трудов международной конференции. М: Металлургиздат, 2018. С. 6-13.

59. Ниобийсодержащие низколегированные стали / Хайстеркамп Ф., Хулка К., Матросов Ю.И., Морозов Ю.Д., Эфрон Л.И. - М.: СП «Интермет инжиниринг», 1999. - 94 с.

60. Hillenbrand H.-G., Gras M., Kalwa C. Development and production of high strength pipeline steels . Proceedings of the Int. Symposium Niobium 2001 (Orlando, USA)/ TMS. Niobium 2001 Lim. Р. 543-569.

61. 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.

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

63. 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.

64. Palmiere E. J. et al. The Influence of Niobium Supersaturation in Austenite on The Static Recrystallization Behavior of Low Carbon Microalloyed Steels // Metall. Trans. 1996.Vol. 4. P. 951.

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

66. Gray J.M. Evolution of Microalloyed Linepipe Steels with Particular Emphasis on the "Near Stoichiometry" Low Carbon, 0.10 Percent Niobium "HTP" Concept: Proc. the 6th Int. Conf. "HSLA Steels'2011" // J. of Iron and Steel Research Int. 2011. Vol. 18, Supplement 1-2. May 2011. P. 652-657.

67. Штальхайм Д., Грей Дж. М. Получение стали со структурой феррита / игольчатого феррита для газопроводов API X80 / В сб. доклю: Межд. сем. «Современные стали для газонефтепроводных труб; проблемы и перспективы» (Москва, 15-16 марта 2006). М.: Металлургиздат, 2006. С. 96-105.

68. Дж. М. Грей. Особо низкомарганцевая высоковязкая трубная ВТО-сталь для эксплуатации в кислых средах. // Микролегированные трубные стали для нефтегазовой отрасли / Сборник трудов международной конференции. М: Металлургиздат, 2018. С. 175-181.

69. Williams J.G. New Alloy Design Perspectives for High Strength Steels: Paper presented at the 3rd Int. Conf. on Thermomechanical Processing of Steels (Padua, Italy, Sept. 2008).

70. Gray J.M. Linepipe and Structural Steel Produced by High Speed Continuous Casting U. S. Patent 5993570. 30 Nov. 1999.

71. Cheng-Liang Miao et al. Studies of Softening Kinetics of Niobium Microalloyed Steel, Using the Stress Relaxation Technique // Frontiers of Materials Science. China, 2010. Vol.4 No. 2. P. 197-201.

72. Subramanian S. et al. Studies on Softening Kinetics of Low Manganese Steel Microalloyed with Niobium for High Strength Sour Service: Proceedings of AIST Int. Symposium on Recent Developments in Plate Steels (Winter Park, CO USA. (June 19-22, 2011). P. 365-374.

73. Humes D.M. et al., «Dynamic Soft Reduction of Continuously Cast Slab», Iron and Steel Technology, 7.2008, 29-36.

74. Won M.Y., Shin C.Y. and Yim C.H., «Improvement of Semi-marco Segregations in Continuous Cast Slabs by Soft Reduction», Journal of the Korean Institute of Metals and Materials, 40 (13). 2002, 1271-1280.

75. Шабалов, И. П. Стали для труб и строительных конструкций с повышенными эксплуатационными свойствами : Науч. изд. / И. П. Шабалов, Ю. Д. Морозов, Л. И. Эфрон ; И.П. Шабалов, Ю.Д. Морозов, Л.И. Эфрон. - Москва : Металлургиздат, 2003. - 519 с.

76. Высокопрочные трубные стали нового поколения с феррито-бейнитной структурой / Морозов Ю.Д., Матросов М.Ю., Настич С.Ю. [и др.] // Металлург. 2008. №8. С. 39-42.

77. Бернштейн М.Л., Займовский В.А., Капуткина Л.М. Термомеханическая обработка стали // М. «Металлургия», 1983. - 480 с.

78. DeArdo A.J. Modern Thermomechanical Processing of Microalloyed Steel: A Physical Metallurgy Perspective // Microalloying'95 Conference Proceedings. Pittsburgh, PA, June 11-14, 1995. Р. 15-33.

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

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

81. Горелик С.С., Добаткин С.В., Капуткина Л.М. Рекристаллизация металлов и сплавов.

- М.: МИСиС, 2005 г. - 432 с.

82. Освоение производства листового проката классов прочности К48-К52 с требованиями к хладостойкости и стойкости к сероводородному растрескиванию в условиях металлургического комплекса стан-5000 и труб из него / А. В. Червонный, С. В. Головин, В. И. Ильинский [и др.] // Трубы-2014 : Труды международной научно-практической конференции, Челябинск, 15-18 сентября 2014 года / ОАО "РосНИТИ", НО "ФРТП". Том 1. - Челябинск: Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности", 2014. - С. 142-147.

83. Pickering F.B. Titanium nitride technology // Microalloyed Vanadium Steels. Proceedings of the International Symposium, Cracow, 1990, 79-104 pp.

84. Chapa M., Medina S.F., Lopez V., Fernandez B. Influence of Al and Nb on Optimum Ti/N Ratio in Controlling Austenite Grain Growth at Reheating Temperatures // ISIJ International - Vol. 42

- №11 - 2002 - 1288-1296 pp.

85. Kozasu I., Ouchi C., Sampei T. et. al. Hot Rolling as High-Temperature Thermo-Mechanical Process. In: Symp. Microalloying 75, Washington, 1975, Oct. 102 p.

86. Gladman T., Duleiu D., McIvor I.D. Structure-Property Relationships in Microalloyed Steels//Microalloying'75. Proc. Int. Symp. Union Carbide Corp. N.Y., 1977. P. 25-48.

87. Chastukhin A.V., Ringinen D.A., Khadeev G.E., Efron L.I. «Effect of Reheat Conditions on Microstructure Evolution and Precipitation Behavior in High Strength Linepipe Steel» Materials Science Forum. 2013, Т. 762, p. 165-170.

88. Кулен А., Карон Ф., Леклерк Д. Совершенствование технологических процессов фирмой «Usinor» для обеспечения новых требований к магистральным трубопроводам // Стали для газопроводных труб и фитингов. Труды конференции. Под ред. Рудченко. М.: Металлургия, 1985. - 480 с.

89. Имитация металлургических процессов - основа разработки новых видов продукции и технологий / Частухин А.В., Рингинен Д.А., Хадеев Г.У. [и др.] // Развитие технологий производства стали, проката и труб на Выксунской производственной площадке: сб. трудов / под общ. ред. А.М. Барыкова. — Москва : Металлургиздат, 2016. С. 73-117.

90. Подход к разработке и освоению производства проката и труб классов прочности К65/Х80 в АО «ВМЗ» / В.И. Ильинский, Д.А. Рингинен, О.А. Багмет, А.В. [и др.] // Микролегированные трубные стали для нефтегазовой отрасли / Сборник трудов международной конференции. М: Металлургиздат, 2018. С. 122-135.

91. Контролируемая прокатка / Погоржельский В.И., Литвиненко Д.А., Матросов Ю.И. и др. - М.: Металлургия, 1979 г. - 184 с.

92. Матросов Ю.И. Комплексное микролегирование малоперлитных сталей, подвергаемых контролируемой прокатке//МиТОМ, 1986, №3, С.10-17.

93. DeArdo A.J. Fundamental Metallurgy of Niobium in Steel. Development and production of high strength pipeline steels. // Proceedings of the Int. Symposium Niobium 2001 (Orlando, USA)/ TMS. Niobium 2001 Lim. Р. 427-500.

94. Akben M.G., Jonas J.J. Influence of multiple microalloy addition on the flow stress and recrystallization behavior of HSLA steels. HSLA steels. Technology and Applications // Proceedings of the International Conference on Technology and Applications of HSLA steels, 3-6 October, 1983, Philadelphia, Pennsylvania, Р. 149-162.

95. Palmiere E.J., Garcia C.I., DeArdo A.J. Influence of processing conditions and alloy on the static recrystallization of Microalloyed austenite // Microalloying in Steels. Proceedings of the International Conference on «Microalloying in Steels», 7-9 September, 1988, Donostia-San Sebastian, Basque Country, Spain, Р. 151-158.

96. Jonas J.J. Effect of interpass time on dynamic and static softening during rolling // Proceedings of the 2nd International Conference on Thermomechanical Processing of steels TMP 2004 (Liege, Belgium, June 15-17, 2004)/Editor Marcel Lamberights: Centre de Recherches Metallurgiques (CRM) Verlag Stahleisen GmbH, Dusseldorf (2004), Р. 35-42.

97. Снижение склонности трубных сталей к растрескиванию под напряжением в сероводородсодержащей среде / А. А. Холодный, М. Ю. Матросов, П. Г. Мартынов [и др.] // Проблемы черной металлургии и материаловедения. - 2020. - № 4. - С. 59-67.

98. Патент № 2768396 C1 Российская Федерация, МПК C21D 8/02, B21B 1/26, C22C 38/38. Способ производства горячекатаного хладостойкого проката : № 2020143795 : заявл. 28.12.2020 : опубл. 24.03.2022 / Л. И. Эфрон, А. В. Мунтин, Е. А. Солдатов [и др.] ; заявитель Акционерное общество "Выксунский металлургический завод".

99. Патент № 2653954 C2 Российская Федерация, МПК C21D 8/02, C22C 38/00. Способ производства толстолистового проката для изготовления электросварных газонефтепроводных труб большого диаметра категории прочности Х42-Х56, стойких против индуцированного водородом растрескивания в H2S -содержащих средах : № 2016103459 : заявл. 02.02.2016 : опубл. 15.05.2018 / М. Ю. Матросов, П. Г. Мартынов ; заявитель Открытое Акционерное Общество "Магнитогорский металлургический комбинат".

100. Патент № 2675307 C1 Российская Федерация, МПК C21D 8/02, C22C 38/00, B21B 1/26. Способ производства низколегированных рулонных полос с повышенной коррозионной стойкостью : № 2017143876 : заявл. 14.12.2017 : опубл. 18.12.2018 / А. В. Митрофанов, К. А.

Барабошкин, Д. А. Киселев [и др.] ; заявитель Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь").

101. Патент № 2471003 C1 Российская Федерация, МПК C21D 8/02, C22C 38/14. Способ производства проката с повышенным сопротивлением водородному и сероводородному растрескиванию : № 2011149128/02 : заявл. 02.12.2011 : опубл. 27.12.2012 / Ю. Д. Морозов, О. Н. Чевская, М. Ю. Матросов [и др.] ; заявитель Министерство промышленности и торговли Российской Федерации.

102. Патент № 2653954 C2 Российская Федерация, МПК C21D 8/02, C22C 38/00. Способ производства толстолистового проката для изготовления электросварных газонефтепроводных труб большого диаметра категории прочности Х42-Х56, стойких против индуцированного водородом растрескивания в H2S -содержащих средах : № 2016103459 : заявл. 02.02.2016 : опубл. 15.05.2018 / М. Ю. Матросов, П. Г. Мартынов ; заявитель Открытое Акционерное Общество "Магнитогорский металлургический комбинат".

103. Патент № 2265067 C1 Российская Федерация, МПК C21D 8/02. Способ производства хладостойкого листового проката (варианты) : № 2004131163/02 : заявл. 25.10.2004 : опубл. 27.11.2005 / И. В. Горынин, Т. Г. Семичева, Н. В. Малахов [и др.] ; заявитель Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" (ФГУП "ЦНИИ КМ "Прометей"), Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь").

104. Литвиненко Д.А., Эфрон Л.И. Влияние параметров ускоренного охлаждения на структурообразование и механические свойства конструкционных сталей // Сталь. 1994. №1. С. 53-58.

105. A.G. Kostryzhev, Bauschinger effect in nb and v microalloyed line pipe steels, School of Metallurgy and Materials, University of Birmingham, UK, 2009.

106. Chuna B. K., Jinna J. T., Lee J. K. Modeling the Bauschinger effect for sheet metals, part II: theory //Int. J. Plasticity. - 2002. - Т. 18. - С. 571-595.

107. Ma M. T., Sun B. Z, Tomota Y. Bauschinger Effect and Back Stress in a Dual Phase Steel // ISIJ International. 1989. Vol. 29. No.1. P.74-77.

108. Хадеев, Г. Е. Влияние многостадийной знакопеременной деформации в ходе трубного передела на изменение механических свойств сталей различных классов прочности / Г. Е. Хадеев // Прочность неоднородных структур - ПРОСТ 2018 : Сборник трудов 1Х-ой Евразийской научно-практической конференции, Москва, 24-26 апреля 2018 года. - Москва: ООО "Студио-Принт", 2018. - С. 199.

109. Патент № 2520170 C1 Российская Федерация, МПК C22C 38/48. Сталь повышенной коррозионной стойкости и электросварные трубы, выполненные из нее : № 2013101061/02 :

заявл. 09.01.2013 : опубл. 20.06.2014 / Д. В. Кудашов, С. А. Сомов, Д. М. Орехов [и др.]; заявитель Открытое акционерное общество "Выксунский металлургический завод".

110. Кудашов, Д. В. Испытания коррозионной стойкости труб из стали 05ХГБ / Д. В. Кудашов // Территория Нефтегаз. - 2015. - № 12. - С. 133-135.

111. Sellars C.M., Whiteman J.A. Recristallization and Grain Growth in Hot Rolling // Met. Sci. 1979. Vol. 13. Р. 187-195.

112. Sellars C.M. Physical Metallurgy of Hot Working // Sheffield Intern. Conf. on Hot Working and Forming Processes / Eds C.M. Sellars, G.J. Davies. Ldn: Met. Soc., 1980. Р. 3-16.

113. Kern A., Degenkolbe J., Müsgen B., Schriever U. Computer Modelling for the Prediction of Microstructure Development and Mechanical Properties of HSLA Steel Plates // ISIJ Intern. 1992. Vol. 32, № 3. Р. 387-394.

114. Yoshie A., Fujioka M., Watanabe Y., Nishioka K., Morikawa H. Modelling of Microstructural Evolution and Mechanical Properties of Steel Plates Produced by Thermo-Mechanical Control Process // ISIJ Intern. 1992. Vol. 32, № 3. P. 395-404.

115. Watanabe Y., Shimomura S., Funato K. Nishioka K., Yoshie A., Fujioka M. Integrated Model for Microstructure Evolution and Properties of Steel Plates Manufactured in Production Line // ISIJ Intern. 1992. Vol. 32, № 3. Р. 405-413.

116. Saito Y., Shiga C. Computer Simulation of Microstructural Evolution in Thermo-Mechanical Processing of Steel Plates // ISIJ Intern. 1992. Vol. 32, № 3. Р. 414-422.

117. Suehiro M., Sato K., Tsukano Y., Yada H., Senuma T., Matsumura Y. Computer modeling of microstructural change and strength of low carbon steel in hot strip rolling // Trans. Iron Steel Inst. Jpn. 1987. Vol. 27. Р. 439-445.

118. Beynon J.H., Sellars C.M. Modelling microstructure and its effects during multipass hot rolling // ISIJ Intern. 1992. Vol. 32, № 3. Р. 359-367.

119. Kwon O., Lee K.J., Lee J.K., Kang K.B., Kim J.K., Lee J.D., Kim J. HSLA Steels'95 / Eds G.Liu, H.Stuart, H.Zhang, C.Li. China. Beijing: Science & Technology Press, 1995. 82 p.

120. Andorfer J., Auzinger D., Buchmayr B., Giselbrecht W., Hribernig G., Hubmer G., Luger A., Samoilov A. Prediction of the hot rolled properties of plain carbon steels and HSLA steels // Thermec'97 / Eds T.Chandra, T.Sakai. // TMS. 1997. P. 2069-2075.

121. Samarasekera I.V., Jin D.Q., Brimacombe J.K. The Application of Microstructural Engineering to The Hot Rolling of Steel // 38th MWSP Conf. ISS. 1997. Vol. 34. Р. 313-326.

122. Militzer M., Hawbolt E.B., Meadowcroft T.R. Microstructure Model for Hot Strip Rolling of High-Strength-Low-Alloy Steels // Metall. Mater. Trans. 2000. Vol. 31A. P. 1247-1259.

123. Siciliano F., Jr., Minami K., Maccagno T.M., Jonas J.J. Mathematical Modeling of the Mean Flow Stress, Fractional Softening and Grain Size during the Hot Strip Rolling of C-Mn Steels // ISIJ Intern. 1996. Vol. 36. Р. 1500-1506.

124. Kwon O., Lee K.J., Lee J.K., Kang KB. // Microalloying'95. Warrendale (PA), 1995. P.

251.

125. Cho S.H., Kang K.B., Jonas J.J. Mathematical modeling of the recrystallization kinetics of Nb microalloyed steels // ISIJ Intern. 2001. Vol. 41, № 7. Р. 766-773.

126. Deans S. The Radon transform and some of its applications / S. Deans. — New York: Wiley, 1983. — 289 p.

127. Toft P. The Radon transform — Theory and implementation / P. Toft [Электронный ресурс]: [Ph. D. thesis, Danmarks Tekniske Universitet, DK-2800 Lyngby]. — 1996. — 326 p

128. Hough P.V.C. Methods and means for recognizing complex patterns / Hough P.V.C. // US patent 3069654. — 1962. — 1 с.

129. Paules J.R. Practical considerations in microalloying with vanadium, niobium, or titanium // Microalloyed Vanadium Steels. Proceedings of the International Symposium, Cracow, 1990, 19-32 pp.

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

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

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

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

134. Maccagno T.M., Jonas J.J., Hodgson P.D. Spreadsheet Modelling of Grain Size Evolution during Rod Rolling // ISIJ Int. 1996. Vol. 36, No. 6. P. 720-728.

135. Sarkar S., Moreau A., Militzer M. Evolution of Austenite Recrystallization and Grain Growth Using Laser Ultrasonics // Metallurgical and Materials Transactions A. 2008. Vol. 39A. P. 897-907.

136. Разработка моделей структурообразования аустенита для совершенствования стратегий горячей прокатки трубных сталей / Частухин А.В., Рингинен Д.А., Эфрон Л.И. и др. // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2016. № 3. С. 39-53.

137. Кинетика статической рекристаллизации аустенита микролегированных ниобием трубных сталей / Частухин А.В., Рингинен Д.А., Хадеев Г.Е., Эфрон Л.И. // Металлург. 2015. № 12. С. 33-38.

138. Формирование структуры и свойств низкоуглеродистой трубной стали со сверхнизким содержанием марганца при термомеханической обработке / Л. И. Эфрон, Е. А. Волкова, Д. В. Кудашов [и др.] // Металлург. - 2021. - № 3. - С. 34-47.

139. Применение методов имитации и воспроизведения процессов в лабораторных условиях для разработки технологических схем термомеханической прокатки / Д. А. Рингинен,

A. В. Частухин, Г. Е. Хадеев, Л. И. Эфрон // Проблемы черной металлурги и материаловедения. 2014, №3, с. 28- 37.

140. Разработка технологии производства рулонного проката трубного назначения класса прочности К60, производимого в условиях литейно-прокатного комплекса / Мунтин А.

B., Частухин А. В., Червонный А. В. и др. // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2016. № 3. С. 17 - 25.

141. Ray R.K., Jonas J.J. Transformation textures in steels // International Materials Reviews. 1990. Vol. 35, № 1. P 1-36.

142. Jonas J.J. Transformation textures associated with steel processing // Proceedings of the International Conference on Microstructure and texture in steels and other materials. India, 2008. P. 317.

143.

https://www.mnr.gov.ru/docs/gosudarstvennye_doklady/gosudarstvennyy_doklad_o_sostoyanii_i_ob_ okhrane okruzhayushchey sredy rossiyskoy federatsii v 2022 /

ПРИЛОЖЕНИЕ А Технологическая схема производства горячекатаного листа в условиях Стан 5000

Рисунок А. 1 - Технологическая схема производства горячекатаного листа в условиях Стан 5000

1. Нагревательные печи

2. Гидравлический сбив окалины

3. Клеть кварто усилителем 12 000 т

4. Установка предварительной правки

5. Устройство ускоренного охлаждения с секциями высокого и низкого давления

6. Машина горячей правки листа

7. Дисковый холодильник

8. Участок замедленного охлаждения листов

9. Машина холодной правки листов

10. Инспекционный стол с кантователем

11. Установка ультразвукового контроля листов

12. Сдвоенные кромкообрезные ножницы (СКОН) и ножницы продольной резки листов

13. Делительные ножницы

14. Шлеппер

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт промышленного опробования разработанных режимов КПУО сталей 04ХНДБ и 05ХГНБ

ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт внедрения разработанного режима КПУО стали 05ХГНБ

Акционерное обще* то «Выи су некий металлургический завод»

ВЫКСУНСКИЙ

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ

ЗАВОД

АКТ

О внедрении результатов диссертационно работы Е.А. Волковой

SJ ÛJ, 20ЛУ

Настоящий акт составлен в том, что результатыудиссертационной работы Волковой Евгении Александровны, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 2.6.1. - «Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов», использованы для разработки режима контролируемой прокатки микролегированной трубной стали 05ХГНБ, стойкой к водородному растрескиванию и сульфидному растрескиванию под напряжением, в условиях Металлургического комплекса Стан 5000 (МКС 5000) АО «Выксунский металлургический завод».

Внедрение разработанного Е. А. Волковой режима контролируемой прокатки (Тн=1200°С, Ткп=845°С, Тзо=600°С) позволило сформировать мелкодисперсную феррито-бейнитную структуру горячекатаного проката стали 05ХГНБ и получить прокат толщиной 18 мм класса прочности К52-К56, с высокой хладостойкость до -60°С, соответствующего требованиям по стойкости к водородному растрескиванию и сульфидному растрескиванию под напряжением (группа стойкости металла С-1).

По разработанному режиму прокатки для стали 05ХГНБ за 2022 - 2023 гг. на Металлургическом комплексе Стан 5000 АО «ВМЗ» произведено более 1,5 тысяч тонн хладостойкого, стойкого к водородному растрескиванию и сульфидному растрескиванию под напряжением рулонного проката классов прочности К52-К56. Экономический эффект составил около 5,4 млн. руб. (за счет повышения выхода годного на 4,5%).

Настоящий акт не является основанием для взаимных финан£0вы*-рЬсчетов.

Начальник листопрокатного -

цеха МКС 5000 - /iAjA. Бубнов

Начальник отдела по технологии '--

производства проката / С.В.Головин

Начальник отдела по исследованиям

и разработкам , A.B. Червонный

SSSMM2000S9SJKIFD

SSSMM2000595JKIFD

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Свидетельство о государственной регистрации программы для

ЭВМ