Способ термической обработки трубных изделий из конструкционных легированных сталей

Способ термической обработки трубных изделий из конструкционных легированных сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОНСТРУКЦИ .ОННЫХ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ, включающий первый нагрев вьше Ас, выдержку при этой температуре, охлаждение водой, второй нагрев и выдержку в межкритическом интервале температур с последующим охлаждением на воздухе и высокий отпуск с выдержкой, о т. личающийся тем, что, с целью повьпиения сопротивления хрупкому разрушению и повышения стойкости к водородному охрупчиванию в сероводородсодержащих средах, выдержку при первом нагреве осуществляют в течение 2-10 мин, второй нагрев в межкритическом :интервале температур ведут до получения аустенита 60-90%, а отпуск осуществляют в течение 2 1О мин. сл 2.Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью получения аустенита 60-90%, второй нагрев ведут при температурах от Ас +40С до ACj-20 C с вьщержкой 2-10 мин. 3.Способ поп.1,отлича ющ и и с я тем, что перед отпуском 00 00 нагрев в межкритическом интервале температур повторяют. IN9

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 21 D 9/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, И ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3713938/22-02 (22) 26.03.84 (46) 30.10.85. Бюл. К 40 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина (72) С.А. Голованенко, В.Н. Зикеев, Ю.В. Корнющенкова, Д.А. Литвиненко, А.Н. Тихонюк, Г.З. Хотомлянский, P.Ñ. Ходос. О.С. Вильямс, Т.И. Савенкова, А.Ф. Федоряка, Э.M. Гутман и Г.И. Григорьева (53) 621.785.796(088.8) .(56) Качественные стали и сплавы.

Сборник. M.: Иеталлургия, 1978, !

1 3, с. 24-26.

Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. Сборник. M.: ВНИИОЭНГ, 1981, вып. 1, с. 2-5.

Патент США 3655465, кл. 148-134, кл. С 21 D 1/18, опублик.

1972. (54)(57) 1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОНСТРУКЦИ.ОННЫХ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ, включающий

„„ЯО„„1188214 А первый нагрев выше Ас, выдержку при этой температуре, охлаждение водой, второй нагрев и выдержку в межкритическом интервале температур Ас„ -Ас с последующим охлаждением на воздухе и высокий отпуск с выдержкой, о т,— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения сопротивления хрупкому разрушению и повышения стойкости к водородному охрупчиванию в сероводородсодержащих средах, выдержку при первом нагреве осуществляют в течение 2-!О мин, второй нагрев в межкритическом -.интервале температур ведут до получения аустенита 60-90Х, а отпуск осуществляют в течение 2

10 мин.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения аустенита 60-907., второй нагрев ведут при температурах от Ас +40 С о

1 до Ас -20 С с выдержкой 2-10 мин.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что перед отпуском нагрев в межкритическом интервале температур повторяют.

1188214

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при термической обработке труб нефтяного сортамента, в том числе эксплуатируемых в газовых и нефтяных сероводород- э содержащих скважинах.

Целью изобретения является повышение сопротивления хрупкому разрушению и повышение стойкости к водородному охрупчиванию в сероводородсодержащих средах.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Термическая обработка трубных иэделий (диаметр 89 мм, толщина стенки

6 5 мм) иэ стали 18Х1ГМФА осуществлялась по режимам, приведенным в табл.1 и для сравнения — по двум известным режимам.

Состав исследуемой стали, 7.: . 10

С 0,18; Мп 0,79; Si 0,21; Cr 1,04; |7 0,06; Мо 0,27; А1 0,02; S 0,009;

P 0,010.

Критические точки для этой стали:

Ас„ = 730 С; АсЗ = 870 С.

Трубйые иэделия нагревались в проходной секционной печи скоростного о нагрева со скоростью не менее 3 С/с до температуры 920-950 С, выдержка 30

2-10 мин, эакаливались водяным спреером, после чего нагревались в меж.— критическом интервале температур о

760-840 С с выдержкой до 2-10 мин и последующим охлаждением на воздухе.З5

В качестве одного из вариантов проводилась повторная нормализация из межкритической области.

Окончательной операцией являлся высокий отпуск при 650-720 С с выдержкой до 10 мин и охлаждением на воздухе.

На металле трубных иэделий проводились микроструктурные исследования и определялись прочностные, пластические и вязкие свойства, а также оценивалась стойкость металла труб к сероводородному растрескиванию.

Стандартные механические свойства (b, 4, dã, ) определяли на раз- в рывных образцах диаметром 6 мм, длиной 61 мм на разрывной машине ИМ-4Р.

Склонность сталей к хрупкому разрушению определяли с помощью испытаний на ударный изгиб на маятниковом копре MK-30 при -100 С на образцах размером 10х10х55 мм с радиусом надреза г u = 1,00 мм согласно ГОСТ

9454-78. Определяли критическую температуру вязко-хрупкого перехода по критерию — 50X вязкой составляющей о в изломе (Т,, С) .

Оценка стойкости металла труб к сероводородному растрескиванию проводилась по методу постоянной нагрузки на машинах длительной коррозионной прочности типа АИМА-5-1 в водном растворе уксусной кислоты, насыщенном сероводородом (pH=2,9) при нагрузке, составляющей 0,9 от минимального предела текучести (бо 7

3 550 МПа) для группы прочности Е" (ГОСТ 633-63) .

Полученные данные приведены в таблице.

1188214

Р Cd л Х Ц

>0 Q

ЕЮ

u O

О

g u)

>Х С4

O Ж «1

1 а

Ф О О О О О О 1 О О

М 0 О O И >0 С"1 СЧ И Л

С»Ъ С 4 CV С4 С") С> О О С>

O O О - О И -О О СЧ И

CO - CO 0О 0О С 4 ч Я»

I 1 1 1 1 1 1 1 1 I л

С>

О> О

1-> 0 л

О л> с- »

С .)

О

CO О

И л л

С 4

Ю л

О О

С )

\ л л

С 4 С 4

С>

О 1

О О

00 Ф

О CV

>Х

О

Ю Ю вЂ” сО О о л л л л о л а л л

И

С4

С4

О>

С 4

Г > с4

I I с> 1

1»Э I 01 1

O

О О

Ф СлЪ л р

Р

Х

Х

01

1 !С

О О

4 CO сО л

Ю л л

О\

С:>

O

I

О

04 m

01! О

О Р4 t(О

Р O С0 Х

Х cd Х

I у

Х

Ц

О

И

Р 1

l

Ю л

Ю л

О

Ш

«»

1

О СТЦХ

С>> V

Е !С Х

Ю 44 О Х

Х

0 Х с> z

Ю

О О л

Х

О Х О о Х о

О z ю

О О О л С> лХ

U Х O Х о Х о

О Е O

СЧ О О с-. сч л

Q) !

С Ъ

Е(m

Х

z о

O 1O

О O И

Л О лU Х

Ь

Ю Е

С>

1л О

U Х O Х

0 g o

О Z О 7

О О л о л о

I

I !

С0 О 1

Х QJ

»

Р

О cd II Х

0) 4-> О

Э

С0 !С

Х

Ц

c1! m

Х О

Х Х

Х

0 Х о

Ю

» О1

СО

U Х о

О

O Х

Ю Е О

1л .О

U о Х

О z

СО .0

О Х о

О Z

СО 0

O Х O Х

Х о Х

oZ oZ

CO И CO СЧ

О Х о

Я О

Со "0

0 о

О

И л

Cd AC> 04

0 с С

Л >.; <0 сб 1«

Cd>i O X

О Х О Х О Х О Х ,О Х 0 Х О Х о Х

О Х О Е Ю Е О Е

О1 С > Р1 Р>

О\Ю О>И ФИ 0 0

0 о

О Х

С>

Оъ °

1 Р»

t(О

1 I 04

CCl

Х

М

«»

Cd . Р

О

О

Е

0 (D

Е»

1 1

I 1

I I

I м

Х

Ц

Э cd Х

Е

О Р

О О

Х Х 0>

CO О

СЧ

1

Ю О О 0«> л О

Х Х

Х Х

z e 0 О

° л

О 0

O Ю

СО CO

О Х O Х О Х U Х O Х о Х о Х о Х о Х о ю Е ю Z О Z О Е О с 1 с > И с > И

01 О О> О \ О > СЧ О> И Ch И

1 1 сб

Е >О,4

О О E

04 О

Ф Ф О сс> Cd Cd жХа

1.1 88214

Составитель В. Китайский

Редактор M.Håäoëóæåíêo Техред С.Мигунова Корректор М. Демчик

Заказ 6705/25 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из таблицы, предлагаемый режим термической обработки трубных изделий, включающий в себя нормализацию из межкритической области температур при 780, 810 и 840 С с выдержкой от 2 до 10 мин, отличающийся от известного температурным интервалом, обеспечивает получение аустенита в количестве от 60 до

907 (против 507 по прототипу), что позволяет получить более высокий по сравнению с известным режимом уровень сопротивления стали хрупкому разрушению (температура перехода в хрупкое состояние Т ниже

20-40 С и более высокую стойкость к растрескиванию в сероводородсодержащих средах (в 2 5-3,5 раза).

Повышение (до 860 С) или понижение (до 750 С) температуры межкритической нормализации, выходящее эа рамки предлагаемого температурного режима от Ас„+40 С до Ас -20 С, приводит к снижению уровня вязких свойств (KCU- = 0,8 мДж/м ) при нормализации 860 С и KCU

1,4 мДж/м при нормализации 750 C) и стойкости к сероводородному растрескиванию (= 24 ч, при нормализации 860 С и Н = 70 ч при нормализации 750 С).

Повторная нормализация из межкритической области способствует понижению критической температуры о вязко-хрупкого перехода Т ь до -120 С, при этом стойкость в сероводородсо" держащей среде повышается до 350 ч.

Повышение продолжительности первичного нагрева под закалку приводит к росту действительного зерна аустенита и соответственно способствует снижению пластических, вязких и корроэионных свойств. Так, после закалIO ки 930 С с выдержкой при нагреве

30 мин последующей нормализации

810 С (6 мин) и отпуска 700 С, 6 мин свойства данного металла составили: В = 770 МПа» ог = 672 MIa; д

IS 4 = 70X; KCU<<> = 1,43 мДж/м, Т =

-30 С; tL, -- 68 ч что ниже, чем посо ле аналогичнога режима,с предлагае. iым кратковременным (6 мин) первичным нагревом под закалку (см. табл.1

20 режим 4)..

После первой закалки 950 С (6 мин) охлаждение в воде и нормализация

810 С (6 мин), охлаждение на воздухе, увеличение продолжительности отпус-. ка при 700 С с 6 мин (см. табл. 1, режим 4) до 60 мин практически не влияют на уровень механических и коррозионных свойств (5 = 750 МПа;

30 5> = 645 ПМа; д"= 2IX ; 9 = 72X;

KCU I = 2,20 МДж/м, Т = -100 С;

Т 250 ч). Однако с .точки зрения энергозатрат применение длительного отпуска (свыше 20 мин) при предлагаЗ .емом способе термообработки нерационально.