Сталь

Винахід відноситься до металургії, а саме до складу сталі, і може бути використаний при виготовленні труб нафтового сортаменту, зокрема насосно-компресорних, груп міцності Е і Л із застосуванням термомеханічної обробки. Відома сталь для виготовлення труб нафтового сортаменту наступного складу, мас. %: вуглець 0,12-0,2 марганець 1,2-1,5 кремній 0,17-0,37 хром 0,01-0,05 ванадій 0,08-0,12 алюміній 0,008-0,03 молібден 0,15-0,25 титан 0,01-0,03 нікель 0,01-0,40 мідь 0,4-0,6 кальцій 0,001-0,03 залізо решта (А. с. №1803464, 322С, 38/50, 1993р.). Використання даної сталі при виготовленні труб на трубопрокатному стані з використанням термомеханічної обробки дозволяє одержувати труби тільки знижених груп міцності Д і К. Це пояснюється недостатнім вмістом у складі сталі вуглецю і марганцю. Відома сталь наступного складу, мас. %: вуглець 0,3-0,4 марганець 1,45-1,7 кремній 0,17-0,37 ванадій 0,06-0,16 алюміній 0,016-0,028 хром 0,05-0,25 кальцій 0,001-0,03 залізо решта (А. с. №1629345, 322С, 38/24, 38/38, 1991р.). Дана сталь має більш високий рівень міцностних і в'язких властивостей і дає можливість одержувати сурми групи міцності Е з застосуванням термомеханічної обробки. Однак застосування цієї сталі при виготовленні труб групи міцності Л на трубопрокатному стані з використанням термомеханічної обробки ускладнено через застосовуване співвідношення легуючих компонентів у складі сталі. Так використовуване в складі сталі процентне співвідношення і сполучення таких компонентів, як вуглець, марганець і хром сприяє утворенню в структурі феррито-перлитної матриці ділянок бейніта, що приводити, поряд зі збільшенням міцностних характеристик, до одночасного зниження пластичності й ударної в'язкості. В основі даного винаходу лежить рішення задачі по удосконаленню сталі шляхом зміни її складу і співвідношення легуючих компонентів за рахунок чого забезпечується підвищення рівня міцностних характеристик при збереженні пластичних властивостей. Це дає можливість виготовляти з застосуванням термомеханічної обробки труби групи міцності не тільки Е, але і Л. Поставлена задача вирішена тим, що сталь, яка містить вуглець, марганець, кремній, ванадій, алюміній, кальцій і залізо, відповідно до винаходу, додатково містить титан і бор при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вуглець 0,3-0,4 марганець 1,4-1,7 кремній 0,17-0,37 ванадій 0,06-0,12 алюміній 0,016-0,05 кальцій 0,001-0,03 титан 0,01-0,05 бор 0,001-0,006 залізо решта Співвідношення компонентів, що заявляються, отримані експериментальним шляхом. Відмінність пропонованої сталі від найбільш близького з аналогів полягає у введенні до складу сталі титана і бора з одночасним виключенням з нього хрому при зазначеному співвідношенні всіх інших компонентів. Технічним результатом застосування пропонованого складу є підвищення рівня його міцностних характеристик при збереженні пластичних властивостей. Зазначене досягається тим, що виключення зі складу сталі хрому дозволяє після термомеханічної обробки значно скоротити кількість бейніта в структурі сталі і відповідно збільшити пластичні і в'язкі властивості. Добавка титана і бора в сталь забезпечує здрібнювання зерна і дисперсійне зміцнення сталі. В результаті термомеханічної обробки в міжкритичній аустенітно-феритній області створюється розвита субструктура і виділяються міжфазні дисперсні карбонітриди, зміцнюючі сталь і стабілізуючі субструктуру, тим самим підвищуються міцностні характеристики сталі при збереженні пластичних властивостей. Виплавка і розливання пропонованої сталі здійснювалося в електропечі з основною футеровкою. Для виплавки зазначених сталей застосовували наступні матеріали: залізо - крайка (відходи прокатного виробництва), сілікомарганець (ДСТ 4756-77), марганець металевий (ДСТ 9173-77), ферросіліцій (ДСТ 1415-78), вапно (ДСТ 972-74), алюміній (ДСТ 295-73), феротитан (ДСТ 4761-80), сілікокальцій (ДСТ 4762-71), феробор (ДСТ 14848-69). Розливання сталі робили у виливниці. З отриманих злитків прокочували трубну заготовку діаметром 150мм, з якої на трубопрокатному стані із застосуванням термомеханічної обробки при температурі нагрівання заготівки 1180°С і сумарного ступеню деформації не нижче 60% виготовили насосно-компресорні труби розміром 73´5,5мм. Механічні властивості готових труб визначали на зразках за ДСТ 10006-80, а ударну в'язкість - на зразках типу 1 за ДСТ 9454-78. Хімічний склад пропонованої і склад відповідний найбільш близькому з аналогів сталі приведені в таблиці 1, а отримані усереднені механічні властивості в таблиці 2. Таблиця 1 № 1 2 3 4 5 6 С 0,3 0,35 0,4 0,25 0,45 0,35 Mn 1,4 1,55 1,7 1,3 1,75 1,67 Si 0,17 0,27 0,37 0,15 0,4 0,27 V 0,06 0,09 0,12 0,05 0,13 0,11 Cr 0,15 A1 0,016 0,03 0,05 0,01 0,08 0,022 Ca 0,001 0,008 0,03 0,0007 0,05 0,015 Ті 0,01 0,03 0,05 0,006 0,07 В 0,001 0,003 0,006 0,0007 0,008 Fe решта -"-"-"-"-"Таблиця 2 № 1 2 3 4 5 6 Тимчасовий опір, Н/мм2 794 882 1000 750 1176 770 s y Межа текучості, , s T , Н/мм2 706 765 833 553 1029 609 Відносне подовження, d ,% 24,5 23,2 21,7 25,4 16,7 18,9 Відносне звуження, y ,% 65 63 60 61 45 57 Ударна в'язкість, КС, Дж/см 115 105 95 80 60 88 Примітка до табл.1 і 2: №1-3 - пропонована сталь; №4-5 - сталь, склади яких виходять за граничні відхилення; №6 - сталь найбільш близька із аналогів Як видно з таблиць, у порівнянні з прототипом, пропонована сталь (поз. №1-3 табл.2) після прокатки з застосуванням термомеханічної обробки характеризується більш підвищеними міцностними властивостями, що дозволяють одержувати в трубах групу міцності Е і Л тоді, як сталь по найбільш близькому з аналогів (поз. № 6 табл. 2) не досягла необхідних показників по границі текучості для групи міцності Л. При виході за пропоновані межі (поз. №4 і 5 табл. 2) спостерігається зниження міцностних характеристик (поз. №4) або пластичних (поз. №5). Таким чином, пропонований склад сталі дозволяє забезпечити необхідний рівень механічних властивостей насосно-компресорних труб групи міцності Е і Л із застосуванням термомеханічної обробки.