Труба для нафто-, газо- і продуктопроводів та спосіб її виробництва

1. Труба для нафто-, газо- і продуктопроводів, що виго товлена з гарячекатаного листа зі сталі, виплавленої на первородному або чистому шихтовому матеріалах, що містить вуглець, марганець, кремній, хром, нікель, ванадій, ніобій, титан, алюміній, кальцій, сірку, фосфор, азот, мідь, сурму, олово, арсен і залізо, яка відрізняється тим, що сталь додатково містить молібден при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вуглець 0,02-0,11 марганець 0,10-1,80 кремній 0,06-0,60 хром 0,005-0,30 нікель 0,005-1,0 ванадій 0,01-0,12 ніобій 0,02-0,10 титан 0,01-0,04 алюміній 0,01-0,05 кальцій 0,0005-0,008 сірка 0,0005-0,008 фосфор 0,001-0,012 азот 0,001-0,012 мідь 0,005-0,25 сурма 0,0001-0,005 олово 0,0001-0,007 арсен 0,0001-0,008 молібден не більше 0,5 залізо решта, при цьому сумарний вміст нікелю і марганцю пов'язаний з концентрацією молібдену і фосфору в мас. %, наступним співвідношенням: Винахід відноситься до області металургії, зокрема, до виробництва зварених тр уб для нафто-, газо- і продуктопроводів і інших аналогічних конс трукцій (резервуари, судини тиску), працюючих у складних геологічних, кліматичних умовах та при наявності агресивних корозійних середовищ. (13) 83944 (11) UA (19) 2. Спосіб виробництва труби для нафто-, газо- і продуктопроводів, який відрізняється тим, що включає виплавку сталі зі складом за п. 1, обробку в ковші, розливання, гарячу прокатку, формування і зварювання, при цьому гарячу прокатку ведуть на реверсивному або безперервному станах з наступним регульованим прискореним охолодженням, швидкість якого визначають за виразом: ( Tк.пр. - Т к.охл. ) Vл.,o С / сек . L д. у. задовольняє наступному співвідношенню: ( Tк.пр. - Т к.охл. ) Vл. ñ 4 , L д.у. де: Тк.пр. - температура поверхні листа або смуги наприкінці прокатки в інтервалі 750-850 °С; Тк.охл. - температура поверхні листа або смуги наприкінці регульованого прискореного охолодження в інтервалі 500-700 °С; Vл. – швидкість переміщення листа або смуги в душуючій або ламінарній установках, м/сек.; Lд.у. - довжина душуючої або ламінарної установок, м. C2 Ni + Mn × P á 0,03 . 1 + Mo 3 83944 РІВЕНЬ ТЕХНІКИ Відома труба та спосіб її виробництва [патент РФ №2141002, опубл. 10.11.1999], що включає виплавку сталі, обробку в ковші, розливання, гарячу прокатку на лист за кілька проходів із заданим ступенем деформації, формування і зварювання. Сталь виплавляють на первородних шихтових матеріалах при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: вуглець 0,03-0,11 марганець 0,90-1,80 кремній 0,06-0,60 хром 0,005-0,30 нікель 0,005-0,30 ванадій 0,02-0,12 ніобій 0,03-0,10 титан 0,010-0,040 алюміній 0,010-0,055 кальцій 0,001-0,005 сірка 0,0005-0,008 фосфор 0,0005-0,010 азот 0,001-0,012 мідь 0,005-0,25 сурма 0,0001-0,005 олово 0,0001-0,007 арсен 0,0001-0,008 залізо інше, при цьому вміст вуглецю, азоту, міді, фосфору, сурми, олова та арсену повинен задовольняти співвідношенням: C+10N < 0,14 10Р + Сu < 0,14 2P + Sn+Sb + As < 0,035 Гаряча прокатка ведеться зі зменшенням ступеня деформації в кожному наступному проході в 1,25-2,5 рази по відношенню до попереднього і при температурі, що задовольняє наступному співвідношенню: Tн.пр-Tк.пр.< 200, де Тн.пр. і Тк .пр - температури початку і кінця прокатки в проході відповідно. Відсутність в описаному вище способі виробництва труб з гарячекатаного листа регульованого прискореного охолодження різко обмежує можливості одержання високоміцних труб класу К60 та вище (особливо при товщині листа більше 12мм) без зниження таких важливих характеристик як ударна в'язкість при негативних температурах, пластичність, зварюваність, тріщиностійкість та корозійна стійкість. Це обумовлено тим, що компенсацією не передбаченого винаходом прискореного охолодження для забезпечення необхідних міцносних характеристик на рівні 60кг/мм і вище можуть бути: зниження температури кінця прокатки до 700 - 750°C, підвищення умісту вуглецю і марганцю. І те і інше, забезпечуючи необхідну міцність, призводить до погіршення перерахованих вище характеристик, у першу чергу, до різкого зниження ударної в'язкості, зварюваності і корозійної стійкості. Задачею даного винаходу є забезпечення поєднання необхідного рівня міцності (межа міцності вище 620кг/мм 2) з високими характеристиками пластичності та в'язкості, тріщиностійкості та коро 4 зійній стійкості в тр убах та інши х конструкціях, виготовлених із листа товщиною до 50мм. Технічний результат досягається тим, що трубу для нафтогазопроводів виготовляють з гарячекатаного листа зі сталі, виплавленої на первородних або чистих ши хтови х матеріалах при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: вуглець 0,02-0,11 марганець 0,10-1,80 кремній 0,06-0,60 хром 0,005-0,30 нікель 0,005-1,0 ванадій 0,01-0,12 ніобій 0,02-0,10 титан 0,01-0,04 алюміній 0,01-0,05 кальцій 0,0005-0,008 сірка 0,0005-0,008 фосфор 0,001-0,012 азот 0,001-0,012 мідь 0,005-0,25 сурма 0,0001-0,005 олово 0,0001-0,007 арсен 0,0001-0,008 молібден не більш 0,5 залізо інше, при цьому сумарний вміст нікелю і марганцю, пов'язаний з концентрацією молібдену і фосфору наступним співвідношенням, у мас. %: Ni + Mn × P 4, Lд. у. де: Тк.пр. - температура поверхні листа або смуги наприкінці прокатки в інтервалі 750-850°C; Тк.охл. - температура поверхні листа або смуги наприкінці регульованого прискореного охолодження в інтервалі 500-700°C: Vл. - швидкість переміщення листа або смуги в душуючій аби ламінарній установках, м/сек; Lд.у. - довжина душуючої або ламінарної установок (може змінюватися в межах 10-100 метрів), м. Запропоновані винаходи з дотриманням наведених співвідношень забезпечують одночасне задоволення вимог як за міцносними характеристиками (межа міцності вище) труб з листів товщиною до 50мм і в'язкістю при негаїивппх температурах, ( ) ( ) 5 83944 так і за зварюваністю, тріщиносіійкіспо і корозійною стійкістю. Приклади здійснення винаходу В таблиці 1 наведений хімічний склад матеріалу (сталі) запропонованої і відомої труб. Склади підбирали таким чином, щоб оцінити вплив молібдену і нікелю на міцність за різних умов охолодження листів після прокатки. Плавки проводили у вакуумній індукційній печі. Завалку складали з чистого армко-заліза й у залежності від варіанту складу - нікелю, феромолібдену, міді й інших шихтових матеріалів. Після досягнення необхідного розрідження в печі починали розплавлювання завалки. Після повного розплавлювання і нагрівання металу до температури 1630-1650°C проводили дегазуючу витримку, а потім вводили у ванну необхідні розрахункові кількості металевого марганцю, ферованадію і фероніобію, а потім присаджували розкислювачі: феросиліцій, алюміній і феротитан. Після доведення температури рідкої сталі до необхідної (1560-1580°C) мої ал, осі порушення вакууму зливали безпосередньо з тигля в ізложницю. Усього у вакуумній індукційній печі було виплавлено 12 дослідних плавок. Для всіх плавок був проаналізований хімічний склад металу, і за його результатами відібрали три плавки у яких співвідношення, що пов'язує сумарний вміст нікелю і марганцю з концентрацією молібдену і фосфору для плавок 1, 2, 3 дорівнював 0,01; 0,0057 і 0,0064 відповідно, тобто менше 0,03. Відібрані злитки, а також метал плавки сталі відомої труби були проковані на пластини товщиною 80 - 430мм потім прокатані на реверсивному стані на товщину 50 і 20мм і охолоджені зі швидко 6 стями 10 і 20 градусів на секунду, а також на повітрі. Остання умова охолодження відповідає гарячекатаном) листу, а перші дві - регульованому прискореному охолодженню. Отримані листи піддали формуванню та зварюванню з одержанням труб. У таблиці 2 наведені властивості цих плавок у порівнянні з плавкою відомого складу. Отримані результати свідчать, що нова сталь заявленого складу в поєднанні із заявленою технологією прокатки що передбачає регульоване охолодження зі швидкостями не менш 4°С/сек, має необхідне поєднання високого рівня міцності в перетинах до 50мм із високою в'язкістю, тобто з тріщиностійкістю, пластичністю за низьких температур. Швидкість регульованого охолодження, що дорівнює 10м/сек, отримують при прокатці на широкополосному стані: температура поверхні смуги наприкінці прокатки - 840°C температура поверхні смуги наприкінці регульованого прискореного охолодження - 640°C, довжина ламінарної установки - 60м, швидкість переміщення смуги в ламінарній установці 3м/сек. Швидкість регульованого охолодження, що дорівнює 20м/сек отримана при прокатці на реверсивному стані: температура поверхні листа наприкінці прокатки - 800°C, температура поверхні листа наприкінці регульованого прискореного охолодження - 600°C, довжина душуючої установки 10м, швидкість переміщення листа в душуючій установці - 1м/сек. Швидкість охолодження листа на повітрі дорівнює приблизно 2-3°С/сек. Таблиця 1 Хімічний склад сталі Компонент Вуглець Марганець Кремній Хром Нікель Ванадій Ніобій Титан Алюміній Кальцій Сірка Фосфор Азот Мідь Сурма Олово Арсен Плавка №1 0,02 1,50 0,06 0,05 0,5 0,01 0,032 0,01 0,012 0,0005 0,0035 0,005 0,005 0,23 0,0003 0,0005 0,0002 Плавка №2 0,04 1,0 0,18 0,28 0,1 0,05 0,06 0,015 0,021 0,003 0,004 0,007 0,006 0,1 0,0009 0,005 0,004 Вміст, мас.% Плавка №3 0,09 0,3 0,25 0,2 0,9 0,01 0,087 0,035 0,028 0,006 0,008 0,008 0,007 0,01 0,004 0,007 0,008 Плавка відомої сталі 0,06 1,4 0,25 0,15 0,1 0,07 0,06 0,015 0,024 0,005 0,003 0,005 0,007 0,15 0,005 0,005 0,006 7 83944 8 Таблиця 2 Властивості сталі Плавка 1 2 3 плавка відомої сталі Товщина листа, Межа міцності, Н/мм2 20/50 20/50 20/50 Швидкість охолодження, °С/с 20 10 повітря 836/687 780/730 550/470 807/712 750/6 50 540/460 767/657 720/630 530/450 20/50 621/528 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 500/410 Температура крихко-в'язкого переходу, °С Швидкість охолодження, °С /с 20 10 воздух -90/-80 -80/-70 -50/-40 -90/-80 -80/-70 -50/-40 -90/-80 -80/-70 -50/-40 420/340 Підписне -80/-30 -50/-20 -20/-10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601