RU2085596C1

RU2085596C1 - Method of heat treatment of pipes

Info

Publication number: RU2085596C1
Application number: RU96108881A
Authority: RU
Inventors: А.И. Брижан; А.И. Грехов; С.Ю. Жукова; Л.Г. Марченко; Ю.А. Поповцев; А.В. Шепелев; В.П. Галиченко; А.П. Медведев; М.Ю. Мухин; Т.В. Тетюева
Original assignee: Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод"; Предприятие "Белозерное"
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 1997-07-27

Abstract

FIELD: corrosion protection. SUBSTANCE: invention is aimed at increasing corrosion immunity of oil-gage pipes of low-carbon steel operated in media containing hydrogen sulfide and carbon dioxide. Method of heat treatment includes cooling pipes in air from temperature of the end of rolling process with subsequent additionally heating to 690-72 C following by one more cooling in air. EFFECT: increased corrosion immunity.

Description

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при изготовлении труб нефтяного сортамента из малоуглеродистой стали. The invention relates to the metallurgy of steel and can be used in the manufacture of pipes of the oil gauge from mild steel.

Известен способ термической обработки изделий из малоуглеродистых марганцовистых сталей, заключающийся в том, что изделие с прокатного нагрева охлаждают по выходу из последней клети стана с температур 830-870 С путем воздействия на их наружную поверхность водой в течение 0,15-0,30 с с интенсивностью 6,0-7,0 л/с на каждый миллиметр толщины стенки (патент РФ N 2007470, кл. С 21 D 1/02, 1994). Способ используют при термической обработке труб нефтяного сортамента для обеспечения требуемых механических свойств. A known method of heat treatment of products from low-carbon manganese steels, which consists in the fact that the product from rolling heating is cooled at the exit from the last mill stand from temperatures of 830-870 C by exposing them to the outer surface with water for 0.15-0.30 s an intensity of 6.0-7.0 l / s per millimeter of wall thickness (RF patent N 2007470, class C 21 D 1/02, 1994). The method is used in the heat treatment of oil pipe assortment to ensure the required mechanical properties.

Недостаток данного способа заключается в том, что трубы, термически обработанные по этому способу, обладают низкой стойкостью к сульфидному растрескиванию, в связи с чем их нельзя применять при эксплуатации в месторождениях даже с умеренным содержанием сероводорода. The disadvantage of this method is that the pipes thermally treated by this method have a low resistance to sulfide cracking, and therefore they cannot be used when operating in fields even with a moderate content of hydrogen sulfide.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является известный способ термической обработки труб из малоуглеродистых марганцовистых сталей, включающий охлаждение на воздухе с температуры конца прокатки, нагрев до 760-790^oС с охлаждением в воде до цеховой температуры и дополнительный нагрев до 670-700^oС с охлаждением на воздухе (патент РФ N 2048542, кл. С 21 D 8/10, 1995). Данный способ заметно повышает стойкость труб к сульфидному растрескиванию под напряжением в средах, содержащих природный и бактериальный сероводород.The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a known method of heat treatment of pipes of low-carbon manganese steels, including cooling in air from the temperature of the end of rolling, heating to 760-790 ^o With cooling in water to a workshop temperature and additional heating to 670- 700 ^o With cooling in air (RF patent N 2048542, CL 21 D 8/10, 1995). This method significantly increases the resistance of pipes to sulfide stress cracking in environments containing natural and bacterial hydrogen sulfide.

Однако, как показала практика, трубы из малоуглеродистой стали после обработки по этому способу не могут использоваться в средах, содержащих помимо сероводорода и СО₂. Кроме того, в связи с сильной зависимостью структуры и свойств труб от параметров горячей деформации (температуры и степени конечной деформации) возникают ограничения по сортаменту труб, например, при диаметре выше 114 мм и толщине стенки выше 7 мм, когда степень конечной деформации составляет менее 10%
Задачей изобретения является разработка способа термической обработки труб нефтяного сортамента, который расширяет сортамент используемых труб и обеспечивает дальнейшее повышение их стойкости к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих помимо сероводорода и СО₂, что ведет к возрастанию эксплуатационной надежности этих труб.However, as practice has shown, mild steel pipes after processing by this method cannot be used in environments containing, in addition to hydrogen sulfide and CO ₂ . In addition, due to the strong dependence of the structure and properties of pipes on the parameters of hot deformation (temperature and the degree of final deformation), there are restrictions on the assortment of pipes, for example, with a diameter above 114 mm and a wall thickness above 7 mm, when the degree of final deformation is less than 10 %
The objective of the invention is to develop a method of heat treatment of pipes of oil assortment, which extends the assortment of pipes used and provides a further increase in their resistance to corrosion cracking in environments containing, in addition to hydrogen sulfide and CO ₂ , which leads to an increase in the operational reliability of these pipes.

Поставленная задача решается тем, что в способе термической обработки труб, включающем охлаждение на воздухе с температуры конца прокатки, нагрев до 760-790^oС с охлаждением в воде и дополнительный нагрев до 690-720^oС с охлаждением на воздухе, осуществляют после горячей деформации с целью перекристаллизации промежуточный нагрев до температуры т.Ас₃ + (20-50^oС) и последующее охлаждение на воздухе.The problem is solved in that in the method of heat treatment of pipes, including cooling in air from the temperature of the end of rolling, heating to 760-790 ^o With cooling in water and additional heating to 690-720 ^o With cooling in air, is carried out after hot deformation in order to recrystallize, intermediate heating to a temperature of t.Ac ₃ + (20-50 ^o C) and subsequent cooling in air.

Осуществление в способе после горячей деформации перекристаллизации при температуре т. Ас₃ + (20-50^oС) приводит к измельчению аустенитного зерна и снижению удельной концентрации вредных примесей (фосфора, сурьмы) на границах зерен. Это приводит после окончательной термической обработки к повышению значения ударной вязкости и стойкости к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих сероводород и СО₂. Повышение температуры нагрева сверх т. Ас₃ + (20-50^oС) приводит к увеличению размеров исходного аустенитного зерна, что снижает стойкость стали к коррозионному растрескиванию. При нагреве ниже температуры т. Ас₃ не происходит полная перекристаллизация и не достигается требуемый эффект измельчения исходного аустенитного зерна и снижения концентрации вредных примесей на границах зерна.The implementation in the method after hot deformation of recrystallization at a temperature of t. Ac ₃ + (20-50 ^o C) leads to grinding of austenitic grain and reduce the specific concentration of harmful impurities (phosphorus, antimony) at the grain boundaries. This leads, after the final heat treatment, to an increase in the impact strength and resistance to corrosion cracking in environments containing hydrogen sulfide and CO ₂ . An increase in the heating temperature in excess of t. Ac ₃ + (20-50 ^o C) leads to an increase in the size of the initial austenitic grain, which reduces the resistance of steel to corrosion cracking. When heated below the temperature of t. Ac ₃ , complete recrystallization does not occur and the desired effect of grinding the initial austenitic grain and reducing the concentration of harmful impurities at the grain boundaries is not achieved.

В процессе нагрева до 760-790^oС, охлаждения в воде до цеховой температуры и нагрева до 670-700^oС с охлаждением на воздухе формируется дуальная структура, состоящая из феррита и отпущенного мартенсита более дисперсная, чем после обработки по прототипу. Как показали металлографические исследования, размер зерна феррита и участков отпущенного мартенсита составляет 3-4 мкм. Формирование дисперсной конечной структуры наряду с измельчением исходного аустенитного зерна и снижения удельной концентрации вредных примесей на границах обеспечивает решение поставленной в изобретении задачи по повышению коррозионной стойкости труб в средах, содержащих помимо сероводорода СО₂.In the process of heating to 760-790 ^o C, cooling in water to a workshop temperature and heating to 670-700 ^o C with cooling in air, a dual structure is formed consisting of ferrite and tempered martensite more dispersed than after processing according to the prototype. As shown by metallographic studies, the grain size of ferrite and sections of tempered martensite is 3-4 microns. The formation of a dispersed final structure along with grinding of the original austenitic grain and a decrease in the specific concentration of harmful impurities at the boundaries provides a solution to the problem of the invention to increase the corrosion resistance of pipes in media containing, in addition to hydrogen sulfide, CO ₂ .

Предлагаемый способ термической обработки труб осуществляется следующим образом. The proposed method of heat treatment of pipes is as follows.

Трубы-заготовки нагревают под заключительную прокатку в зависимости от сортамента до температуры 850-950^oС, температура выхода из последней клети стана при этом составляет 800-880^oС. С этой температуры изделия охлаждают на воздухе до цеховой температуры. Затем осуществляют нагрев до температуры т. Ас₃ + (20-50^oС) с охлаждением на воздухе и нагрев до температуры 760-790^oС с охлаждением в воде. После охлаждения в воде ведут дополнительный нагрев до 690-720^oС с охлаждением на воздухе.The billet pipes are heated for final rolling, depending on the assortment, to a temperature of 850-950 ^o С, the exit temperature from the last mill stand is 800-880 ^o С. From this temperature, the products are cooled in air to the workshop temperature. Then carry out heating to a temperature of t. Ac ₃ + (20-50 ^o C) with cooling in air and heating to a temperature of 760-790 ^o With cooling in water. After cooling in water, additional heating is carried out to 690-720 ^o With cooling in air.

Способ был опробован в промышленных условиях ОАО "Синарский трубный завод" и дал высокие результаты. Так, по сравнению с прототипом, коррозионная стойкость в средах, содержащих СО₂, повышается на 50% Таким образом решена задача по расширению сортамента используемых труб для реализации способа и увеличена их стойкость к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих сероводород и СО₂, что в итоге ведет к повышению эксплуатационной надежности изделий.The method was tested under industrial conditions of JSC "Sinarsky Pipe Plant" and gave good results. So, in comparison with the prototype, the corrosion resistance in environments containing CO ₂ is increased by 50%. Thus, the problem of expanding the assortment of pipes used to implement the method was solved and their resistance to corrosion cracking in environments containing hydrogen sulfide and CO ₂ was increased, which ultimately leads to increased operational reliability of products.

Claims

A method of heat treatment of pipes, including cooling in air from the temperature of the end of rolling, heating to 760 790 ^o With cooling in water to a workshop temperature and additional heating to 690 720 ^o With cooling in air, characterized in that after the end of rolling carry out intermediate heating to Ac ₃ + (20 50) ^o С and cooling in air.