RU2599465C2 - Способ термической обработки изделий из хромомолибденовой стали - Google Patents
Способ термической обработки изделий из хромомолибденовой стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2599465C2 RU2599465C2 RU2015108477/02A RU2015108477A RU2599465C2 RU 2599465 C2 RU2599465 C2 RU 2599465C2 RU 2015108477/02 A RU2015108477/02 A RU 2015108477/02A RU 2015108477 A RU2015108477 A RU 2015108477A RU 2599465 C2 RU2599465 C2 RU 2599465C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- heat treatment
- molybdenum steel
- cooling
- chrome
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу термической обработки изделий из малоуглеродистой хромомолибденовой стали и может быть использовано для упрочнения труб нефтяного сортамента, например, насосно-компрессорных и обсадных. Для получения изделий с высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах, содержащих сероводород в соответствии с международным стандартом API Spec 5CT/ISO 11961 и углекислый газ, и высоким уровнем прочностных свойств (предел текучести от 552 до 800 МПа), изделие подвергают термической обработке, включающей нагрев под аустенитизацию до температуры Ас3+(50…80)°С с выдержкой не менее 30 минут, охлаждение в воде до температуры не более 100°С и нагрев под отпуск до температуры не более (Ac1-15)°С с выдержкой не менее 30 минут. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу термической обработки изделий из малоуглеродистой хромомолибденовой стали и может быть использовано, в частности, для упрочнения труб нефтяного сортамента, например, насосно-компрессорных и обсадных.
Известен способ термической обработки труб из малоуглеродистой хромомолибденовой стали для обеспечения коррозионной стойкости труб и соединительных деталей в средах, содержащих H2S и СО2, по схеме двойного цикла, включающего двойную закалку с отпуском:
- первый нагрев до Ас3-(Ас3+50)°С, охлаждение в воде, второй нагрев в межкритический интервал температур (Ac1-Ас3), охлаждение в воде и нагрев под отпуск до (550+Ac1)°C с последующим охлаждением на воздухе [пат. РФ №2096495, опубл. 20.11.1997];
- закалка при нагреве в аустенитную область температур выше Ас3 с выдержкой и последующим охлаждением водой, закалка при нагреве в ферритно-аустенитную область температур в интервале (Ac1+80)-(Ас3-30)°С с выдержкой и последующим охлаждением водой и высокий отпуск при температуре (500-Ас1)°С с выдержкой и последующим охлаждением на воздухе [пат. РФ №2148660, опубл. 10.05.2000];
- первая закалка (920-940)+10°С, вторая закалка 800-830°С и отпуск 600-620°С [Труды XVI Международной научно-технической конференции «ТРУБЫ-2008», г. Челябинск].
Недостатком способа является то, что он не позволяет получить высокий уровень прочностных свойств (предел текучести не более 570 МПа) и имеет низкую производительность процесса из-за проведения второго нагрева в межкритический интервал температур (Ac1-Ас3) ферритно-аустенитной области, что ведет к повышению себестоимости готовой продукции.
Также известна сталь, содержащая углерод 0,1-0,35 масс. %, хром 1,0-6,0 масс. % и молибден 0,4-1,0 масс. %, имеющая предел текучести предел текучести не менее 552 МПа и способ термической обработки по схеме: нормализация и двойной отпуск (пат. РФ №2368836, опубл. 27.09.2008).
Недостатком данного способа термической обработки является ограниченное применение в зависимости от содержания хрома в диапазоне 1,0-6,0 масс. %. В частности способ не применим для обработки труб нефтяного сортамента из хромомолибденовой стали с содержанием хрома до 2,0 масс. %, так как не позволяет обеспечить достаточный запас по прочностным свойствам и коррозионной стойкости. Кроме того, цикличность термической обработки, заключающаяся в проведении двойного отпуска, снижает производительность процесса в целом.
Наиболее близким по технической сущности является известный способ термической обработки изделий из комплексно-легированной стали (заявка №2013137543, дата подачи 09.08.2013 г, заявитель ОАО «СинТЗ»), включающий нагрев до температуры Ас3-(Ас3+50)°С, охлаждение водой в спрейере до температуры не более 280°С по длине трубы, и отпуск до температуры не более (Ac1-15)°С.
Недостатком способа является низкая стойкость изделия против коррозии при эксплуатации в средах, содержащих сероводород и углекислый газ в виду неполных структурных превращений при закалке. Кроме того, применительно к низкоуглеродистой стали низкая температура нагрева под закалку Ас3-(Ас3+50)°С и недостаточно полное охлаждение водой не позволяют обеспечить высокий уровень прочностных свойств.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа термической обработки изделий из малоуглеродистой хромомолибденовой стали, в частности, труб для нефтяных скважин, обеспечивающего коррозионную стойкость в агрессивных средах, содержащих сероводород в соответствии с международным стандартом API Spec 5CT/ISO 11961 и углекислый газ, и высокий уровень прочностных свойств (предел текучести от 552 до 800 МПа).
Указанный результат достигается тем, что изделие, изготовленное из хромомолибденовой стали и подвергнутое термической обработке, включающей закалку и отпуск, нагревают под аустенитизацию до температуры Ас3+(50…80)°С, выдерживают не менее 30 минут, охлаждают в воде до температуры не более 100°С и нагревают под отпуск до температуры не более (Ac1-15)°С с выдержкой не менее 30 минут.
Технический результат, обеспечиваемый за счет выбранных температурных и временных параметров термической обработки, определяется следующими факторами:
- нагрев под аустенитизацию до температуры Ас3+(50…80)°С применительно к низкоуглеродистой хромомолибденовой стали обеспечивает полное аустенитное превращение и начало охлаждения в воде с температуры не ниже, чем Ar3, что является необходимым условием достижения высокопрочного состояния, исключая образование ферритно-перлитной структуры, а формирование мелкодисперсной однородной микроструктуры - стойкости против сероводородного растрескивания. Кроме того, измельчение аустенитного зерна до размера не крупнее 8 балла, а следовательно, и размеров упрочняющей фазы - эффективный способ повышения сопротивления хрупкому разрушению, в том числе при отрицательных температурах эксплуатации изделия;
- температура конца охлаждения в воде установлена не более 100°С, что ниже температурной области мартенситного превращения, обеспечивает максимальную степень превращения переохлажденного аустенита. В случае завершения охлаждения при более высоких температурах, свыше 100 С, возможно выделение крупных карбидов по границам зерен, что снижает сопротивление металла межкристаллитному хрупкому разрушению;
- максимальная температура нагрева под отпуск ограничивается величиной (Ac1-15)°С, так как в условиях массового производства (поточной линии термической обработки) проведение отпуска в субкритическом интервале температур опасно, с точки зрения, гарантированного отсутствия перегрева стали выше, чем температура обратного фазового превращения Ас1;
- применительно к хромомолибденовой стали требуется проведение высокотемпературного отпуска с выдержкой не менее 30 минут для реализации таких процессов как релаксация структурных напряжений, гомогенизация химического состава, карбидные превращения с выделением специальных карбидов хрома и молибдена.
Предлагаемый и известный способы термической обработки были опробованы в условиях Синарского трубного завода при изготовлении труб размером 73,02×5,51 мм. Результаты промышленного изготовления труб в сравнении с прототипом приведены в таблице 1.
Для применяемых хромомолибденовых составов стали термическая обработка труб проводилась в печах с шагающим подом с точностью ведения процесса ±5°С при следующих параметрах: температура нагрева под аустенитизацию 890°С, температура конца охлаждения в воде 50-80°С и отпуск 650-680°С с выдержкой 60 минут. Далее была проведена оценка механических свойств, включая ударную вязкость при температуре испытания минус 60°С и коррозионной стойкости в среде, содержащей сероводород согласно стандарту NACE ТМ0177 и углекислый газ с применением специализированной автоклавной установки, приближающей условия испытания к реальным эксплуатационным в нефтяных скважинах коррозионного фонда.
Таким образом, предлагаемый способ термической обработки позволяет изготавливать изделия, в частности трубы, из низкоуглеродистой хромомолибденовой стали с получением высокого уровня прочностных свойств и ударной вязкости, а также в сравнении с прототипом обеспечить их коррозионную стойкость.
Claims (1)
- Способ термической обработки изделий из малоуглеродистой хромомолибденовой стали, включающий аустенитизацию, охлаждение в воде и отпуск, отличающийся тем, что осуществляют нагрев под аустенитизацию до температуры Ас3+(50-80)°C с выдержкой не менее 30 минут, охлаждение в воде осуществляют до температуры не более 100°C, а нагрев под отпуск ведут до температуры не более (Ac1-15)°C с выдержкой не менее 30 минут.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015108477/02A RU2599465C2 (ru) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | Способ термической обработки изделий из хромомолибденовой стали |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015108477/02A RU2599465C2 (ru) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | Способ термической обработки изделий из хромомолибденовой стали |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015108477A RU2015108477A (ru) | 2016-09-27 |
RU2599465C2 true RU2599465C2 (ru) | 2016-10-10 |
Family
ID=57018375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015108477/02A RU2599465C2 (ru) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | Способ термической обработки изделий из хромомолибденовой стали |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2599465C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788770C1 (ru) * | 2022-08-22 | 2023-01-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ обработки хромомолибденовой стали перлитного класса |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0925518A (ja) * | 1995-07-07 | 1997-01-28 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高強度高耐食継目無鋼管の製造方法 |
RU2112050C1 (ru) * | 1997-03-12 | 1998-05-27 | Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" | Способ термической обработки труб |
RU2203333C2 (ru) * | 2001-05-16 | 2003-04-27 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Способ изготовления валка профилегибочного агрегата |
RU2333969C1 (ru) * | 2006-12-18 | 2008-09-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Трубная заготовка из хромомолибденсодержащей стали |
RU2363877C2 (ru) * | 2004-12-07 | 2009-08-10 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Труба из мартенситной нержавеющей стали для нефтяных скважин |
-
2015
- 2015-03-11 RU RU2015108477/02A patent/RU2599465C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0925518A (ja) * | 1995-07-07 | 1997-01-28 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高強度高耐食継目無鋼管の製造方法 |
RU2112050C1 (ru) * | 1997-03-12 | 1998-05-27 | Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" | Способ термической обработки труб |
RU2203333C2 (ru) * | 2001-05-16 | 2003-04-27 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Способ изготовления валка профилегибочного агрегата |
RU2363877C2 (ru) * | 2004-12-07 | 2009-08-10 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Труба из мартенситной нержавеющей стали для нефтяных скважин |
RU2333969C1 (ru) * | 2006-12-18 | 2008-09-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Трубная заготовка из хромомолибденсодержащей стали |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788770C1 (ru) * | 2022-08-22 | 2023-01-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ обработки хромомолибденовой стали перлитного класса |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015108477A (ru) | 2016-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5252131B2 (ja) | 鋼管の焼入方法 | |
CN105648360A (zh) | 一种含铌耐热奥氏体不锈钢热轧工艺方法 | |
CN103740913A (zh) | 高温锻制马氏体不锈钢热处理方法 | |
Vahdat et al. | Microstructure and tensile toughness correlation of 1.2542 tool steel after deep cryogenic treatment | |
WO2009064234A1 (en) | A process for forming steel | |
KR20200140411A (ko) | 카바이드 함유 철계 합금의 미세처리 및 미세조직 | |
Chuaiphan et al. | The effects of heat treatment on microstructure and mechanical properties of AISI 4140 for base cutter cane harvester | |
Ezatpour et al. | Influence of hot deformation strain rate on the mechanical properties and microstructure of K310 cold work tool steel | |
CN109022728A (zh) | 一种亚稳态奥氏体不锈钢的高温淬火-深过冷-低温配分热处理方法及不锈钢 | |
RU2599465C2 (ru) | Способ термической обработки изделий из хромомолибденовой стали | |
Lee et al. | A study on the mechanical properties for developing a computer simulation model for heat treatment process | |
JPH09241746A (ja) | 高強度二相ステンレス鋼管の製造方法 | |
Mesquita et al. | Heat treating of hot-work tool steels | |
Gu et al. | Effect of contact pressure during quenching on microstructures and mechanical properties of hot-stamping parts | |
Wang et al. | Heat Treating of Carbon Steels | |
Skubisz et al. | Warm-forging characteristics and microstructural response of medium-carbon high-strength steels for high-duty components | |
Lupyr et al. | Influence of heat treatment technologies on the structure and properties of the corrosion-resistant martensitic steel type AISI 420 | |
Stewart et al. | Process design for quenching and partitioning of plate steels | |
RU2594925C1 (ru) | Способ термоциклической обработки стали | |
RU2563382C1 (ru) | Способ термической обработки режущего инструмента из быстрорежущей стали | |
Marciniak et al. | The effect of stepped austempering on phase composition and mechanical properties of nanostructured X37CrMoV5-1 steel | |
Respati et al. | Analysis Impact Test and Hardness Test on Construction Steel with Quenching Oil SAE 40 Cooling Media at Heat Treatment Temperature Variation 700, 800 and 900 ºC | |
JP2017113801A (ja) | 鋼管の製造方法 | |
Akor et al. | Investigation of the Potential of Jatropha Seed Oil as Austempering Quenchant for Medium Carbon Steel | |
Stepanov et al. | Assimilation of the production of casing pipe resistant to the action of industrial atmospheres containing hydrogen sulfide |