RU2682984C1 - Method of producing a pipe with low yield point to ultimate strength ratio - Google Patents
Method of producing a pipe with low yield point to ultimate strength ratio Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682984C1 RU2682984C1 RU2018108645A RU2018108645A RU2682984C1 RU 2682984 C1 RU2682984 C1 RU 2682984C1 RU 2018108645 A RU2018108645 A RU 2018108645A RU 2018108645 A RU2018108645 A RU 2018108645A RU 2682984 C1 RU2682984 C1 RU 2682984C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- temperature
- pipe
- rolled
- chromium
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 88
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 88
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 23
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 12
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 8
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 31
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 9
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 5
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000844 transformation Methods 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- -1 titanium carbides Chemical class 0.000 description 3
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу производства трубы из горячекатаного рулонного проката, обладающей одновременно высокими показателями прочности, пластичности, вязкости и низкими значениями отношения предела текучести к пределу прочности. Изобретение может быть использовано при изготовлении обсадных труб, предназначенных для крепления нефтяных и газовых скважин во время их бурения и для последующего использования, а также для бурения скважин при поиске воды и полезных ископаемых.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to a method for the production of pipes from hot rolled coils having both high strength, ductility, toughness and low values of the ratio of yield strength to tensile strength. The invention can be used in the manufacture of casing pipes intended for fastening oil and gas wells during their drilling and for subsequent use, as well as for drilling wells in the search for water and minerals.
Известен способ производства горячекатаной стальной полосы с низким отношением предела текучести к пределу прочности и высокой ударной вязкостью, описанный в патенте RU 2588755. Согласно данному способу заготовку из стали со следующим соотношением химических элементов, мас. %: углерод - 0,05÷0,08; кремний - 0,15÷0,30; марганец - 1,55÷1,85; алюминий - 0,015÷0,040; ниобий - 0,015÷0,025; титан - 0,01÷0,02; хром - 0,20÷0,40; молибден - 0,18÷0,30; азот ≤0,006; кислород ≤0,004; кальций - 0,0015÷0,0050; никель ≤0,40; фосфор ≤0,015; сера ≤0,005; при этом соотношение Ca/S≥1,5; железо - остальное, перед проведением горячей прокатки нагревают до температуры предпочтительно в пределах 1150÷1220°С. Далее проводят многопроходную горячую прокатку в зоне рекристаллизации аустенита и в зоне отсутствия рекристаллизации, при этом суммарный коэффициент обжатия ≥80%, а температура конца прокатки ≥850°С. После завершения прокатки осуществляют водное охлаждение стальной полосы со скоростью 15÷50°С/с до температуры в диапазоне от температуры Bs-60°C до температуры Bs-100°C (Bs - температура начала бейнитного превращения). Далее производят охлаждение воздухом в течение 5÷60 секунд с последующим нагревом охлажденной стальной полосы в индукционной нагревательной печи на линии со скоростью 1÷10°С/с до температуры бейнита Bs+20°С. После чего проводят отпуск в течение 40÷60 секунд с последующим охлаждением воздухом вне печи, при этом стартовая точка бейнита Bs имеет следующее значение: Bs=830-270C-90Mn-37Ni-70Cr-83Мо, где С, Mn, Ni, Cr, Мо соответствуют содержанию этих элементов в стальной полосе в вес. %.A known method of manufacturing a hot-rolled steel strip with a low ratio of yield strength to tensile strength and high impact strength, described in patent RU 2588755. According to this method, a billet of steel with the following ratio of chemical elements, wt. %: carbon - 0.05 ÷ 0.08; silicon - 0.15 ÷ 0.30; Manganese - 1.55 ÷ 1.85; aluminum - 0.015 ÷ 0.040; niobium - 0.015 ÷ 0.025; titanium - 0.01 ÷ 0.02; chrome - 0.20 ÷ 0.40; molybdenum - 0.18 ÷ 0.30; nitrogen ≤0.006; oxygen ≤0.004; calcium - 0.0015 ÷ 0.0050; nickel ≤0.40; phosphorus ≤ 0.015; sulfur ≤0.005; wherein the ratio of Ca / S≥1.5; iron - the rest, before conducting hot rolling is heated to a temperature preferably in the range of 1150 ÷ 1220 ° C. Next, multi-pass hot rolling is carried out in the austenite recrystallization zone and in the absence of recrystallization zone, with the total compression ratio ≥80% and the temperature of the end of rolling ≥850 ° С. After rolling, water cooling of the steel strip is carried out at a rate of 15 ÷ 50 ° C / s to a temperature in the range from temperature Bs-60 ° C to temperature Bs-100 ° C (Bs is the temperature at which bainitic transformation begins). Next, air is cooled for 5–60 seconds, followed by heating of the cooled steel strip in an induction heating furnace on the line at a speed of 1 ÷ 10 ° C / s to a temperature of bainite Bs + 20 ° C. After that, leave for 40 ÷ 60 seconds, followed by cooling with air outside the furnace, while the starting point of bainite Bs has the following meaning: Bs = 830-270C-90Mn-37Ni-70Cr-83Mo, where C, Mn, Ni, Cr, Mo correspond to the content of these elements in the steel strip in weight. %
Основным недостатком способа производства по патенту RU 2588755 является обязательная необходимость легирования стали дорогостоящими химическими элементами, такими как молибден в количестве 0,18÷0,30%, ниобий в количестве 0,015÷0,025% и титан в количестве 0,010÷0,020%. Добавки молибдена, ниобия и титана приводит к удорожанию стали, поэтому использование данных химических элементов не всегда является целесообразным с экономической точки зрения, особенно при производстве стального проката небольшой толщины, предназначенной для производства обсадных труб. Также недостатком описанного способа производства является применение эмпирической формулы расчета температуры начала бейнитного превращения Bs в зависимости от содержания химических элементов в стали. Данная расчетная формула не учитывает скорость охлаждения и состояние действительного зерна аустенита перед началом ускоренного охлаждения, в частности его размер, степень наклепа и однородность, влияющих на положение температуры начала бейнитного превращения Bs. Кроме того, существенным недостатком данного способа производства является наличие стадии нагрева прокатанной полосы и требуемое дорогостоящее оборудование - индукционная печь.The main disadvantage of the production method according to patent RU 2588755 is the mandatory need for alloying steel with expensive chemical elements, such as molybdenum in an amount of 0.18 ÷ 0.30%, niobium in an amount of 0.015 ÷ 0.025% and titanium in an amount of 0.010 ÷ 0.020%. The addition of molybdenum, niobium and titanium leads to a rise in price of steel, therefore, the use of these chemical elements is not always advisable from an economic point of view, especially in the production of rolled steel of small thickness intended for the production of casing pipes. Another disadvantage of the described production method is the use of an empirical formula for calculating the temperature of the onset of bainitic transformation Bs depending on the content of chemical elements in steel. This calculation formula does not take into account the cooling rate and the state of the actual austenite grain before accelerated cooling, in particular, its size, degree of hardening and uniformity, affecting the position of the temperature of the onset of bainitic transformation Bs. In addition, a significant drawback of this production method is the presence of a stage for heating the rolled strip and the required expensive equipment is an induction furnace.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления стальной трубы, описанный в патенте RU 2605396, включающий стадию горячей прокатки стального материала путем нагрева, черновой и чистовой прокатки в горячекатаную стальную полосу, смотку горячекатаной стальной полосы, стадию формовки горячекатаной стальной полосы в цилиндрическую открытую трубу с помощью валков при непрерывной подаче в них смотанной горячекатаной стальной полосы, выравнивание друг относительно друга круглых концевых частей открытой трубы и их электрическую контактную сварку. При этом стальной материал имеет состав, мас. %: углерод - 0,38÷0,45; марганец - 1,00÷1,80; кремний - 0,10÷0,30; фосфор ≤0,030; сера ≤0,030; алюминий - 0,010÷0,070; азот ≤0,010; остальное - железо и неизбежные примеси; причем чистовую прокатку осуществляют с начальной температурой прокатки 950°С или ниже и конечной температурой чистовой прокатки 820÷920°С, смотку горячекатаной стальной полосы проводят при температуре 650÷800°С, а стадию формовки горячекатаной полосы в стальную трубу проводят при комнатной температуре. Согласно данному изобретению, выбранному за прототип, стальная полоса и труба, изготовленная из нее, имеют предел текучести YS 379÷552 МПа и предел прочности при растяжении TS 655 МПа или более и отношение предела текучести к пределу прочности, составляющее 80% или менее.The closest technical solution to the claimed invention by its technical nature and the achieved result is a method of manufacturing a steel pipe described in patent RU 2605396, which includes the step of hot rolling of steel material by heating, rough and finish rolling into a hot rolled steel strip, winding of a hot rolled steel strip, forming step hot rolled steel strip into a cylindrical open pipe with the help of rolls with continuous supply of coiled hot rolled steel strip into them, alignment for a circle relative to each other of the circular end parts of the open pipe and their electrical contact welding. While the steel material has a composition, wt. %: carbon - 0.38 ÷ 0.45; Manganese - 1.00 ÷ 1.80; silicon - 0.10 ÷ 0.30; phosphorus ≤0.030; sulfur ≤0.030; aluminum - 0.010 ÷ 0.070; nitrogen ≤0.010; the rest is iron and inevitable impurities; moreover, finish rolling is carried out with an initial rolling temperature of 950 ° C or lower and a final finishing temperature of 820 ÷ 920 ° C, the winding of the hot rolled steel strip is carried out at a temperature of 650 ÷ 800 ° C, and the stage of forming the hot rolled strip into a steel pipe is carried out at room temperature. According to this invention, selected as a prototype, a steel strip and a pipe made from it have a yield strength of YS 379 ÷ 552 MPa and a tensile strength of TS 655 MPa or more and a yield strength to tensile strength ratio of 80% or less.
Существенным недостатком указанного способа производства труб является применение стали с высоким содержанием углерода 0,38÷0,45%, который ухудшает свариваемость, способствует образованию горячих и холодных трещин. Кроме того, в описанном способе заявленные пределы содержания в стали марганца и кремния приведены без указания их взаимного соотношения. Для формирования качественного сварного соединения трубы при использовании электрической контактной сварки в стали необходимо иметь определенное соотношение марганца к кремнию. Также запатентованные химический состав и технология производства наряду с высокой прочностью не гарантируют высокий уровень пластичности горячекатаного проката и отсутствие трещин при испытании на сплющивание электросварных труб.A significant drawback of this method of pipe production is the use of steel with a high carbon content of 0.38 ÷ 0.45%, which impairs weldability, promotes the formation of hot and cold cracks. In addition, in the described method, the declared limits of the content in the steel of manganese and silicon are given without indicating their mutual relationship. To form a high-quality welded joint of a pipe when using electric contact welding in steel, it is necessary to have a certain ratio of manganese to silicon. Also, the patented chemical composition and production technology, along with high strength, do not guarantee a high level of ductility of hot-rolled steel and the absence of cracks during the flattening test of electric-welded pipes.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в обеспечении наряду с высокой прочностью низкого отношения предела текучести к пределу прочности при сохранении высокой пластичности, хорошей ударной вязкости и хорошей свариваемости трубы.The technical result of the invention consists in providing, along with high strength, a low ratio of yield strength to tensile strength while maintaining high ductility, good toughness and good weldability of the pipe.
Технический результат достигается тем, что в способе производства трубы, включающем горячую прокатку стальной заготовки с разделением на черновую и чистовую стадии, смотку проката в рулон, валковую формовку трубной заготовки с последующей сваркой ее кромок токами высокой частоты, в соответствии с предложенным техническим решением, используют заготовку, выполненную из стали, имеющей следующий химический состав, мас. %: углерод 0,25÷0,37; марганец 0,80÷1,45; кремний 0,20÷0,35; хром ≤0,30; никель ≤0,30; медь ≤0,30; титан ≤0,030; алюминий 0,015÷0,050; азот ≤0,012; сера ≤0,010; фосфор ≤0,020; кальций 0,001÷0,020; мышьяк ≤0,010; свинец ≤0,002; олово ≤0,020; сурьма ≤0,005; цинк ≤0,020; железо и неизбежные примеси - остальное, при этом суммарное содержание хрома, никеля и меди составляет 0,25÷0,55%, отношение содержания марганца к кремнию находится в пределах 4,0÷4,5. При этом чистовую прокатку осуществляют с начальной температурой 960÷1080°С, ускоренное охлаждение проката осуществляют водой со скоростью 10°С/с или более, причем отсечка воды для головного и хвостового участков проката составляет 4 м или более, а смотку проката проводят при температуре 500÷640°С.The technical result is achieved by the fact that in a method for producing a pipe, which includes hot rolling of a steel billet with separation into a roughing and finishing stages, winding of rolled products into a roll, roll forming of a tube billet with subsequent welding of its edges with high-frequency currents, in accordance with the proposed technical solution, use a workpiece made of steel having the following chemical composition, wt. %: carbon 0.25 ÷ 0.37; manganese 0.80 ÷ 1.45; silicon 0.20 ÷ 0.35; chrome ≤0.30; nickel ≤0.30; copper ≤0.30; titanium ≤0.030; aluminum 0.015 ÷ 0.050; nitrogen ≤0.012; sulfur ≤0.010; phosphorus ≤0.020; calcium 0.001 ÷ 0.020; arsenic ≤0.010; lead ≤0.002; tin ≤0.020; antimony ≤0.005; zinc ≤0.020; iron and inevitable impurities - the rest, while the total content of chromium, nickel and copper is 0.25 ÷ 0.55%, the ratio of manganese to silicon is in the range 4.0 ÷ 4.5. In this case, finish rolling is carried out with an initial temperature of 960 ÷ 1080 ° C, accelerated cooling of the rolling is carried out with water at a speed of 10 ° C / s or more, and the cut-off of water for the head and tail sections of the rental is 4 m or more, and the rolling of the rolling is carried out at a temperature 500 ÷ 640 ° C.
Для достижения технического результата стальная заготовка может быть дополнительно легирована хромом в количестве 0,31÷0,90%, при этом суммарное содержание хрома, никеля и меди должно быть не более 1,00%.To achieve a technical result, the steel billet can be additionally alloyed with chromium in an amount of 0.31 ÷ 0.90%, while the total content of chromium, nickel and copper should be no more than 1.00%.
Для достижения технического результата возможно дополнительное проведение термической обработки трубы по одному из режимов: с нагревом в межкритический интервал температур Ac1÷Ac3 с последующим охлаждением на воздухе; по режиму нормализации при температуре нагрева Ас3+20÷70°С, либо по режиму закалки при температуре нагрева Ас3+20÷70°С и нагреву в межкритический интервал температур Ac1÷Ac3 с последующим охлаждением на воздухе.To achieve a technical result, it is possible to carry out additional heat treatment of the pipe according to one of the modes: with heating in the intercritical temperature range Ac 1 ÷ Ac 3 followed by cooling in air; by the normalization mode at the heating temperature Ac 3 + 20 ÷ 70 ° C, or by the hardening mode at the heating temperature Ac 3 + 20 ÷ 70 ° C and heating in the intercritical temperature range Ac 1 ÷ Ac 3 with subsequent cooling in air.
Технический результат достигается также тем, что температуры фазовых превращений Ас1 и Ас3 стали определяют путем проведения дилатометрических испытаний изготовленного из горячекатаной стальной полосы или стальной трубы образца при имитации режимов термической обработки на дилатометре.The technical result is also achieved by the fact that the temperatures of the phase transformations of Ac 1 and Ac 3 of steel are determined by dilatometric testing of a sample made of a hot-rolled steel strip or steel pipe while simulating the heat treatment on a dilatometer.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Согласно предлагаемому способу производства трубы с низким отношением предела текучести к пределу прочности, вначале выплавляют сталь с содержанием химических элементов в следующих пределах, мас. %: углерод 0,25÷0,37; марганец 0,80÷1,45; кремний 0,20÷0,35; хром ≤0,30; никель ≤0,30; медь ≤0,30; титан ≤0,030; алюминий 0,015÷0,050; азот ≤0,012; сера ≤0,010; фосфор ≤0,020; кальций 0,001÷0,020; мышьяк ≤0,010; свинец ≤0,002; олово ≤0,020; сурьма ≤0,005; цинк ≤0,020; железо и неизбежные примеси - остальное, при этом суммарное содержание хрома, никеля и меди соответствует 0,25÷0,55%, отношение марганца к кремнию находится в пределах 4,0÷4,5. Далее изготавливают заготовку из стали с заданным химическим составом.According to the proposed method for the production of pipes with a low ratio of yield strength to tensile strength, steel is first smelted with the content of chemical elements in the following limits, wt. %: carbon 0.25 ÷ 0.37; manganese 0.80 ÷ 1.45; silicon 0.20 ÷ 0.35; chrome ≤0.30; nickel ≤0.30; copper ≤0.30; titanium ≤0.030; aluminum 0.015 ÷ 0.050; nitrogen ≤0.012; sulfur ≤0.010; phosphorus ≤0.020; calcium 0.001 ÷ 0.020; arsenic ≤0.010; lead ≤0.002; tin ≤0.020; antimony ≤0.005; zinc ≤0.020; iron and inevitable impurities - the rest, while the total content of chromium, nickel and copper corresponds to 0.25 ÷ 0.55%, the ratio of manganese to silicon is in the range 4.0 ÷ 4.5. Next, a billet is made of steel with a given chemical composition.
Заявленные пределы содержания углерода (0,25÷0,37%) в сочетании с марганцем (0,80÷1,45%) необходимы для достижения требуемого уровня прочности в рулонном прокате и трубах при применении предложенных способов производства. Чрезмерное количество углерода более 0,37% оказывает неблагоприятное влияние на свариваемость стали и, как следствие, на получение удовлетворительных результатов испытаний на сплющивание трубы. Поэтому в качестве верхнего предела по содержанию углерода установлено значение 0,37%. При содержании углерода менее 0,25% и марганца менее 0,80% сложно обеспечить заданный уровень прочности в рамках реализации предлагаемого способа производства. При содержании марганца более 1,45% заметно снижается ударная вязкость и увеличивается отношение предела текучести к пределу прочности, а также ухудшается стойкость металла в зоне термического влияния сварного шва ввиду формирования ликвационных дефектов.The stated limits of carbon content (0.25 ÷ 0.37%) in combination with manganese (0.80 ÷ 1.45%) are necessary to achieve the required level of strength in rolled stock and pipes when using the proposed production methods. Excessive amounts of carbon greater than 0.37% have an adverse effect on the weldability of steel and, as a result, on obtaining satisfactory test results for pipe flattening. Therefore, the value of 0.37% is set as the upper limit for carbon content. When the carbon content is less than 0.25% and manganese less than 0.80%, it is difficult to provide a given level of strength in the framework of the implementation of the proposed production method. When the manganese content is more than 1.45%, the toughness decreases and the ratio of yield strength to tensile strength increases, and the metal resistance in the heat affected zone of the weld also deteriorates due to the formation of segregation defects.
Выбранные пределы содержания кремния (0,20÷0,35%) и алюминия (0,015÷0,050%) в первую очередь необходимы для раскисления стали при выплавке. Кроме этого, кремний, находясь в твердом растворе α-фазы, повышает прочностные свойства стали. Для эффективного раскисления стали, необходимо добавлять алюминий на уровне не менее 0,015% или больше. Алюминий в заявленных пределах связывает азот в нитриды, улучшает ударную вязкость стали и снижает склонность стали к старению. Однако, добавление кремния более 0,35% и алюминия более 0,050% приводит к ухудшению ударной вязкости ввиду увеличения количества силикатов и алюминатов в стали.The selected limits of the content of silicon (0.20 ÷ 0.35%) and aluminum (0.015 ÷ 0.050%) are primarily necessary for the deoxidation of steel during smelting. In addition, silicon, being in the α-phase solid solution, increases the strength properties of steel. For effective steel deoxidation, it is necessary to add aluminum at a level of at least 0.015% or more. Aluminum within the stated limits binds nitrogen to nitrides, improves the toughness of steel and reduces the tendency of steel to age. However, the addition of silicon of more than 0.35% and aluminum of more than 0.050% leads to a deterioration in toughness due to an increase in the amount of silicates and aluminates in steel.
Верхний предел содержания азота в стали ограничен 0,012%. При содержании азота более 0,012%, его часть остается в твердом растворе α-фазы и оказывает отрицательное влияние на ударную вязкость и хладостойкость металла.The upper limit of the nitrogen content in steel is limited to 0.012%. When the nitrogen content is more than 0.012%, part of it remains in the α-phase solid solution and has a negative effect on the toughness and cold resistance of the metal.
Титан способствует измельчению структуры, а также является раскислителем стали. Однако, поскольку добавление больших количеств титана приводит к значительному ухудшению ударной вязкости и сопротивлению хрупкому разрушению из-за образования карбидов титана, верхний предел его содержания должен быть ограничен 0,030%.Titanium contributes to the refinement of the structure and is also a deoxidizing agent for steel. However, since the addition of large amounts of titanium leads to a significant deterioration in toughness and resistance to brittle fracture due to the formation of titanium carbides, the upper limit of its content should be limited to 0.030%.
Выбранные значения содержаний серы (менее 0,010%) и фосфора (менее 0,020%) необходимы для получения высоких значений ударной вязкости и сопротивления металла хрупкому разрушению при отрицательных температурах. Сера и фосфор являются вредными примесями, которые снижают весь комплекс свойств стали. Кроме того, сера оказывает негативное влияние на технологические свойства стали, выделяясь в виде легкоплавкой эвтектики (Fe+FeS) по границам зерен и вызывая тем самым хрупкость при горячей обработке стали давлением. Также увеличение содержания серы свыше 0,010% способствует повышению количества сульфидов MnS, которые нарушают однородность строения стали, снижают пластичность и вязкость, усталостную прочность, ухудшают свариваемость и коррозионную стойкость. Фосфор обладает высокой ликвирующей способностью: выделяясь в виде включений по границам зерен и ослабляя их, он способствует снижению уровня ударной вязкости стали при пониженных температурах, повышая порог хладноломкости, поэтому верхний предел содержания фосфора ограничен 0,020%.The selected values of sulfur (less than 0.010%) and phosphorus (less than 0.020%) are necessary to obtain high values of impact strength and resistance to brittle fracture of the metal at low temperatures. Sulfur and phosphorus are harmful impurities that reduce the whole complex of properties of steel. In addition, sulfur has a negative effect on the technological properties of steel, standing out in the form of a low-melting eutectic (Fe + FeS) along grain boundaries and thereby causing brittleness during hot processing of steel by pressure. Also, an increase in sulfur content in excess of 0.010% contributes to an increase in the amount of MnS sulfides, which violate the uniformity of the steel structure, reduce ductility and toughness, fatigue strength, and deteriorate weldability and corrosion resistance. Phosphorus has a high liquor ability: standing out in the form of inclusions at the grain boundaries and weakening them, it helps to reduce the level of toughness of steel at low temperatures, increasing the cold brittleness threshold, so the upper limit of phosphorus content is limited to 0.020%.
Влияние сурьмы, олова, мышьяка на свойства стали аналогично фосфору, поэтому их содержание в стали ограничено верхними пределами 0,005, 0,020 и 0,010% соответственно.The effect of antimony, tin, and arsenic on the properties of steel is similar to phosphorus; therefore, their content in steel is limited by the upper limits of 0.005, 0.020, and 0.010%, respectively.
Легкоплавкие цветные металлы, такие как цинк и свинец, снижают пластичность стали в процессе горячей деформации, что может привести к растрескиванию стали. Поэтому их содержание в металле ограничено верхними пределами: 0,002% для свинца и 0,020% для цинка.Fusible non-ferrous metals, such as zinc and lead, reduce the ductility of steel during hot deformation, which can lead to cracking of the steel. Therefore, their content in the metal is limited by upper limits: 0.002% for lead and 0.020% for zinc.
Кальций свыше 0,001% вводится в сталь с целью изменения морфологии сульфидов путем их сфероидизации. Однако его содержание более 0,020% снижает чистоту стали и может быть причиной растрескивания в процессе изготовления трубы. Поэтому содержание кальция ограничено 0,001÷0,020%.Calcium in excess of 0.001% is introduced into steel in order to change the morphology of sulfides by their spheroidization. However, its content of more than 0.020% reduces the purity of the steel and may be the cause of cracking in the pipe manufacturing process. Therefore, the calcium content is limited to 0.001 ÷ 0.020%.
Для улучшения комплекса механических свойств сталь дополнительно легирована по отдельности или совместно хромом, никелем и медью. Данные элементы оказывают наиболее сильное влияние на вязкие свойства материала, однако содержание каждого из них более заявленных значений экономически нецелесообразно и приводит к снижению эффективности производства, поэтому суммарное содержание хрома, никеля и меди находится в пределах 0,25÷0,55%.To improve the complex of mechanical properties, the steel is additionally alloyed individually or together with chrome, nickel and copper. These elements have the strongest effect on the viscous properties of the material, however, the content of each of them more than the declared values is not economically feasible and leads to a decrease in production efficiency, therefore, the total content of chromium, nickel and copper is in the range 0.25 ÷ 0.55%.
Никель является наиболее эффективным химическим элементом для одновременного повышения ударной вязкости и прочности стали. Добавки этого химического элемента на свойства стали являются эффективными при содержании не менее 0,01% и оказывают положительное влияние при его содержании до 5%. При большем его содержание наблюдается снижение ударной вязкости стали. Однако, никель является дорогостоящим химическим элементом, поэтому из экономической целесообразности верхний предел его содержания ограничен 0,30%.Nickel is the most effective chemical element for simultaneously increasing the toughness and strength of steel. Additives of this chemical element to the properties of steel are effective at a content of not less than 0.01% and have a positive effect when its content is up to 5%. With a larger content, a decrease in the toughness of steel is observed. However, nickel is an expensive chemical element, therefore, due to economic feasibility, the upper limit of its content is limited to 0.30%.
Для экономии никеля сталь может содержать медь в количестве до 0,30%. Медь в этих концентрациях повышает прочность без ухудшения ударной вязкости стали. Верхний предел содержания меди 0,30% установлен для предотвращения образования горячих трещин в слябе, рулонном прокате и трубе.To save nickel, steel can contain copper in amounts up to 0.30%. Copper at these concentrations increases strength without compromising the toughness of steel. The upper limit of the copper content of 0.30% is set to prevent the formation of hot cracks in the slab, rolled steel and pipe.
Кроме вышеуказанных основных элементов сталь может дополнительно содержать хром в количестве 0,31÷0,90%, при этом суммарное содержание хрома, никеля и меди не должно превышать 1,00%. Хром добавляют в сталь для повышения прокаливаемости и повышения прочности стали. Избыточное содержание хрома может оказать отрицательное влияние на вязкость листов, зоны термического влияния сварных соединений и свариваемость, поэтому верхний предел этого химического элемента установлен на уровне 0,90%.In addition to the above basic elements, steel may additionally contain chromium in an amount of 0.31 ÷ 0.90%, while the total content of chromium, nickel and copper should not exceed 1.00%. Chrome is added to steel to increase hardenability and increase the strength of steel. Excessive chromium can have a negative effect on the viscosity of sheets, the heat affected zones of welded joints and weldability, therefore, the upper limit of this chemical element is set at 0.90%.
Далее полученные слябы поступают в нагревательную печь. После нагрева слябы подвергаются черновой и чистовой прокатке. Чистовая стадия прокатки начинается в температурном диапазоне от 960 до 1080°С и позволяет сформировать равномерную мелкозернистую зеренную структуру аустенита, предотвращает частичную рекристаллизацию и формирование разнозернистости.Next, the resulting slabs enter the heating furnace. After heating, the slabs are subjected to roughing and finishing rolling. The finishing stage of rolling begins in the temperature range from 960 to 1080 ° C and allows you to form a uniform fine-grained austenite grain structure, prevents partial recrystallization and the formation of heterogeneity.
После завершения чистовой прокатки горячекатаный стальной прокат на отводящем рольганге охлаждают водой со скоростью 10°С/с или более с целью управления полиморфным γ→α-превращения и измельчения размеров ферритных зерен и перлитных колоний в результате увеличения количества центров зарождения α-фазы при снижении температуры превращения, при этом отсечка воды для головного и хвостового участков проката составляет 4 м или более, что обеспечивает однородность свойств по всей длине проката. Смотку проката в рулон проводят при температуре 640÷500°С. Повышение температуры смотки свыше 640°С нежелательно ввиду интенсивной сегрегации по границам зерен таких вредных примесей, как сурьма, фосфор, олово, мышьяк, что приведет к снижению уровня ударной вязкости металла. Для предотвращения образования участков мартенсита в структуре проката, который приводит к значительному повышению прочности и снижению пластических и вязкостных свойств, нижняя граница интервала смотки ограничена температурой 500°С.After finishing rolling, the hot rolled steel on the discharge roller is cooled with water at a rate of 10 ° C / s or more in order to control the polymorphic γ → α transformation and size reduction of ferrite grains and pearlite colonies as a result of an increase in the number of α phase nucleation centers with decreasing temperature transformation, while the cut-off of water for the head and tail sections of the rental is 4 m or more, which ensures uniformity of properties along the entire length of the rental. The rolling of the coil is carried out at a temperature of 640 ÷ 500 ° C. An increase in the winding temperature above 640 ° C is undesirable due to the intense segregation of such harmful impurities as antimony, phosphorus, tin, and arsenic along the grain boundaries, which will lead to a decrease in the level of toughness of the metal. To prevent the formation of sections of martensite in the rolling structure, which leads to a significant increase in strength and a decrease in plastic and viscous properties, the lower boundary of the winding interval is limited to a temperature of 500 ° C.
Далее осуществляют валковую формовку размотанного горячекатаного проката в трубную заготовку с последующей сваркой продольных кромок токами высокой частоты.Next, the roll forming of the unwound hot-rolled products is carried out in a tube billet with subsequent welding of the longitudinal edges by high-frequency currents.
Полученная стальная труба может быть подвергнута дополнительной термической обработке по одному из режимов: с нагревом в межкритический интервал температур Ас1÷Ас3 с последующим охлаждением на воздухе; по режиму нормализации при температуре нагрева Ac3+20÷70°С, либо по режиму закалки при температуре нагрева Ас3+20÷70°С и нагреву в межкритический интервал температур Ac1÷Ac3 с последующим охлаждением на воздухе. При этом температуры фазовых превращений Ас1 и Ас3 стали определяют путем проведения дилатометрических испытаний изготовленного из горячекатаной стальной полосы или стальной трубы образца при имитации режимов термической обработки на дилатометре, что позволяет более точно определить критические точки для реальных условий обработки.The resulting steel pipe can be subjected to additional heat treatment in one of the modes: with heating in the intercritical temperature range Ac 1 ÷ Ac 3 followed by cooling in air; according to the normalization mode at the heating temperature Ac 3 + 20 ÷ 70 ° С, or according to the quenching mode at the heating temperature Ac 3 + 20 ÷ 70 ° С and heating in the intercritical temperature range Ac 1 ÷ Ac 3 with subsequent cooling in air. In this case, the temperatures of the phase transformations of Ac 1 and Ac 3 of steel are determined by dilatometric testing of a sample made of a hot-rolled steel strip or steel pipe while simulating the heat treatment on a dilatometer, which allows more precise determination of critical points for real processing conditions.
Примеры осуществления предлагаемого способа производства трубы из горячекатаного рулонного проката.Examples of the proposed method for the production of pipes from hot rolled coils.
Для проведения экспериментов были произведены слябы из трех плавок. Химический состав плавок 1 и 2 соответствовал данному изобретению. Плавка 3 по содержанию химических элементов отвечала требованиям прототипа, но выходила за рамки заявленного изобретения по содержанию углерода, марганца и хрома, а также по отношению содержания марганца к кремнию (см. табл. 1). Металл выплавляли в дуговой сталеплавильной печи, подвергали внепечной обработке и разливали на криволинейной машине непрерывного литья заготовок в кристаллизатор сечением 90×1570 мм. Для сравнения влияния способов производства по изобретению и прототипу на механические свойства проведены опытные прокатки слябов на непрерывном широкополосном прокатном стане 1950, включающем две черновые и шесть чистовых клетей, на толщину рулонного проката 7,7 мм с последующим регламентированным охлаждением, в том числе с использованием ускоренного охлаждения. Технологические параметры прокатки и последующего ускоренного охлаждения сравниваемых вариантов изготовления рулонного проката приведены в таблице 2. Режимы 1.1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.6; 1.7; 1.8; 1.9; 1.10 соответствуют заявленному изобретению, режимы 2.1; 2.2 - за пределами заявленного диапазона технологических параметров изобретения; режим 3.1 - в соответствии с прототипом.For the experiments, slabs of three heats were produced. The chemical composition of heats 1 and 2 was in accordance with this invention. Smelting 3 according to the content of chemical elements met the requirements of the prototype, but went beyond the scope of the claimed invention in terms of carbon, manganese and chromium, as well as in the ratio of manganese to silicon (see table. 1). The metal was smelted in an electric arc furnace, subjected to out-of-furnace treatment and cast on a curvilinear continuous casting machine into a mold with a cross section of 90 × 1570 mm. To compare the influence of the production methods according to the invention and the prototype on the mechanical properties, experimental slab rolling was carried out on a 1950 continuous broadband rolling mill, including two roughing and six finishing stands, on the thickness of rolled steel 7.7 mm with subsequent regulated cooling, including using accelerated cooling cooling. The technological parameters of rolling and subsequent accelerated cooling of the compared options for the manufacture of rolled steel are given in table 2. Modes 1.1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.6; 1.7; 1.8; 1.9; 1.10 correspond to the claimed invention, modes 2.1; 2.2 - outside the claimed range of technological parameters of the invention; mode 3.1 - in accordance with the prototype.
После нагрева слябов осуществляли их черновую и чистовую прокатку. Далее для формирования дисперсной и равномерной по размеру зерен рекристаллизованной структуры аустенита подкаты подвергали чистовой стадии прокатки с температурой начала прокатки при температурах 1010÷1021°С (для проката из слябов плавок 1 и 2) и 948°С (для проката из слябов плавки 3).After heating the slabs, roughing and finishing rolling were carried out. Further, in order to form a dispersed and uniform grain size of the recrystallized austenite structure, the rolled products were subjected to the final rolling stage with the temperature of rolling at temperatures of 1010–1021 ° С (for rolling from slabs of heats 1 and 2) and 948 ° C (for rolling from slabs of smelting 3) .
После завершения чистовой стадии прокатки стальной прокат подвергали ускоренному охлаждению водой со скоростью в диапазоне 29,7÷31,2°С/с (для проката из слябов плавки 1) и 13,6÷14,2°С/с (для проката из слябов плавки 2) до температуры смотки в рулон, при этом отсечка водяного охлаждения для головной и хвостовой частей проката составляла 5 и 7 м (для проката из слябов плавки 1), 4 и 6 м (для проката из слябов плавки 2). Смотку горячекатаного проката в рулон осуществляли при температурах 552÷555°С (для проката из слябов плавки 1) и 588÷592°С (для проката из слябов плавки 2). Окончательное охлаждение рулонов до температуры окружающей среды проводили на воздухе.After the finishing stage of rolling was completed, the rolled steel was subjected to accelerated cooling with water at a rate in the range of 29.7 ÷ 31.2 ° C / s (for rolling from slabs of melting 1) and 13.6 ÷ 14.2 ° C / s (for rolling from slabs of melting 2) to a temperature of winding into a roll, while the cut-off of water cooling for the head and tail parts of rolled products was 5 and 7 m (for rolled from slabs of melting 1), 4 and 6 m (for rolled from slabs of melting 2). The hot-rolled steel was reeled at a temperature of 552–555 ° С (for rolling from slabs of melting 1) and 588–592 ° С (for rolling from slabs of melting 2). The coils were finally cooled to ambient temperature in air.
Температура смотки рулонов по режимам 2.1 и 2.2 были соответственно выше и ниже предельно допустимого интервала 640÷500°С, при этом на данных рулонах не производилась отсечка водяного охлаждения. Также в режиме 2.1 скорость охлаждения была ниже допустимых значений ускоренного охлаждения.The coil winding temperature in modes 2.1 and 2.2 was respectively higher and lower than the maximum permissible interval 640 ÷ 500 ° C, while water cooling was not cut off on these rolls. Also in mode 2.1, the cooling rate was lower than the permissible values of accelerated cooling.
Трубы диаметром 146 и 245 мм с толщиной стенки 7,7 мм изготавливались на непрерывном трубоэлектросварочном стане путем валковой формовки экспериментального проката с последующей сваркой продольных кромок способом высокочастотной сварки.Pipes with a diameter of 146 and 245 mm with a wall thickness of 7.7 mm were manufactured on a continuous electric tube welding mill by roll forming experimental rolled products with subsequent welding of longitudinal edges by high-frequency welding.
Трубы, изготовленные по режимам 1.1, 1.2, 1.4, 1.8, 1.9, 1.10, не подвергались дополнительной объемной термической обработке. Для труб, произведенных по режимам 1.3, 1.5, 1.6, 1.7, осуществлялась дополнительная термическая обработка всего тела трубы по следующим режимам: закалка от 900°С и повторный нагрев в межкритический интервал до 760°C с охлаждением на воздухе (режим 1.3); нормализация при 950°С (режим 1.5); нагрев в межкритический интервал до 760°C с последующим охлаждением на воздухе (режимы 1.6 и 1.7).Pipes manufactured according to modes 1.1, 1.2, 1.4, 1.8, 1.9, 1.10, were not subjected to additional volumetric heat treatment. For pipes manufactured according to modes 1.3, 1.5, 1.6, 1.7, additional heat treatment of the entire body of the pipe was carried out according to the following modes: quenching from 900 ° C and reheating in the intercritical interval to 760 ° C with cooling in air (mode 1.3); normalization at 950 ° C (mode 1.5); heating in the intercritical interval to 760 ° C followed by cooling in air (modes 1.6 and 1.7).
Испытания на статическое растяжение рулонного проката и труб из него проводили на продольных двухдюймовых полнотолщинных образцах в соответствии со стандартом ASTM A370, с определением временного сопротивления разрыву (Rm), предела текучести (Rt0,5), отношения предела текучести к временному сопротивлению (Rt0,5/Rm), относительного удлинения (А2''). Динамические испытания на ударный изгиб образцов от труб с острым концентратором напряжений (KV) при температуре 0°С проводили по ГОСТ Р 53366-2009 с определением уровня поглощенной энергии. Испытание на сплющивание колец от труб проводили при комнатной температуре по ГОСТ Р 53366-2009. Результаты механических испытаний представлены в таблице 3.The static tensile tests of rolled steel and pipes from it were carried out on longitudinal two-inch full-thickness samples in accordance with ASTM A370, with determination of tensile strength (Rm), yield strength (Rt0.5), and the ratio of yield strength to tensile strength (Rt0.5 / Rm), elongation (A 2 ″ ). Dynamic tests for shock bending of samples from pipes with a sharp stress concentrator (KV) at a temperature of 0 ° C were carried out according to GOST R 53366-2009 with determination of the level of absorbed energy. The test for flattening rings from pipes was carried out at room temperature according to GOST R 53366-2009. The results of the mechanical tests are presented in table 3.
При реализации режима 2.1 была обеспечена требуемая пластичность металла наряду с низким отношением предела текучести к пределу прочности, однако уровень прочности не соответствует ГОСТ Р 53366 для труб группы прочности К55 ввиду низкой скорости охлаждения и высокой температуры смотки рулонного проката.When mode 2.1 was implemented, the required ductility of the metal was ensured along with a low ratio of yield strength to tensile strength, however, the strength level does not correspond to GOST R 53366 for pipes of strength group K55 due to the low cooling rate and high temperature of coil rolling.
Применение других режимов прокатки за пределами изобретения не обеспечивало низких значений отношения предела текучести к пределу прочности в отличие от труб, изготовленных в соответствии с предлагаемым способом.The use of other rolling modes outside the invention did not provide low values of the ratio of yield strength to tensile strength, in contrast to pipes made in accordance with the proposed method.
В рулонном прокате и трубах из него, произведенных по режиму 2.2, наблюдалось заметное повышение предела текучести при статическом испытании на растяжение при комнатной температуре (табл. 3, стратегия Б, плавка 1) ввиду низкой температуры смотки проката, по сравнению с рулонным прокатом и трубами из него, изготовленными по технологическим параметрам в рамках изобретения (табл. 3, стратегия А, плавка 1).In coiled steel and tubes made of it according to mode 2.2, there was a noticeable increase in yield strength during a static tensile test at room temperature (Table 3, strategy B, melting 1) due to the low temperature of rolled coils, compared with rolled coils and tubes from it, manufactured by technological parameters in the framework of the invention (table. 3, strategy A, smelting 1).
В режиме 3.1 по способу-прототипу для рулонного проката и трубы из него были получены низкие значения относительного удлинения. Кроме этого, рулонный прокат и труба из него, изготовленные по прототипу (табл. 3, стратегия В, плавка 3), при практически одинаковом пределе прочности, уступали по уровню отношения предела текучести к пределу прочности, произведенным согласно изобретению. Труба, изготовленная по способу-прототипу, характеризовалась низким уровнем поглощенной энергии при испытании на ударный изгиб ввиду повышенной температуры нагрева сляба и высокой температуры смотки рулонного проката, а также имела неудовлетворительные результаты испытаний на сплющивание ввиду высокого уровня содержания углерода и повышенного отношения марганца к кремнию в стали, оказывающих негативное влияние на качество сварного соединения ТВЧ.In mode 3.1 according to the prototype method for rolled products and pipes from it, low values of elongation were obtained. In addition, the rolled steel and pipe made of it according to the prototype (Table 3, strategy B, smelting 3), at almost the same tensile strength, were inferior in terms of the ratio of yield strength to tensile strength produced according to the invention. The pipe made by the prototype method was characterized by a low level of absorbed energy during impact bending testing due to the increased heating temperature of the slab and the high temperature of coiling of rolled steel, and also had unsatisfactory results of flattening tests due to the high level of carbon content and increased ratio of manganese to silicon in steel, having a negative impact on the quality of the welded joints of HDTV.
Таким образом, предлагаемый согласно заявленному изобретению способ производства трубы наряду с высоким уровнем поглощенной энергии удара и пластичностью позволяет получить высокую прочность и низкие значения отношения предела текучести к пределу прочности, что гарантирует также ее хорошую деформационную способность.Thus, the method of pipe production according to the claimed invention along with a high level of absorbed impact energy and ductility allows to obtain high strength and low values of the ratio of yield strength to tensile strength, which also guarantees its good deformation ability.
Примечание: 1) - остальное железо и примеси; 2) - требование изобретенияNote: 1) - the rest is iron and impurities; 2) - claim of the invention
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108645A RU2682984C1 (en) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | Method of producing a pipe with low yield point to ultimate strength ratio |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108645A RU2682984C1 (en) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | Method of producing a pipe with low yield point to ultimate strength ratio |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2682984C1 true RU2682984C1 (en) | 2019-03-25 |
Family
ID=65858607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018108645A RU2682984C1 (en) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | Method of producing a pipe with low yield point to ultimate strength ratio |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2682984C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112658029A (en) * | 2020-12-04 | 2021-04-16 | 安阳钢铁股份有限公司 | Hot-rolled steel strip performance control process for welded gas cylinder |
| CN115874107A (en) * | 2022-12-29 | 2023-03-31 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | Method for improving impact toughness of medium carbon ERW petroleum casing steel |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100206440A1 (en) * | 2008-04-09 | 2010-08-19 | Kazuhiro Fukunaga | Method of production of 780 mpa class high strength steel plate excellent in low temperature toughness |
| RU2458156C1 (en) * | 2011-07-08 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Method of producing sheets from low-alloyed tube steel of x60 strength grade |
| RU2458996C1 (en) * | 2008-11-06 | 2012-08-20 | Ниппон Стил Корпорейшн | Method for obtaining plate steel and steel pipes for ultrahigh-strong pipeline |
| RU2605033C1 (en) * | 2012-11-05 | 2016-12-20 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Low alloyed steel for oilfield gage pipes having excellent resistance to sulphide stress cracking, and its manufacturing method |
| RU2605396C2 (en) * | 2012-04-09 | 2016-12-20 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | High-strength steel pipes with low ratio of yield strength to ultimate strength, welded with electric contact welding, steel strip for pipes, welded with electric contact welding, and manufacturing methods thereof |
| RU2612109C2 (en) * | 2015-04-27 | 2017-03-02 | Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") | Steel sheet and method of steel sheet |
-
2018
- 2018-03-07 RU RU2018108645A patent/RU2682984C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100206440A1 (en) * | 2008-04-09 | 2010-08-19 | Kazuhiro Fukunaga | Method of production of 780 mpa class high strength steel plate excellent in low temperature toughness |
| RU2458996C1 (en) * | 2008-11-06 | 2012-08-20 | Ниппон Стил Корпорейшн | Method for obtaining plate steel and steel pipes for ultrahigh-strong pipeline |
| RU2458156C1 (en) * | 2011-07-08 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Method of producing sheets from low-alloyed tube steel of x60 strength grade |
| RU2605396C2 (en) * | 2012-04-09 | 2016-12-20 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | High-strength steel pipes with low ratio of yield strength to ultimate strength, welded with electric contact welding, steel strip for pipes, welded with electric contact welding, and manufacturing methods thereof |
| RU2605033C1 (en) * | 2012-11-05 | 2016-12-20 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Low alloyed steel for oilfield gage pipes having excellent resistance to sulphide stress cracking, and its manufacturing method |
| RU2612109C2 (en) * | 2015-04-27 | 2017-03-02 | Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") | Steel sheet and method of steel sheet |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112658029A (en) * | 2020-12-04 | 2021-04-16 | 安阳钢铁股份有限公司 | Hot-rolled steel strip performance control process for welded gas cylinder |
| CN115874107A (en) * | 2022-12-29 | 2023-03-31 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | Method for improving impact toughness of medium carbon ERW petroleum casing steel |
| CN115874107B (en) * | 2022-12-29 | 2024-02-23 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | Method for improving impact toughness of steel for medium carbon ERW petroleum casing pipe |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9580782B2 (en) | Thick high-tensile-strength hot-rolled steel sheet having excellent low-temperature toughness and manufacturing method thereof | |
| JP7134230B2 (en) | Steel for low yield ratio, ultra-high strength coiled tubing and its manufacturing method | |
| JP5499733B2 (en) | Thick high-tensile hot-rolled steel sheet excellent in low-temperature toughness and method for producing the same | |
| JP4940882B2 (en) | Thick high-strength hot-rolled steel sheet and manufacturing method thereof | |
| EP2692875B1 (en) | Electroseamed steel pipe and process for producing same | |
| JP6149368B2 (en) | Manufacturing method of high-tensile steel plate with excellent delayed fracture resistance | |
| JP6256654B2 (en) | Thick steel plate for structural pipe, method for manufacturing thick steel plate for structural pipe, and structural pipe | |
| KR20160025624A (en) | Thick-walled electric resistance welded steel pipe for line pipe, and method for manufacturing said steel pipe | |
| JP5742123B2 (en) | High-tensile hot-rolled steel sheet for high-strength welded steel pipe for line pipe and method for producing the same | |
| JP2010196165A (en) | Thick high-tensile-strength hot-rolled steel sheet having excellent low-temperature toughness and process for producing the same | |
| JP2008274355A (en) | Method for manufacturing hot-rolled steel plate superior in surface quality, fracture toughness and sour corrosion resistance | |
| JP2013104124A (en) | Directly quenched and tempered high tensile strength steel sheet having excellent bendability and method for producing the same | |
| JP2015190026A (en) | Thick high strength electroseamed steel pipe for linepipe and manufacturing method therefor | |
| JP2019116657A (en) | Thick walled large diameter electroseamed steel pipe excellent in fatigue strength, and manufacturing method therefor | |
| JP2019116658A (en) | Electroseamed steel pipe excellent in fatigue strength, and manufacturing method therefor | |
| KR102002241B1 (en) | Steel plate for structural pipes or tubes, method of producing steel plate for structural pipes or tubes, and structural pipes and tubes | |
| JP6773021B2 (en) | Thick-walled large-diameter electric resistance pipe with excellent fatigue strength and its manufacturing method | |
| RU2728981C1 (en) | Rolled stock for casing and tubing pipes and method of its production | |
| JP2007138289A (en) | Thick high strength hot rolled steel plate and its production method | |
| RU2682984C1 (en) | Method of producing a pipe with low yield point to ultimate strength ratio | |
| JP7211168B2 (en) | ERW steel pipe | |
| CA3094517C (en) | A steel composition in accordance with api 5l psl-2 specification for x-65 grade having enhanced hydrogen induced cracking (hic) resistance, and method of manufacturing the steel thereof | |
| JP6384635B1 (en) | Hot rolled steel sheet for coiled tubing | |
| CN114729426A (en) | Hot-rolled steel sheet for electric resistance welded steel pipe and method for producing same, line pipe, and building structure | |
| JP6733624B2 (en) | Thick wall electric resistance welded steel pipe and manufacturing method thereof |