ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской и технологической разработки.

Низколегированная сталь 10Г2ФБЮ относится к разряду хорошо изученных малоперлитных трубных сталей, микролегированных ниобием и ванадием, получивших широкое практическое применение в производстве магистральных газопроводов.

Оптимальное сочетание прочностных, пластических и вязкостных свойств данной стали достигается в результате контролируемой прокатки, предусматривающей низкотемпературный нагрев слябов и значительные обжатия раската при низких температурах в клетях листового или широкополосного стана.

Для получения комплекса механических характеристик на термообработанных образцах в соответствии с ТУ 14-105-644-2000 исследована возможность производства листов толщиной 13-28 мм из стали 10Г2ФБЮ с низким содержанием серы (не более 0,010 %) на толстолистовом стане 2350.

Планировалось прокатку листов из стали 10Г2ФБЮ провести с завершением горячей прокатки в диапазоне низких температур (Т _кп = 780-830° С) с целью получения однородного комплекса механических свойств для всех толщин. Предполагалось, что данный режим достаточен для получения необходимого упрочняющего эффекта в случае снижения прочностных характеристик металла при его нормализации.

На стане прокатывалась партия листов различной толщины (13, 23, 25, 26 и 28 мм) из непрерывнолитых слябов размером 250х1700х8000 мм из конвертерной стали следующего химического состава (ковшевая проба):C- 0,11;Si- 0,18;Mn- 1,65;S- 0,004;P- 0,010;Cr- 0,012;Ni- 0,025;Cu- 0,03;Nb- 0,039;V- 0,12;Ti- 0,017;Mo- 0,027;Al- 0,048 %.

Слябы под прокатку нагревали в методических печах стана до 1250-1280° С. Черновая стадия прокатки включала 21-25 проходов до толщины 32-48 мм, чистовая стадия состояла из 9 проходов. Температура конца прокатки составила 820-840° С при прокатке листов толщиной 13 мм и 850-870° С при прокатке листов толщиной 23-28 мм. В процессе изготовления листов возникли трудности при правке листов имеющимися средствами для получения их удовлетворительной плоскостности в горячем состоянии - необходимого условия для ультразвукового контроля, - вследствие чего температуры завершения прокатки отличались от намеченных в большую сторону.

После горячей прокатки листы толщиной свыше 23 мм дополнительно охлаждали водой на установке ускоренного охлаждения в линии стана. Ультразвуковой контроль прокатных листов в потоке стана позволил оценить состояние поверхности и внутренней однородности металла листов и подтвердил их соответствие требованиям ГОСТ 22727 для второго класса сплошности.

Для получения требуемых характеристик в термообработанном состоянии в лабораторных условиях провели нормализацию горячекатаного металла при температуре 900±15° С при продолжительности выдержки образцов в печи 1 ч / 25 мм толщины. Режим нормализации способствовал повышению нормируемых средних ударных характеристик примерно на порядок и относительного удлинения в 1,27 раза, снижению предела текучести в 1,1 раза и временного сопротивления в 1,15 раза. Отношение предела текучести к временному сопротивлению, верхняя граница которого ограничена значением 0,85 по ТУ 14-105-644-2000, на нормализованном металле увеличилась в среднем в 1,05 раза и находилась в диапазоне 0,78-0,82.

Из листов опытной партии были изготовлены соединительные детали трубопроводов (отводы и тройники) с последующей термообработкой готовых изделий. Результаты испытаний механических свойств проката стали 10Г2ФБЮ в горячекатаном и термообработанном состоянии, а также в готовых изделиях после термообработки, представлены в таблице.

Таблица

Механические свойства проката из стали 10Г2ФБЮ

В горячекатаном состоянии прокат листов всех толщин отличается однородностью прочностных, пластических и вязкостных свойств (при оценке всего комплекса свойств по ТУ 14-105-644-2000). Высокие прочностные характеристики наглядно свидетельствуют об эффективном дисперсионном упрочнении стали ниобием и ванадием в результате горячей прокатки по выбранному режиму.

Сравнение предела прочности и временного сопротивления проката из стали 10Г2ФБЮ и проката, полученного по аналогичной технологии из стали базового состава без микролегирования, показывает, что в первом случае эти характеристики выше в 1,6-1,7 и 1,4-1,5 раза соответственно. Для обеспечения требуемого уровня временного сопротивления (640-670 Н/мм ²) в горячекатаном состоянии проведено ускоренное охлаждение листов на стане. Микроструктура горячекатаного металла (лист 25 мм) состоит из перлита и феррита с величиной зерна балла 8-9 по шкале ГОСТ 5639-82.

Нормализованные образцы отличаются высокими пластическими и вязкостными свойствами и обеспечивают требуемый комплекс механических характеристик. Лишь временное сопротивление незначительно (на 20-30 Н/мм ²) превышает нижнюю границу нормативной характеристики по ТУ 14-105-644-2000, что можно исправить, внеся корректировку в содержание основных элементов в стали.

Результаты переработки металла у потребителя и данные испытания готовых изделий после их термообработки (нормализация и высокий отпуск) подтвердили соответствие комплекса свойств требованиям норм.

Таким образом, разработана технология изготовления толстолистового проката толщиной 13-28 мм из стали 10Г2ФБЮ с дисперсионным упрочнением для соединительных деталей магистральных газопроводов, включающая выплавку стали в кислородном конвертере и регламентированную прокатку на толстолистовом стане 2350, обеспечивающая получение деталей с механическими свойствами после термообработки, соответствующими требованиям ТУ 14-105-644-2000.