Современные требования и металлургические аспекты повышения коррозионной стойкости и других служебных свойств углеродистых и низколегированных сталей
III Международная конференция
14-15 июня 2012 г. в ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина» прошла III Международная конференция «Современные требования и металлургические аспекты повышения коррозионной стойкости и других служебных свойств углеродистых и низколегированных сталей».
На конференции было заслушано и обсуждено около 30 докладов и сообщений.
В составе участников конференции были представители металлургических и трубных предприятий (ОАО «Северсталь», ОАО «Выксунский металлургический завод», ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат», ОАО «Трубодеталь»), научно-исследовательских организаций (ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина, ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей», ОАО АКХ «ВНИИМЕТМАШ», ООО «Институт биметаллических сплавов», Институт металлургии и металловедения им. А.А.Байкова РАН, НИТУ «МИСиС», Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова, Физико-технический институт НАН Беларуси) и др.
Во вступительном слове заместителя генерального директора ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина» М.П.Галкина отмечено, что основное направление представленных на конференции докладов - повышение комплекса механических характеристик и стойкости против различных видов коррозионного и кор-розионно-механического разрушения металлопродукции. Важная предпосылка для этого - современные металлургические технологии, в частности, ковшовая обработка стали, позволяющие существенно снизить содержание в стали примесей, таких как кислород, азот, сера, фосфор. Однако внедрение таких технологий при недостаточно отработанных технологических параметрах может привести к трансформации неметаллических включений в стали и к изменению характера их влияния на свойства металлопродукции. Такие включения могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на эксплуатационную надежность оборудования. Высокая коррозионная активность некоторых типов таких включений в водных средах, характерных для теплотрасс, систем водоснабжения, нефтепромысловых трубопроводов, требует разработки новых подходов к оценке загрязненности стали неметаллическими включениями, методов их контроля, прогнозирования и оценки их влияния на потребительские свойства металлопродукции.
Особенностью развития металлургии является быстрый рост объемов металлолома, загрязненного примесями таких элементов, как Си, Мо, 7п, Бп, РЬ, V. Их повышенное содержание в стали оказывает отрицательное влияние на штампуемость, свариваемость, коррозионную стойкость и другие характеристики. Из двух основных путей решения данной проблемы: экстенсивный - ограничение содержания примесей и интенсивный - управление формами их присутствия, обеспечение формирования выделений с участием примесей оптимальной морфологии, - второй путь гораздо эффективнее, так как обеспечивает высокий уровень свойств без удорожания металлопродукции.
Широкое использование сталей, микролегированных титаном, ниобием и ванадием, позволяет получить высокий уровень прочности. Однако для таких сталей характерна нестабильность прочностных свойств и сравнительно низкая пластичность. Важное значение для повышения комплекса свойств таких сталей имеет формирование необходимых структурных составляющих стали, обеспечение выделений неметаллических избыточных фаз оптимальной морфологии. Это в полной мере относится как к трубным, так и к автолистовым сталям различного сортамента.
В задачу конференции входило решение ряда проблем по повышению комплекса свойств стальной металлопродукции.
В открывшем конференцию докладе А.И.Зайцева, К.Л.Косырева, И.Г.Родионовой «Современные тенденции развития металлургической технологии для достижения высокого комплекса служебных свойств, качественных показателей стали» (ЦНИИчермет им. И.П.Бардина) приведена динамика роста требований по коррозионной стойкости, механическим и другим служебным свойствам трубных сталей нефтепромыслового назначения. Рассмотрены подходы для дости-
жения высокого комплекса свойств стали, основанные на методах управления типом, количеством, размером и морфологией неметаллических избыточных фаз, содержанием и формами присутствия примесей, фазовым составом и структурным состоянием стали и равномерностью распределения избыточных фаз по объему металла. Сформулированы требования по содержанию примесей, в том числе цветных металлов, в современных массовых высококачественных сталях и
намечены пути их производства. Приведены примеры разработанных технологий производства автолистовой стали различных типов и двухслойного коррозионно-стойкого листового проката и труб. Показано, что для повышения коррозионной стойкости к атмосферным и другим видам коррозии необходимо обеспечить присутствие в стали выделений избыточных фаз сравнительно больших размеров (0,1-0,5 мкм), приводящих к упрочнению стали по механизму измельчения зерна, а также исключить возможность выделения более мелкодисперсных (наноразмерных) частиц, вызывающих дисперсионное твердение. Для прогнозирования состава металла и шлака разработан комплекс физико-химических моделей, определяющих подход к анализу условий формирования и морфологии частиц, влияющих на свойства стали.
В докладе специалистов ЦНИИчермет им. И.П.Бардина и ОАО «Северсталь» (И.Г.Родионова, А.И.Зайцев, Н.И.Эндель, К.И.Удод, О.Н.Бакланова, Т.М.Ефимова и
A.В.Голованов) показано, что эксплуатационная надежность стальных трубопроводов определяется комплексом механических свойств и стойкостью металла труб против различных видов коррозионных повреждений. Приведены результаты исследований по разработке и внедрению для аттестации металлопродукции адекватных методов оценки ее коррозионной стойкости. Метод оценки загрязненности стали коррозионно-активными неметаллическими включениями (КАНВ) в настоящее время внесен в НТД на металлопрокат и трубы. Однако только количественная оценка плотности КАНВ не может комплексно характеризовать коррозионную стойкость стали, на которую влияют и химический состав, и микроструктура. Необходим принципиально новый экспрессный метод, который позволит комплексно оценивать влияние на стойкость против локальных видов коррозии химического состава, микроструктуры и загрязненности неметаллическими включениями. Отмечено, что производимые в настоящее время стали 20-КСХ и 20-КТ помимо чистоты по КАНВ имеют высокую стойкость при испытании по электрохимической методике. Кроме разработки новых методов испытаний, в том числе аттестационных, требуется их включение в НТД при разработке требований к металлопродукции повышенной эксплуатационной надежности и разработке сквозных технологий ее производства.
Ряд докладов посвящен проблеме коррозионно-усталостного механизма разрушения и методам оценки склонности сталей к коррозионному растрескиванию под напряжением. В докладе «Метод оценки склонности к коррозионному растрескиванию сталей для судостроения и магистральных трубопроводов» (С.К.Костин,
B.И.Попов, С.Ю.Мушникова, А.А.Харьков, Г.Ю.Калинин - ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей») показано, что в лаборатории коррозии института для ускоренной оцен-
ки склонности к коррозионному растрескиванию (КР) широко применяется методика испытания образцов с предварительно выращенной усталостной трещиной методом консольного изгиба при ступенчато возрастающей нагрузке, а также методика испытания на медленное растяжение гладких цилиндрических образцов. Значительная база испытаний доказала достоверность полученных результатов, что позволяет применять методики ускоренных испытаний для оценки склонности к КР новых сталей и их сварных соединений.
В докладе «Коррозионно-усталостный механизм разрушения трубных сталей магистральных нефтепроводов» (Г.А.Филиппов, О.В.Ливанова и А.А.Белкин -ЦНИИчермет им. И.П.Бардина, ООО ЦТД «Диаскан») отмечено, что развитию коррозионно-усталостного разрушения труб обычно предшествует механическое повреждение поверхности или дефекты в области сварного соединения, которые являются концентраторами напряжений. Зарождение трещины происходит после длительного инкубационного периода по механизму анодного растворения. Под действием циклических напряжений распространение трещины может происходить как по вязкому, так и хрупкому механизму в присутствии водорода. В изломе присутствуют признаки циклического разрушения - усталостные бороздки. Развитию корро-зионно-усталостного разрушения труб способствует деградация свойств металла труб в процессе эксплуатации, которая происходит из-за возникновения локальных микронапряжений, развития процесса деформационного старения и накопления дефектов типа микротрещин.
В докладе «Применение импеданстной спектроскопии для оценки склонности трубных сталей к на-водораживанию и водородному растрескиванию» (Е.С.Иванов, П.П.Степанов, Ю.В.Рябов, Д.В.Кудашов, А.Л.Клюев - Выксунский металлургический завод) приведены исследования образцов стали 09ГСФ различных плавок путем снятия импедансных спектров с одновременным определением химического состава, микроструктуры, загрязненности неметаллическими включениями, КАНВ, содержания водорода в стали различных плавок. Полученные экспериментальные данные, не претендуя на полноту исследований, позволяют предположить возможность создания методики оценки склонности сталей к водородному растрескиванию с помощью импедансной спектроскопии.
Доклад «Производство труб из сталей с повышенной коррозионной стойкостью в условиях Выксунской про- ™ изводственной площадки ЗАО «ОМК» (Д.В.Кудашов, Д.А.Силин) посвящен освоению технологии производ- ^ ства рулонного проката и труб диам. 159-530 мм не-фтегазопроводного назначения из сталей, стойких к £
с;
водородному растрескиванию. В процессе освоения тех- 5 нологии выявлено, что изменение прочностных харак- г
теристик при формовке труб сильно зависит от диаметра трубы. Результаты исследования и промышленного опробования показали, что для труб диам. менее 219 мм требования по механическим свойствам удовлетворяются после объемной термической обработки (
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.