Способ термической обработки трубных изделий из конструкционных легированных сталей Советский патент 1985 года по МПК C21D9/08 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при термической обработке труб нефтяного сортамента, в том числе эксплуатируемых в газовых и нефтяных сероводород содержащих скважинах.

Целью изобретения является повышение сопротивления хрупкому разрушению и повьш1ение стойкости к водотродному охрупчиванию в сероводородсодержащих средах.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Термическая обработка трубных изделий (диаметр 89 мм, толщина стенки 6,5 мм) из стали 18Х1ГМФА осуществлялась по режимам, приведенным в табл. и для сравнения - по двум известным режимам.

Состав исследуемой стали, %: С 0,18; Мп 0,79; Si 0,21; Сг 1,04; V 0,06; Мо 0,27; А1 0,02; S 0,009; Р 0,010.

Критические точки для этой стали: Ас 730°С; Асз 870 °С.

Трубные изделия нагревались в проходной секционной печи скоростного нагрева со скоростью не менее 3 С/с до температуры 920-950с, выдержка 2-10 мин, закаливались водяным спреером, после чего нагревались в межкритическом интервале температур 760-840 С с вьщержкой до 2-10 мин и последующим охлаждением на воздухе

В качестве одного из вариантов проводилась повторная нормализация из межкритической области.

Окончательной операцией являлся высокий отпуск при 650-720°С с выдержкой до 10 мин и охлаждением на воздухе.

На металле трубных изделий проводились микроструктурные исследования и определялись прочностные, пластические и вязкие свойства, а также оценивалась стойкость металла труб к сероводородному растрескиванию.

Стандартные механические свойства (&g,Pj, ff , V ) определяли на разрывных образцах диаметром 6 мм, длиной 61 мм на разрывной машине ИМ-4Р.

Склонность сталей к хрупкому разрушению определяли с помощью испытаний на ударный изгиб на маятниково копре МК-30 при на образцах размером 10x10x55 мм с радиусом надреза г к 1,00 мм согласно ГОСТ 9454-78. Определяли критическую температуру вязко-хрупкого перехода по критерию - 50% вязкой составляющей в изломе (TJ.Q, С).

Оценка стойкости металла труб к сероводородному растрескиванию проводилась по методу постоянной нагрузки на машинах длительной коррозионной прочности типа АИМА-5-1 в водном растворе уксусной кислоты, наcbmieHHOM сероводородом (,9) при нагрузке, составляющей 0,9 от минимального предела текучести ( &о,2 7/ 550 МПа) для группь; прочности Е (ГОСТ 633-63).

Полученные данные приведены в таблице. Как видно .из таблицы, предлагаемый режим термической обработки тру ных изделий, включающий в себя нор;мализацию из межкритической области температур при 780, 810 и с вьщержкой от 2 до 10 мин, отличающийся от известного температурным интервалом, обеспечивает получение аустенита в количестве от 60 до 90% (против 50% по прототипу), что позволяет получить более высокий по сравнению с известным режимом уровень сопротивления стали хрупкому разрушению (температура перехода в хрупкое состояние Т ниже 20-40 0 и более высокую стойкость к растрескиванию в сероводородсодержащих средах (в 2.5-3,5 раза). Повьшение (до ) или понижение (до 750С) температуры межкритической нормализации, выходящее за рамки предлагаемого температурного режима от до Acj приводит к снижению уровня вязких свойств (KCU.OJ, 0,8 мДж/мО при нормализации 860°С и 1,4 мДж/м при нормализации и стойкости к сероводородному растрескиванию (t 5 24 н при нормализации 860 С и fji 5 70 ч при нормализации . Повторная нормализация из межкри тической области способствует понижению критической температуры вязко-хрупкого перехода -120 при этом стойкость в сероводородсодержащей среде повьшается до 350 ч. Повышение продолжительности первичного нагрева под закалку приводит к росту действительного зерна аустенита и соответственно способствует снижению пластических, вязких и коррозионных свойств. Так, после закалки 930 С с выдержкой при нагреве 30 мин последующей нормализации (6 мин) и отпуска 700С, 6 мин свойства данного металла составили: 60 770 МПа; брг 672 МПа; V 70%; КСи.5(, 1,43 мДж/MS Т -30°С; 5 68 ч что ниже, чем после аналогичного режима с предлагаемым кратковременным (6 мин) первичным нагревом под закалку (см. табл.1 режим 4). После первой закалки 950°С (6 мин) охлаждение в воде и нормализация 810°С (6 мин), охлаждение на воздухе, увеличение продолжительности отпус-. ка при с 6 мин (см. табл. 1, режим 4) до 60 мин практически не влияют на уровень механических и коррозионных свойств (6g 750 Ша; Ц2 645 ПМа; (f 21%; 72%; КСи.5Р 2,20 МДж/м, tд 5 250 ч). Однако с .точки зрения энергозатрат применение длительного отпуска (свьппе 20 мин) при предлага.емом способе термообработки нерационально.

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОНСТРУКЦИ.ОННЫХ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ, включающий первый нагрев вьше Ас, выдержку при этой температуре, охлаждение водой, второй нагрев и выдержку в межкритическом интервале температур с последующим охлаждением на воздухе и высокий отпуск с выдержкой, о т. личающийся тем, что, с целью повьпиения сопротивления хрупкому разрушению и повышения стойкости к водородному охрупчиванию в серово- дородсодержащих средах, выдержку при первом нагреве осуществляют в течение 2-10 мин, второй нагрев в межкритическом :интервале температур ведут до получения аустенита 60-90%, а отпуск осуществляют в течение 2 1О мин. сл 2.Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью получения аустенита 60-90%, второй нагрев ведут при температурах от Ас +40С до ACj-20 C с вьщержкой 2-10 мин. 3.Способ поп.1,отлича ющ и и с я тем, что перед отпуском 00 00 нагрев в межкритическом интервале температур повторяют. IN9