ВЫСОКОПРОЧНЫЕ ХЛАДОСТОЙКИЕ ТРУБЫ ШИРОКОГО СОРТАМЕНТА ИЗ ТЕХНОЛОГИЧНЫХ ХОРОШО СВАРИВАЮЩИХСЯ СТАЛЕЙ

Применяемые в машиностроении конструкцйон ные трубы повышенной и высокой прочности изготавливают из среднеуглеродистых сталей, которые плохо свариваются, или изготавливают из сваривающихся низкоуглеродистых сталей, закаливающихся в малых сечениях на бейнит.

Технологические недостатки этих труб (необходимость закалки в жидких средах, невысокие вязкость и пластичность при высоких остаточных напряжениях в упрочненном состоянии, ограничение времени между закалкой или сваркой и отпуском, коробление и необходимость заневоливания или правки, необходимость подогрева перед сваркой термоупрочненного материала, склонность к холодным трещинам) обусловлены особенностями сталей, в которых при содержании более 0,1% С даже при больших скоростях охлаждения появляется бейнит.

Во ВНИТИ разработана технология производства конструкционных труб из технологичных низкоуглеродистых мартенситных сталей (НМС), технологические преимущества которых определяются тем, что НМС закаливаются на высокие прочностные свойства в массивных сечениях (до 200 мм) при охлаждении на воздухе; НМС хорошо свариваются как в разу прочненном, так и в упрочненном (закаленном) состоянии.

Для этих сталей не ограничивается допустимая продолжительность времени между закалкой или сваркой и отпуском, а в ряде случаев отпуск вообще не нужен. Коробление сложных деталей и конструкций из НМС при термической обработке в 5—15 раз меньше, чем среднеуглеродистых.

Высокая технологичность НМС обусловлена особенностями их состава и структуры низкоуглеродистого мартенсита. Эти стали с содержанием углерода в пределах 0,04— 0,12 %, легированные хромом и марганцем (0,5—3 %), могут содержать добавки никеля, молибдена, ванадия.

Преимущества НМС позволили создать технологию изготовления термоупрочненных толстостенных труб большого диаметра, реализуемую в потоке действующего металлургического производства. Охлажденные с прокатного нагрева на спокойном воздухе трубы диаметром 219—325 мм с толщиной стенки 20—60 мм имеют высокие прочностные характеристики (<гв > 1000 Н/мм2; боа > 800 Н/мм2), удовлетворительные пластические свойства (8 > > 10 %, ф> 45%) и вязкость (KCU+20 > > 60 Дж/см2; KCUSQ > 30 Дж/см2). Твердость по сечению стенки толщиной 36—50 мм труб из сталей 07ХЗГНМЮА или 08Х2Г2Ф находится (в зависимости от содержания углерода в плавке) в диапазоне 300—350 НВ. При отпуске до 500 °С твердость (прочность) горячекатаного металла не снижается.

Освоено также производство холоднокатаных труб из стали 07ХЗГНМЮА диаметром 32— 60 мм с толщиной стенки 3—5 мм. Эти трубы заменили применявшиеся ранее из улучшаемой стали StE770 в сложной сварной конструкции удлинителя стрелы крана большой грузоподъемности. При этом упрощена технология изготовления удлинителя стрелы, так как сварку его из стали StE 770 проводят с подогревом, а сварку из стали 07ХЗГНМЮА — без подогрева.

В состоянии поставки закаленные на воздухе горячекатаные трубы имеют высокие прочностные свойства: <гв = 9001100, сгт = = 7701050 Н/мм2.

При таком же уровне прочности и удовлетворительной пластичности (6 = 1118 %) вязкость металла холоднокатаных труб имеет высокие значения: KCU+2a = 100200 и KCU^ = = 90—160 Дж/см2. Порог хладноломкости холоднокатаных труб в упрочненном состоянии равен —70°С. Несмотря на высокую прочность трубы выдерживают испытание на загиб на 180° и раздачу оправкой с конусностью 1:10 на 13—15 %.

Сортамент изготавливаемых из НМС труб может быть расширен для работы в условиях высоких динамических нагрузок и низких температур, например в фермах и деталях грузоподъемных и транспортных устройств, гидроцилиндрах всех видов, погружных насосах для добычи нефти, баллонах и трубопроводах высокого давления, корпусах турбобуров, буровых штангах и т.д.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 4, Москва 1994