RU2635205C2 - Method for thermal processing of oil pipe sortament made of corrosion-resistant steel - Google Patents
Method for thermal processing of oil pipe sortament made of corrosion-resistant steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2635205C2 RU2635205C2 RU2016100273A RU2016100273A RU2635205C2 RU 2635205 C2 RU2635205 C2 RU 2635205C2 RU 2016100273 A RU2016100273 A RU 2016100273A RU 2016100273 A RU2016100273 A RU 2016100273A RU 2635205 C2 RU2635205 C2 RU 2635205C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- corrosion
- tempering
- content
- resistant steel
- Prior art date
Links
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 11
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 102220479482 Puromycin-sensitive aminopeptidase-like protein_C21D_mutation Human genes 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 3
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 3
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- -1 aluminum nitrides Chemical class 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation 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
- 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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
-
- 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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству обсадных и насосно-компрессорных труб из коррозионно-стойкой стали, эксплуатируемых на месторождениях для добычи нефти и газа с высокой концентрацией диоксида углерода в составе перекачиваемой среды, расположенных в холодных макроклиматических районах.The invention relates to metallurgy, in particular to the production of casing and tubing from corrosion-resistant steel, operated in oil and gas fields with a high concentration of carbon dioxide in the pumped medium, located in cold macroclimatic areas.
Для нефтяных и газовых месторождений с высокой концентрацией диоксида углерода (СO2) в составе перекачиваемой среды применяют трубы, изготовленные из коррозионно-стойких сталей мартенситного класса, например:For oil and gas fields with a high concentration of carbon dioxide (CO 2 ), pipes made of corrosion-resistant martensitic steels are used as part of the pumped medium, for example:
- с содержанием хрома 12-16 мас. % (патент РФ №2323982, C21D 9/08, 1/76, опубл. 10.05.2008);- with a chromium content of 12-16 wt. % (RF patent No. 2323982, C21D 9/08, 1/76, publ. 05/10/2008);
- с содержанием хрома 10,5-14 мас. % (патент РФ №2279486, C21D 6/00, С22С 38/50, 38/46, опубл. 10.07.2006);- with a chromium content of 10.5-14 wt. % (RF patent No. 2279486, C21D 6/00, C22C 38/50, 38/46, publ. 07/10/2006);
- с содержанием хрома 7-15 мас. % (патент США №6159311, С22С 38/38, 38/40, C21D 7/00, опубл. 12.12.2000);- with a chromium content of 7-15 wt. % (US patent No. 6159311, C22C 38/38, 38/40, C21D 7/00, publ. 12.12.2000);
- с содержанием хрома 11,5-13,5 мас. % (патент США №8021502, C21D 9/14, 8/10, опубл. 20.09.2011).- with a chromium content of 11.5-13.5 wt. % (US patent No. 8021502, C21D 9/14, 8/10, publ. 09/20/2011).
Недостатками труб, изготовленных из указанных марок сталей, являются их низкая хладостойкость, оцениваемая по значениям ударной вязкости при температуре испытания минус 60°С (KCV-60°C должна быть не менее 70 Дж/см2 в соответствии с требованиями СТО Газпром 2-4.1-228-2008 «Технические требования к насосно-компрессорным трубам для месторождений ОАО «Газпром» / М.: ООО «ИРЦ Газпром», 32 с.) или высокая стоимость (трубы из низкоуглеродистых сталей класса супер 13Сr дополнительно легированы никелем и молибденом).The disadvantages of pipes made from these grades of steel are their low cold resistance, estimated by the impact strength at a test temperature of minus 60 ° C (KCV -60 ° C should be at least 70 J / cm 2 in accordance with the requirements of STO Gazprom 2-4.1 -228-2008 “Technical requirements for tubing for the fields of OJSC Gazprom / M .: IRC Gazprom LLC, 32 pp.) Or high cost (pipes made of low-carbon super 13Cr steels are additionally alloyed with nickel and molybdenum).
Наиболее близким решением, выбранным в качестве прототипа, является обсадная или насосно-компрессорная труба группы прочности L80 тип 13Сr (предел текучести от 552 до 655 МПа), выполненная по ГОСТ Ρ 53366-2009 (ISO11960:2004) «Трубы стальные, применяемые в качестве обсадных или насосно-компрессорных труб для скважин в нефтяной и газовой промышленности. Общие технические условия» / М.: Стандартинформ, 2010, 195 с. Труба изготовлена из стали, содержащей (мас. %): углерод 0,15-0,22; марганец 0,25-1,00; хром 12,0-14,0; никель не более 0,50; медь не более 0,25; сера не более 0,010; фосфор не более 0,020; кремний не более 1,00. Труба подвергнута следующей термической обработке: закалке от температуры аустенитизации (допускается охлаждение на воздухе) и отпуску при температуре не ниже 593°С.The closest solution selected as a prototype is a casing or tubing of strength group L80 type 13Сr (yield strength from 552 to 655 MPa), made in accordance with GOST Ρ 53366-2009 (ISO11960: 2004) “Steel pipes used as casing or tubing for wells in the oil and gas industry. General technical conditions ”/ M .: Standartinform, 2010, 195 p. The pipe is made of steel containing (wt.%): Carbon 0.15-0.22; manganese 0.25-1.00; chrome 12.0-14.0; nickel not more than 0.50; copper no more than 0.25; sulfur not more than 0.010; phosphorus no more than 0,020; silicon not more than 1.00. The pipe was subjected to the following heat treatment: quenching from the temperature of austenitization (air cooling is allowed) and tempering at a temperature not lower than 593 ° С.
Труба обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью в среде, содержащей диоксид углерода, однако ее недостатком является низкая хладостойкость, связанная с высоким содержанием углерода и, как следствие, повышенной объемной долей карбидных фаз в структуре стали. При увеличении прочностных свойств до группы прочности R95 (предел текучести от 655 до 758 МПа) ударная вязкость трубы при температуре испытания минус 60°С становится еще ниже, что не позволяет применять ее на нефтегазовых месторождениях, расположенных в холодных макроклиматических районах.The pipe has satisfactory corrosion resistance in a medium containing carbon dioxide, but its disadvantage is the low cold resistance associated with a high carbon content and, as a consequence, an increased volume fraction of carbide phases in the steel structure. With an increase in strength properties to strength group R95 (yield strength from 655 to 758 MPa), the impact strength of the pipe at a test temperature of minus 60 ° C becomes even lower, which does not allow its use in oil and gas fields located in cold macroclimatic regions.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении хладостойкости труб нефтяного сортамента из коррозионно-стойкой стали групп прочности от L80 до R95 по ГОСТ Ρ 53366-2009.The technical problem solved by the invention is to increase the cold resistance of oil-grade tubes of corrosion-resistant steel of strength groups from L80 to R95 according to GOST Ρ 53366-2009.
Поставленная задача решается за счет того, что труба нефтяного сортамента, выполненная из коррозионно-стойкой стали мартенситного класса, подвергнутая закалке и отпуску, согласно изобретению, она выполнена из стали, содержащей следующее соотношение компонентов, мас. %:The problem is solved due to the fact that the pipe of the oil gauge, made of corrosion-resistant steel of the martensitic class, subjected to hardening and tempering, according to the invention, it is made of steel containing the following ratio of components, wt. %:
углерод 0,12-0,17;carbon 0.12-0.17;
кремний 0,15-0,50;silicon 0.15-0.50;
марганец 0,30-0,90;manganese 0.30-0.90;
хром 12,00-14,00;chrome 12.00-14.00;
никель 1,80-2,20;nickel 1.80-2.20;
сера не более 0,010;sulfur not more than 0.010;
фосфор не более 0,020;phosphorus no more than 0,020;
алюминий 0,02-0,05;aluminum 0.02-0.05;
медь не более 0,25;copper no more than 0.25;
азот не более 0,020;nitrogen no more than 0,020;
железо и неизбежные примеси - остальное, при этом перед отпуском труба подвергнута второй закалке из межкритического интервала температур от 700 до 830°С. Кроме того, труба подвергнута отпуску в интервале температур от 560 до 690°С.iron and inevitable impurities - the rest, while before tempering the pipe is subjected to a second hardening from the intercritical temperature range from 700 to 830 ° C. In addition, the pipe was tempered in the temperature range from 560 to 690 ° C.
Предлагаемые соотношения химических элементов в стали и режим термической обработки определяются следующими факторами.The proposed ratio of chemical elements in steel and the heat treatment mode are determined by the following factors.
Содержание углерода в предлагаемых пределах обеспечивает требуемый уровень прочностных свойств труб после проведения термической обработки, заключающейся в двукратной закалке и отпуске. При снижении содержания углерода менее заявленной концентрации 0,12 мас. % происходит снижение прочностных свойств ниже допустимого уровня, а при содержании углерода выше 0,17 мас. % снижаются коррозионная стойкость и ударная вязкость вследствие увеличения объемной доли карбидной фазы в микроструктуре стали.The carbon content in the proposed range provides the required level of strength properties of the pipes after heat treatment, which consists in double hardening and tempering. With a decrease in carbon content less than the declared concentration of 0.12 wt. % there is a decrease in strength properties below an acceptable level, and when the carbon content is above 0.17 wt. % decreases corrosion resistance and toughness due to an increase in the volume fraction of the carbide phase in the microstructure of steel.
Кремний и алюминий в указанных пределах обеспечивают требуемую степень раскисления стали. При меньшем их содержании не обеспечивается полное раскисление стали и повышается концентрация кислорода в стали, что приводит к увеличению количества неметаллических включений оксидного типа. При содержании кремния и алюминия в количестве больше верхнего предела каждого элемента образуются неметаллические включения силикатного типа, а также крупные нитриды и карбонитриды алюминия, отрицательно влияющие на ударную вязкость и коррозионную стойкость стали.Silicon and aluminum within the specified limits provide the required degree of deoxidation of steel. With their lower content, complete deoxidation of the steel is not ensured and the oxygen concentration in the steel increases, which leads to an increase in the number of non-metallic oxide-type inclusions. When the silicon and aluminum contents are in excess of the upper limit of each element, non-metallic inclusions of the silicate type are formed, as well as large aluminum nitrides and carbonitrides, which adversely affect the toughness and corrosion resistance of steel.
Марганец повышает прочность стали, поэтому его содержание в стали должно составлять не менее 0,30 мас. %. Однако при содержании марганца более 0,90 мас. % снижается ударная вязкость, поскольку марганец способствует развитию отпускной хрупкости.Manganese increases the strength of steel, so its content in steel should be at least 0.30 wt. % However, with a manganese content of more than 0.90 wt. % toughness decreases, since manganese contributes to the development of temper brittleness.
Содержание хрома в указанных пределах обеспечивает высокую коррозионную стойкость труб в средах, содержащих диоксид углерода, поскольку он способствует самопассивации поверхности за счет образования прочной окисной защитной пленки, обогащенной хромом. Положительный эффект от предлагаемого содержания хрома проявляется при ограничении содержания углерода, поскольку за счет этого удается обеспечить присутствие большей части хрома в твердом растворе, а не в карбидных фазах. Содержание хрома ниже 12,00 мас. % приводит к снижению стойкости к углекислотной коррозии. С другой стороны, хром является ферритообразующим элементом, и содержание его более 14,00 мас. % вызывает образование в микроструктуре δ-феррита, понижающего технологическую пластичность при горячем деформировании и ударную вязкость при отрицательных температурах.The chromium content within the specified limits provides high corrosion resistance of pipes in media containing carbon dioxide, since it promotes self-passivation of the surface due to the formation of a strong oxide protective film enriched in chromium. The positive effect of the proposed chromium content is manifested when the carbon content is limited, since due to this it is possible to ensure the presence of most of the chromium in the solid solution, and not in the carbide phases. The chromium content is below 12.00 wt. % leads to a decrease in resistance to carbon dioxide corrosion. On the other hand, chromium is a ferrite-forming element, and its content is more than 14.00 wt. % causes the formation of δ-ferrite in the microstructure, which reduces the technological plasticity during hot deformation and impact strength at low temperatures.
Содержание никеля в указанных пределах обеспечивает высокую ударную вязкость при отрицательных температурах за счет его положительного влияния на характеристики кристаллической решетки стали, повышая подвижность дислокаций. При содержании никеля менее 1,80 мас. % элемент не оказывает существенного положительного влияния на ударную вязкость стали. Кроме того, никель является аустенитообразующим элементом, и поэтому его содержание выше 2,20 мас. % приводит к увеличению доли остаточного аустенита в структуре закаленной стали и тем самым снижению предела текучести.The Nickel content in the specified range provides high impact strength at negative temperatures due to its positive effect on the crystal lattice characteristics of steel, increasing the mobility of dislocations. When the Nickel content is less than 1.80 wt. % element does not have a significant positive effect on the toughness of steel. In addition, nickel is an austenite-forming element, and therefore its content is higher than 2.20 wt. % leads to an increase in the proportion of residual austenite in the structure of hardened steel and thereby a decrease in yield strength.
Сера является элементом, который значительно ухудшает обрабатываемость в стали при горячей пластической деформации, поэтому содержание серы ограничено 0,010 мас. %.Sulfur is an element that significantly affects the workability in steel during hot plastic deformation, therefore, the sulfur content is limited to 0.010 wt. %
Фосфор является элементом, снижающим хладостойкость стали, поэтому его содержание ограничено 0,020 мас. %.Phosphorus is an element that reduces the cold resistance of steel, so its content is limited to 0.020 wt. %
Содержание меди ограничено 0,25 мас. %, так как большее содержание меди приводит к ухудшению технологических свойств стали, а именно - к проявлению красноломкости при горячей пластической деформации.The copper content is limited to 0.25 wt. %, since a higher copper content leads to a deterioration of the technological properties of steel, namely, to the manifestation of brittleness during hot plastic deformation.
Азот образует нитриды, снижающие ударную вязкость, поэтому его содержание в стали ограничено 0,020 мас. %.Nitrogen forms nitrides, which reduce toughness, so its content in steel is limited to 0.020 wt. %
Режим термической обработки трубы включает двукратную закалку и отпуск. Первую закалку из однофазной аустенитной области при температуре нагрева от 920 до 1020°С проводят для получения исходной мартенситной структуры с содержанием мартенсита не менее 95%. В связи с высокой устойчивостью переохлажденного аустенита (прокаливаемостью) предлагаемая сталь закаливается как при ускоренном охлаждении в воде или масле, так и при охлаждении на спокойном воздухе.The heat treatment mode of the pipe includes double hardening and tempering. The first quenching from the single-phase austenitic region at a heating temperature from 920 to 1020 ° C is carried out to obtain the initial martensitic structure with a martensite content of at least 95%. Due to the high stability of supercooled austenite (hardenability), the proposed steel is quenched both with accelerated cooling in water or oil, and with cooling in calm air.
Вторую закалку проводят из межкритического интервала при температуре нагрева от 700 (точка Ac1) до 830°С (точка Ас3), в результате чего формируется структура, состоящая из смеси сорбита отпуска с глобулярными карбидамии вновь образовавшегося мартенсита, при этом сорбит отпуска является высокопластичной и вязкой составляющей. При второй закалке также допустимо охлаждение как в воде или масле, так и на спокойном воздухе.The second hardening is carried out from the intercritical interval at a heating temperature from 700 (point Ac 1 ) to 830 ° C (point Ac 3 ), resulting in the formation of a structure consisting of a mixture of tempering sorbitol with globular carbidamies of newly formed martensite, while tempering sorbitol is highly plastic and viscous component. In the second hardening, cooling is also acceptable both in water or oil, and in calm air.
Отличительной особенностью мартенсита, образовавшегося после закалки из межкритического интервала температур, по сравнению с образовавшимся мартенситом после закалки из однофазной аустенитной области, является малый размер мартенситных реек, объединенных в пакеты, что связано с образованием в межкритическом интервале дисперсных зерен аустенита. Достигнутое в результате двукратной закалки измельчение структуры и наличие сорбита отпуска сохраняется после проведения последующего окончательного отпуска в интервале температур от 560 до 690°С и положительно влияет на хладостойкость стали. При проведении отпуска при температуре менее 560°С развивается обратимая отпускная хрупкость, способствующая снижению хладостойкости. Этот вид отпускной хрупкости наблюдается в сталях мартенситного класса и проявляется при отпуске в интервале температур от 450 до 550°С. Отпуск при температуре выше 690°С приводит к аустенитному превращению и появлению в структуре стали при последующем охлаждении участков неотпущенного мартенсита с повышенной хрупкостью.A distinctive feature of martensite formed after quenching from the intercritical temperature range, in comparison with the martensite formed after quenching from the single-phase austenitic region, is the small size of the martensitic rods combined into packets, which is associated with the formation of dispersed austenite grains in the intercritical interval. The refinement of the structure and the presence of tempering sorbitol achieved as a result of double quenching is retained after subsequent final tempering in the temperature range from 560 to 690 ° C and positively affects the cold resistance of steel. When conducting vacation at a temperature of less than 560 ° C, a reversible temper brittleness develops, which contributes to a decrease in cold resistance. This type of temper brittleness is observed in steels of the martensitic class and manifests itself during tempering in the temperature range from 450 to 550 ° С. Tempering at temperatures above 690 ° C leads to austenitic transformation and the appearance in the structure of steel during subsequent cooling of sections of tempered martensite with increased brittleness.
В результате предлагаемой термической обработки происходит образование высокодисперсной структуры сорбита отпуска, которая обеспечивает необходимую ударную вязкость - не менее 70 Дж/см2 при температуре испытания минус 60°С.As a result of the proposed heat treatment, a finely dispersed tempering sorbitol structure is formed, which provides the necessary impact strength of at least 70 J / cm 2 at a test temperature of minus 60 ° C.
В заводских условиях были изготовлены насосно-компрессорные трубы размерами 88,9×6,45 мм и 114,3×6,88 мм из предложенной марки стали с содержанием основных легирующих элементов на нижнем, среднем и верхнем уровнях (плавки №1-5, таблица 1) и из стали-прототипа (плавки №6 и 7, там же). Термическую обработку труб проводили с применением как предлагаемой двукратной закалки и последующего отпуска, так и с однократной закалкой и отпуском. Закалочное охлаждение во всех случаях проводили на воздухе.In the factory, tubing pipes 88.9 × 6.45 mm and 114.3 × 6.88 mm in size were manufactured from the proposed steel grade containing the main alloying elements at the lower, middle and upper levels (smelting No. 1-5, table 1) and from prototype steel (swimming trunks No. 6 and 7, ibid.). Heat treatment of the pipes was carried out using both the proposed double hardening and subsequent tempering, and with a single hardening and tempering. Hardening cooling in all cases was carried out in air.
Для подтверждения высокой эксплуатационной надежности труб, изготовленных из стали предлагаемого химического состава с термической обработкой, были проведены испытания механических свойств (таблица 2) и коррозионной стойкости (таблица 3).To confirm the high operational reliability of pipes made of steel of the proposed chemical composition with heat treatment, tests were carried out of the mechanical properties (table 2) and corrosion resistance (table 3).
Как видно из таблицы 2, термическая обработка труб из стали предлагаемого химического состава (плавки №1-5, таблица 1) и по предлагаемым режимам (испытания №1-7, там же) обеспечивает требуемый комплекс механических свойств: значения предела текучести находятся в интервале от 552 до 758 МПа, что соответствует группам прочности от L80 до R95 по ГОСТ Ρ 53366-2009, ударная вязкость при температуре испытания минус 60°С - больше 70 Дж/см2, предел прочности при этом также соответствует требованиям ГОСТ Ρ 53366-2009. Трубы, изготовленные по прототипу (испытания №8-12, таблица 2), не соответствуют заданным требованиям по хладостойкости (KCV-60°C не менее 70 Дж/см2). Результаты коррозионных испытаний, приведенные в таблице 3, показывают, что трубы, изготовленные по предлагаемому изобретению, как и труба-прототип, обладают требуемой по СТО коррозионной стойкостью (скорость равномерной коррозии не более 0,10 мм/год).As can be seen from table 2, the heat treatment of steel pipes of the proposed chemical composition (smelting No. 1-5, table 1) and according to the proposed modes (tests No. 1-7, ibid.) Provides the required set of mechanical properties: the yield strength is in the range from 552 to 758 MPa, which corresponds to strength groups from L80 to R95 according to GOST Ρ 53366-2009, impact strength at a test temperature of minus 60 ° C is more than 70 J / cm 2 , the tensile strength also meets the requirements of GOST Ρ 53366-2009 . Pipes made according to the prototype (tests No. 8-12, table 2) do not meet the specified requirements for cold resistance (KCV -60 ° C at least 70 J / cm 2 ). The results of the corrosion tests shown in table 3 show that the pipes made according to the invention, as well as the prototype pipe, have the corrosion resistance required by the SRT (uniform corrosion rate of not more than 0.10 mm / year).
Таким образом, трубы нефтяного сортамента, изготовленные из стали с предлагаемым соотношением компонентов и режимом термической обработки, обладают повышенной эксплуатационной надежностью:Thus, oil-grade pipes made of steel with the proposed ratio of components and the heat treatment mode have increased operational reliability:
- механические свойства соответствуют группам прочности от L80 до R95 по ГОСТ Ρ 53366-2009 (предел текучести от 552 до 758 МПа);- mechanical properties correspond to strength groups from L80 to R95 according to GOST Ρ 53366-2009 (yield strength from 552 to 758 MPa);
- хладостойкость, оцениваемая по ударной вязкости при температуре испытания минус 60°С, составляет не менее 70 Дж/см2;- cold resistance, evaluated by impact strength at a test temperature of minus 60 ° C, is not less than 70 J / cm 2 ;
- обладают удовлетворительной коррозионной стойкостью.- have satisfactory corrosion resistance.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016100273A RU2635205C2 (en) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Method for thermal processing of oil pipe sortament made of corrosion-resistant steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016100273A RU2635205C2 (en) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Method for thermal processing of oil pipe sortament made of corrosion-resistant steel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016100273A RU2016100273A (en) | 2017-07-21 |
| RU2635205C2 true RU2635205C2 (en) | 2017-11-09 |
Family
ID=59498368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016100273A RU2635205C2 (en) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Method for thermal processing of oil pipe sortament made of corrosion-resistant steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2635205C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2686405C1 (en) * | 2017-12-04 | 2019-04-25 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Method of manufacturing oil-grade pipes (versions) |
| RU2751629C1 (en) * | 2018-03-21 | 2021-07-15 | Баошань Айрон Энд Стил Ко., Лтд. | Low temperature resistant oil casing pipe with high strength and high viscosity, as well as method for its manufacture |
| RU2760140C1 (en) * | 2020-12-10 | 2021-11-22 | Сергей Константинович Лаптев | Method for producing low-carbon martensitic steel |
| RU2828902C1 (en) * | 2023-11-04 | 2024-10-21 | Сергей Константинович Лаптев | Method of producing articles from low-carbon martensitic steel blanks (versions) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2352647C1 (en) * | 2007-09-06 | 2009-04-20 | Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" (ОАО "СинТЗ") | Oil country tubular goods of heavy-duty |
| RU2358020C1 (en) * | 2005-03-30 | 2009-06-10 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Method of martensite stainless steel production |
| RU2368836C1 (en) * | 2008-05-06 | 2009-09-27 | ООО "Самарский инженерно-технический центр" | High-strength pipe for oil wells |
| EA013145B1 (en) * | 2007-03-30 | 2010-02-26 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Oil assortment pipes for expansion in a well and a method for production thereof |
| JP2010070789A (en) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Nippon Steel Corp | Machine structural steel pipe having excellent fatigue characteristic and bending formability, and method of manufacturing the same |
-
2016
- 2016-01-11 RU RU2016100273A patent/RU2635205C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2358020C1 (en) * | 2005-03-30 | 2009-06-10 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Method of martensite stainless steel production |
| EA013145B1 (en) * | 2007-03-30 | 2010-02-26 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Oil assortment pipes for expansion in a well and a method for production thereof |
| RU2352647C1 (en) * | 2007-09-06 | 2009-04-20 | Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" (ОАО "СинТЗ") | Oil country tubular goods of heavy-duty |
| RU2368836C1 (en) * | 2008-05-06 | 2009-09-27 | ООО "Самарский инженерно-технический центр" | High-strength pipe for oil wells |
| JP2010070789A (en) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Nippon Steel Corp | Machine structural steel pipe having excellent fatigue characteristic and bending formability, and method of manufacturing the same |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2686405C1 (en) * | 2017-12-04 | 2019-04-25 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Method of manufacturing oil-grade pipes (versions) |
| RU2751629C1 (en) * | 2018-03-21 | 2021-07-15 | Баошань Айрон Энд Стил Ко., Лтд. | Low temperature resistant oil casing pipe with high strength and high viscosity, as well as method for its manufacture |
| RU2760140C1 (en) * | 2020-12-10 | 2021-11-22 | Сергей Константинович Лаптев | Method for producing low-carbon martensitic steel |
| RU2828902C1 (en) * | 2023-11-04 | 2024-10-21 | Сергей Константинович Лаптев | Method of producing articles from low-carbon martensitic steel blanks (versions) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016100273A (en) | 2017-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20190338402A1 (en) | Method for manufacturing railway vehicle wheel | |
| AU2013297928B2 (en) | Wear resistant steel plate and manufacturing process therefor | |
| US10240221B2 (en) | Stainless steel seamless pipe for oil well use and method for manufacturing the same | |
| KR101702480B1 (en) | Ni-CONTAINING STEEL PLATE | |
| CN103131962B (en) | High-tenacity low-alloy high-strength steel and quenched-tempered heat treatment method thereof | |
| US12221663B2 (en) | Martensitic stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods, and method for manufacturing same | |
| US10151012B2 (en) | High-strength stainless steel pipe | |
| KR20110060449A (en) | Steel plate for pressure vessel with excellent low temperature toughness and hydrogen organic crack resistance and its manufacturing method | |
| WO2017162160A1 (en) | Steel for hydrogen sulfide stress corrosion cracking resistant martensitic stainless steel oil casing pipe, and oil casing pipe and production method therefor | |
| US20200270715A1 (en) | Martensitic stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods, and method for manufacturing same | |
| CA2785318A1 (en) | Austenite steel material having superior ductility | |
| WO2017117885A1 (en) | R5-grade mooring chain steel with high strength and low heat treatment sensitivity and manufacturing method therefor | |
| CN113584407A (en) | High-strength high-temperature corrosion resistant martensitic stainless steel and manufacturing method thereof | |
| EA023196B1 (en) | Low-alloy steel having a high yield strength and a high sulphide-induced stress cracking resistance | |
| RU2635205C2 (en) | Method for thermal processing of oil pipe sortament made of corrosion-resistant steel | |
| CN109863255B (en) | High-strength high-manganese steel having excellent low-temperature toughness and method for producing same | |
| US11773461B2 (en) | Martensitic stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods, and method for manufacturing same | |
| JP4273338B2 (en) | Martensitic stainless steel pipe and manufacturing method thereof | |
| CA3032502C (en) | Sucker rod steel and manufacturing method thereof | |
| CN106319362A (en) | X52 seamless pipeline steel pipe with acid corrosion resistance and manufacturing method thereof | |
| CN111363983A (en) | Super martensitic stainless steel with ultrahigh strength and toughness and preparation method thereof | |
| KR101695263B1 (en) | High strength steel sheet with excellent productivity, combination of strength and ductility, method of manufacturing the same | |
| Kulkarni et al. | Improvement in mechanical properties of 13Cr martensitic stainless steels using modified heat treatments | |
| RU2686405C1 (en) | Method of manufacturing oil-grade pipes (versions) | |
| RU2576773C1 (en) | High-corrosion-resistant steels of the transition class |