Национальный исследовательский технологический университет МИСИС, Москва, Россия

И. В. Смарыгина, доцент кафедры обработки металлов давлением (ОМД), канд. техн. наук, доцент, эл. почта: smarygina.iv@misis.ru
А. С. Алещенко, заведующий кафедрой ОМД, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: aleschenko.as@misis.ru
Л. М. Капуткина, профессор, докт. физ.-мат. наук, эл. почта: kaputkina@mail.ru

ООО «Торговый дом «Сибирская промышленная группа», Москва, Россия

А. Е. Антощенков, технический директор, канд. техн. наук, эл. почта: a.antoshchenkov@td-spg.ru

C применением дилатометрического анализа уточнены температурные интервалы фазовых превращений и критические точки трубных сталей 09Г2С, 20А, 36ХГ2С и ДБ при разных скоростях нагрева и охлаждения. Для достижения заданных характеристик исследуемых трубных сталей предложены и в лабораторных условиях опробованы схемы и режимы термической обработки (ТО), в том числе с применением физического моделирования технологии редуцирования труб с последующей ТО. Изучены микроструктура и механические свойства сталей после ТО. По результатам исследований даны рекомендации по схемам и параметрам термической и термомеханической обработки трубной продукции из сталей 09Г2С, 20А и 36ХГ2С для применения в реальных условиях при производстве бесшовных труб с применением прокатного или отдельного нагрева. Показано, что для стали 09Г2С уровень свойств труб классов прочности К48, К50, К52 в хладостойком исполнении можно реализовать при термическом улучшении (закалке и высокотемпературном отпуске) с отдельного или прокатного нагрева, а также при прерванном ускоренном охлаждении с температуры конца прокатки с формированием мелкозернистой структуры феррита и троостосорбита. Для стали 20А для достижения характеристик классов прочности К48, К50, К52 также можно рекомендовать термоулучшение или прерванное охлаждение с температуры конца прокатки с получением мелкозернистой структуры феррита и сорбита. Оптимальной ТО для формирования уровня свойств класса прочности N80 на стали 36ХГ2С является термическое улучшение.

1. Бернштейн М. Л., Курдюмов Г. В., Меськин В. С. и др. Металловедение и термическая обработка стали и чугуна. Том 3 / Под общей ред. А. Г. Рахштадта, Л. М. Капуткиной, С. Д. Прокошкина, А. В. Супова. — М. : Интермет Инжиниринг, 2007. — 920 с.
2. Янковский В. М., Соломадина Е. А., Кривошеева A. A. и др. Упрочняющая термическая и термомеханическая обработка труб // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической информации. 1985. № 16. С. 11–28.
3. Марченко Л. Г., Выборщик М. А. Термомеханическое упрочнение труб. — М. : Интермет Инжиниринг, 2006. — 237 с.
4. Марченко Л. Г. Сопоставление эффективности новых технических решений в термомеханической обработке труб // Сталь. 2008. № 2. С. 68–70.
5. Arai Y., Kondo K., Hisamune N., Hitoshio K., Murase T. Microstructure control for high strength seamless line pipe by applying in-line QT process // Proceedings of the 17^th IFHTSE Congress (17th International Federation for Heat Treatment and Surface Engineering Congress 2008, IFHTSE 2008, Japan, Kobe). 2008. Vol. 2. P. 518–521.
6. Mayo U., Isasti N., Rodriguez-Ibabe J. M., Uranga P. Interaction between microalloying additions and phase transformation during intercritical deformation in low carbon steels // Metals. 2019. Vol. 9. 1049.
7. Тихонцева Н. Т., Савченко И. П., Битюков С. М., Варнак О. В., Софрыгина О. А. Исследования коррозионной стойкости насосно-компрессорных труб из феррито-перлитной стали под воздействием углекислотных сред // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2021. № 5 (77). С. 572–579.
8. Мякотина И. В., Хотинов В. А., Черных Е. С., Коновалов С. С. и др. Влияние термомеханической обработки на структуру и механические свойства трубной стали 38Г2Ф // Металловедение и термическая обработка металлов. 2022. № 9 (807). С. 24–29.
9. Дергач Т. А. Комплексные исследования нефтегазопроводных труб, изготовленных по энергосберегающей технологии // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2009. № 3. С. 100–103.
10. Godefroid L. B., Sena B. M., Trindade Filho V. B. Evaluation of microstructure and mechanical properties of seamless steel pipes API 5L type obtained by different processes of heat treatments // Materials Research. 2017. Vol. 20 (2). P. 514–522.
11. Ширяев А. Г., Четвериков С. Г., Чикалов С. Г., Пышминцев И. Ю., Крылов П. В. Технологии производства стальных бесшовных труб для добычи трудноизвлекаемых углеводородов // Известия вузов. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 11. С. 866–875.
12. Ушаков А. С., Кондратов Л. А. О производстве стальных труб // Сталь. 2021. № 6. С. 22–32.
13. Яковлев Д. С., Микуров В. В., Машенцева М. С. Особенности механических характеристик массово применяемых марок стали, используемых в технологических трубопроводах в интервале температур эксплуатации // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». 2022. Т. 22. № 3. С. 11–27.
14. Долженков И. Е., Гуль Ю. П. Интенсивные технологии упрочнения металлопроката, труб и металлоизделий // Сталь. 1986. № 10. С. 69–73.
15. Гусева А. А., Петрова В. Ф. Исследование влияния повторной термической обработки на вязко-пластичекие свойства бесшовных труб из низкоуглеродистых марок стали // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2019. № 6 (229). С. 87–90.

16. Hu J., Liu Y., Wang G., Li Q. et al. Effect of tempering treatment on microstructural evolution and mechanical behavior of heavy-wall heat induction seamless bend pipe // Materials. 2022. Vol. 15. 259.
17. Zhao B., Ai F., Yuan Q., Wu H. et al. Effect of normalizing on impact and corrosion resistance of low-temperature service seamless steel pipe // Journal of Physics: Conference Series, AMEE-2022, IOP Publishing. 2023. Vol. 2463. 012011.
18. Алещенко А. С., Будников А. С., Харитонов Е. А. Исследование формоизменения металла в процессе редуцирования труб на трехвалковом стане // Известия вузов. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 10. С. 756–762.
19. Langbauer R., Nunner G., Zmek Th., Klarner J. et al. Investigation of the temperature distribution in seamless low-alloy steel pipes during the hot rolling process // Advances in Industrial and Manufacturing Engineering. 2021. Vol. 2. 100038.
20. Горелик С. С., Добаткин С. В., Капуткина Л. М. Рекристаллизация металлов и сплавов. — М. : МИСиС, 2005. — 432 с.
21. Эфрон Л. И. Металловедение в «большой» металлургии. Трубные стали. — М. : Металлургиздат, 2012. — 696 с.
22. Silva Lima A. P., Faria G. L., Trindade Filho V. B., Cândido L. C. Effect of the chemical homogeneity of a quenched and tempered C-Mn steel pipe on the mechanical properties and phase transformations // Materials Research. 2019. Vol. 22, Iss. 4. e20180680.
23. Попова Л. Е., Попов А. А. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета-раствора в сплавах титана. Справочник термиста. — М. : Металлургия, 1991. — 503 с.
24. ГОСТ Р ИСО 6507-1–2007. Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения. — Введ. 01.08.2008.
25. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 01.01.1986.
26. ГОСТ 9454–78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. — Введ. 01.01.1979.
27. Сорокин В. Г., Волосникова А. В., Вяткин С. А. и др. Марочник сталей и сплавов / Под общ. ред. В. Г. Сорокина. — М. : Машиностроение, 1989. — 640 с.
28. ГОСТ 31446–2017. Трубы стальные обсадные и насосно-компрессорные для нефтяной и газовой промышленности. Общие технические условия. — Введ. 01.07.2018.