RU2086670C1 - Method of heat treatment of pipes - Google Patents

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: invention relates to manufacturing oil and gas duct pipes from low-carbon steel resistant to corrosion cracking in hydrogen sulfide-containing media. Pipes at temperature of the end of rolling are cooled in air, heated to 1080-1120 C, cooled in water, reheated to 880-920 C, cooled in water once again, and finally heated to 740- 760 C and cooled in water. Drawback is effected at 680-700 C followed by cooling in air. EFFECT: increased corrosion immunity. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при изготовлении нефтегазопроводных труб из малоуглеродистой стали, стойких к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих сероводород и СО₂.The invention relates to the metallurgy of steel and can be used in the manufacture of oil and gas pipes from mild steel, resistant to corrosion cracking in environments containing hydrogen sulfide and CO ₂ .

Известен способ термической обработки труб из малоуглеродистой стали, при котором изделия нагревают до 900^oС и охлаждают на воздухе (см. технологические инструкции ТИ 162-ТР. ТБ-04 и ТИ 162-ТР. ТБ-09 АО "Северский трубный завод"). Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает требуемого уровня эксплуатационных свойств труб, особенно хладостойкости и стойкости к сульфидному растрескиванию.A known method of heat treatment of pipes from mild steel, in which the products are heated to 900 ^o C and cooled in air (see technological instructions TI 162-TR. TB-04 and TI 162-TR. TB-09 JSC "Seversky pipe plant") . The disadvantage of this method is that it does not provide the required level of operational properties of pipes, especially cold resistance and resistance to sulfide cracking.

Известен также способ термической обработки труб, заключающийся в том, что изделия с прокатного нагрева охлаждают по выходу из последней клети стана с температурой 830-870^oС путем воздействия на их наружную поверхность водой в течение 0,15-0,30 с с интенсивностью 6,0-7,0 л/с на каждый миллиметр толщины стенки [1] Способ используют при термической обработке труб нефтяного сортамента для обеспечения требуемого уровня механических свойств, однако в связи с низкой стойкостью к сульфидному растрескиванию трубы нельзя применять при эксплуатации месторождений даже с низким содержанием сероводорода.There is also known a method of heat treatment of pipes, which consists in the fact that products with rolling heating are cooled at the exit from the last mill stand with a temperature of 830-870 ^o C by exposing them to the outer surface with water for 0.15-0.30 s with an intensity of 6 , 0-7.0 l / s per millimeter of wall thickness [1] The method is used in the heat treatment of oil assortment pipes to provide the required level of mechanical properties, however, due to the low resistance to sulfide cracking, the pipes cannot be used during field operation applications even with a low hydrogen sulfide content.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ термической обработки труб, включающий охлаждение на воздухе с температуры конца прокатки, нагрев до 760-790^oС с охлаждением в воде до цеховой температуры и дополнительный нагрев до 670-700^oС с охлаждением на воздухе [2] Однако, как показала практика, для труб, изготавливаемых из литой заготовки на установках с пильгерстаном, когда горячая деформация не устраняет исходную пильгерстаном, когда горячая деформация не устраняет исходную дендритную структуру и ликвационную неоднородность, такой способ термической обработки не позволяет повысить значения ударной вязкости и коррозионную стойкость до требуемых величин.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a method of heat treatment of pipes, including cooling in air from the temperature of the end of rolling, heating to 760-790 ^o With cooling in water to workshop temperature and additional heating to 670-700 ^o With cooling in air [2] However, as practice has shown, for pipes made of cast billets in plants with pilgerstan, when hot deformation does not eliminate the initial pilgerstan, when hot deformation does not eliminate the initial dendritic structure and segregation heterogeneity, this method of heat treatment does not allow to increase the values of impact strength and corrosion resistance to the required values.

Целью изобретения является повышение хладостойкости и коррозионной стойкости толстостенных труб, получаемых из литой заготовки. The aim of the invention is to improve the cold resistance and corrosion resistance of thick-walled pipes obtained from cast billets.

Поставленная цель достигается тем, что после горячей деформации труб осуществляется циклическая обработка, состоящая из первого нагрева до температуры 1080-1120^oС с охлаждением в воде, второго нагрева до температуры 880-920^oС с охлаждением в воде, третьего нагрева до температуры 740-760^o С с охлаждением в воде и дополнительного нагрева до температуры 680-700^oС с охлаждением на воздухе.This goal is achieved in that after the hot deformation of the pipes, a cyclic treatment is carried out, consisting of the first heating to a temperature of 1080-1120 ^o С with cooling in water, the second heating to a temperature of 880-920 ^o С with cooling in water, the third heating to a temperature of 740- 760 ^o C with cooling in water and additional heating to a temperature of 680-700 ^o C with cooling in air.

При первом нагреве при 1080-1120^oС происходит гомогенизация аустенита, снижение степени ликвационной неоднородности, частичное растворение неметаллических включений и изменение их формы на более округлую. После охлаждения в воде структура состоит из небольшого количества доэвтектоидного феррита, мартенсита и бейнита.During the first heating at 1080-1120 ^o C, austenite is homogenized, the degree of segregation heterogeneity decreases, the nonmetallic inclusions partially dissolve and their shape becomes more rounded. After cooling in water, the structure consists of a small amount of hypereutectoid ferrite, martensite and bainite.

При втором нагреве при 880-920^oС зародыши аустенита будут распределяться равномерно, поскольку первые порции аустенита образуются в местах с более высокой концентрацией углерода на границах мартенситных кристаллов и вокруг бейнитных карбидов. В итоге возникает однородное мелкое аустенитное зерно, которое после охлаждения в воде обеспечивает дисперсную феррито-бейнитно-мартенситную структуру. Образование феррита идет на границах мелкозернистого аустенита, из-за быстрого охлаждения и возникновения упругих напряжений при образовании бейнитных и мартенситных кристаллов в этом феррите будет повышенное количество дислокаций. При третьем нагреве в межкритическую область при 740-780^oС, феррит приобретает полигонизованную структуру, поскольку не подвергается фазовой перекристаллизации. Этот нагрев дополнительно измельчает аустенитное зерно.At the second heating at 880-920 ^o С, austenite nuclei will be distributed evenly, since the first portions of austenite are formed in places with a higher carbon concentration at the boundaries of martensitic crystals and around bainitic carbides. As a result, a uniform fine austenitic grain appears, which, after cooling in water, provides a dispersed ferritic-bainitic-martensitic structure. The formation of ferrite occurs at the boundaries of fine-grained austenite, due to rapid cooling and the emergence of elastic stresses during the formation of bainitic and martensitic crystals in this ferrite there will be an increased number of dislocations. During the third heating to the intercritical region at 740-780 ^o С, ferrite acquires a polygonized structure, since it does not undergo phase recrystallization. This heating further crushes the austenitic grain.

При дополнительном нагреве при 680-700^oС происходит расход мартенсита и формируется окончательная структура полигонизованного феррита с дисперсными коагулированными карбидами.With additional heating at 680-700 ^o C, martensite is consumed and the final structure of polygonized ferrite with dispersed coagulated carbides is formed.

В результате термоциклирования происходит гомогенизация аустенита, частичная коагуляция неметаллических включений, снижение концентрации вредных примесей на границах аустанитных зерен и образование однородной структуры полигонизованного феррита с дисперсными карбидами, такая структура наиболее предпочтительна в трубах из стали 20, работающих в средах, содержащих сероводород и СО₂.Thermal cycling results in the homogenization of austenite, partial coagulation of nonmetallic inclusions, a decrease in the concentration of harmful impurities at the boundaries of austanite grains, and the formation of a homogeneous structure of polygonized ferrite with dispersed carbides; this structure is most preferable in pipes made of steel 20 operating in environments containing hydrogen sulfide and CO ₂ .

Предлагаемый способ термической обработки труб осуществляется следующим образом. Трубы-заготовки нагревают под заключительную деформацию до 850-920^oС, по выходу из последней клети стана трубы имеют температуру 800-850^oС. С этой температуры трубы охлаждают на воздухе до цеховой температуры. Затем осуществляют первый нагрев до 1080-1120^oС с охлаждением в воде, второй нагрев до 880-920^oС с охлаждением в воде и третий нагрев до 740-760^oС с охлаждением в воде. После охлаждения в воде ведут дополнительный нагрев до 680-700^oС с охлаждением на воздухе.The proposed method of heat treatment of pipes is as follows. Billet pipes are heated to a final deformation of 850–920 ^{o C.} Upon leaving the last mill stand, the pipes have a temperature of 800–850 ^o C. From this temperature, the pipes are cooled in air to the workshop temperature. Then carry out the first heating to 1080-1120 ^o With cooling in water, the second heating to 880-920 ^o With cooling in water and the third heating to 740-760 ^o With cooling in water. After cooling in water, additional heating is carried out to 680-700 ^o With cooling in air.

Способ был опробован в промышленных условиях на трубах размером 273х18 мм полученных из литой заготовки АО "Северский трубный завод" и дал следующие результаты, приведенные в таблице. The method was tested under industrial conditions on pipes 273x18 mm in size obtained from cast billets of Seversky Tube Works JSC and gave the following results shown in the table.

Как видно из таблицы, получены высокие результаты, относящиеся к задаче изобретения. Так по сравнению с прототипом значения ударной вязкости при температуре минус 40^oС на продольных образцах возросли в среднем на 3300% а коррозионная стойкость к питтинговой коррозии на 64,1%
Таким образом, решена задача по повышению хладостойкости и коррозионной стойкости труб, получаемых из литой заготовки.As can be seen from the table, obtained high results related to the task of the invention. So, compared with the prototype, the values of impact strength at a temperature of minus 40 ^o C on longitudinal samples increased by an average of 3300% and corrosion resistance to pitting corrosion by 64.1%
Thus, the problem of improving the cold resistance and corrosion resistance of pipes obtained from a cast billet has been solved.

Claims (1)

Способ термической обработки труб, включающий охлаждение на воздухе с температуры конца прокатки, многократный нагрев с охлаждением в воде и отпуск, отличающийся тем, что осуществляют трехкратный нагрев сначала до 1080 - 1120^oС, затем до 880 920^oС и окончательный до 740 760^oС, а отпуск проводят при 680 700^oС с охлаждением на воздухе.A method of heat treatment of pipes, including cooling in air from the temperature of the end of rolling, multiple heating with cooling in water and tempering, characterized in that they carry out three-fold heating first to 1080 - 1120 ^o C, then to 880 920 ^o C and the final to 740 760 ^o C, and leave is carried out at 680 700 ^o With cooling in air.

Images