2.4.1. Отечественные марки сталей контролируемой прокатки

Отечественная металлургическая промышленность ориентировалась на сталь с молибденом для труб только как на эталон. Основное внимание уделялось более дешевым, не дефицитным химическим композициям на основе;

1. марганца, ванадия, алюминия;

2. марганца, ванадия, ниобия, титана.

Использование этих элементов потребовало производить прокатку стали в более узком интервале температур, повысить чистоту стали путем обработки ее синтетическими шлаками, а также выполнять обработку ее в ковше кальцием и редкоземельными металлами для уменьшения количества неметаллических включений и их глобуляризации. Все это позволило получить однородную, достаточно очищенную от серы и неметаллических включений сталь. В промышленном объеме было исследовано несколько марок СКП, мы рассмотрим результаты некоторых из них.

Стали 09Г2ФБ и 08Г2ФЮ изучены в трубах 1420x17 мм. В этих марках обеспечивались следующие значения характеристик: σ_в ≥5б0 МПа, σ_0,2 ≥460 МПа, Т₈₀ —15, —20 °С, KCV_-15>0,8 МДж/м². СКП марки 09Г2ФБ и 08Г2ФЮ при рас­четной температуре эксплуатации газопроводов —15 °С имели почти в 2 раза большее сопротивление вязкому разрушению (А_п = 2,5 кДж), оцениваемое энергией разрушения образцов ДWТТ, чем лучшие нормализованные стали (А_п =1,4 кДж), но меньшее, чем у СКП, легированных молибденом и ниобием (А_п = 5 кДж).

При натурных испытаниях полноразмерных труб скорость распространения вязкого разрушения в трубах из стали 09Г2ФБ и 08Г2ФЮ не превышала 200 м/с, температура перехода в хрупкое состояние была значительно ниже нормативной (—15 °С). Коэффициент использования прочности стали труб при их испытании до разрушения был равен 1. Полученные данные показывают, что трубы из сталей 09Г2ФБ и 08Г2ФЮ имеют высокий комплекс механических свойств, полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к стали газопроводов диаметром 1420 мм на давление 7,5 МПа. Однако качество поверхности листов стали 08Г2ФЮ было хуже, чем при микролегировании ее ниобием. Поэтому основное применение получила сталь 09Г2ФБ.

Сталь 10Г2ФБ близка к стали 09Г2ФБ, но для повышения нормативной прочности до 600 МПа и других свойств состав ее скорректирован. Производство стали 10Г2ФБ проводилось примерно по той же технологии, что и 09Г2ФБ, с очисткой от серы и неметаллических включений. Промышленное изготовление стали и труб из нее размером 1420x15,7 мм было выполнено на отечественных заводах. Контрольные исследования труб и определение области их применения были выполнены во ВНИИСТе, испытаны трубы трех плавок. Химический состав (в %) стали следующий (в скобках указаны требования ТУ, не более): С = 0,10 (0,12), Mn= 1,55—1,65 (1,75), Si=0,33 (0,35), S = 0,004— 0,005 (0,010), Р = 0,020 (0,020), V = 0,096—0,099 (0,12), N_В = 0,023—0,027 (0,05), Ti=0,019—0,026 (0,035), Сэ = 0,38—0,40 (0,40). Основные свойства стали (в скобках указаны требования ТУ): σ_0,2 = 500—530 (≥450) МПа, σ_в =620—660 (≥600) МПа, ₅ =20(≥20)%, KCV_-15=1,2—1,5 (≥0,8) МДж/м², В = 100 (≥80) %, KCU_-60=1,2—1,5 (≥0,55) МДж/м², σ_0,2/σ_в = 0,78—0,81 (≤0,85). Сталь обработана кальцием и церием.

Оценка хладостойкости стали проводилась по количеству волокнистой составляющей в изломе образцов типа DWТТ в интервале температур от 0 до —60 °С. Установлено, что сталь имеет стабильную хладостойкость при температуре до —20, —30 ^оС (табл. 9).

Таблица 9

Вязкость и хладостойкость стали 10Г2ФБ

Температура испытания, оС	В(DWTT), %	KCV, МДж/м2	Ап (DWTT), кДж
20 0 -5 -15 -40 -60	100 100 100 100 50-95 10	1,2-1,8 1,2-1,4 1,2-1,4 1,1-1,3 1,0-1,2 -	- - 4,6-5,1 4,6-5,2 2,5-4,5 -

Сопротивление стали вязкому разрушению оценивали по ударной вязкости на образцах Шарпи и по поглощенной энергии при разрушении образцов типа DWТТ в интервале температур от 20 до —40 °С. Результаты испытаний приведены в табл. 23. Поскольку в одной из плавок было установлено значительное снижение работы разрушения образцов DWТТ при температуре —40 ^оС, металл этой плавки был дополнительно испытан при температуре —30 °С, при этом работа разрушения составила 4,3—4,6 кДж. Следовательно, СКП марки 10Г2ФБ обеспечивают стабильное сопротивление вязкому разрушению в газопроводах до температуры —30 °С.

Полигонные испытания полноразмерных труб до разрушения были проведены с использованием труб из стали двух плавок. При этом была показана удовлетворительная конструктивная прочность труб. Коэффициент использования прочности стали в конструкции составляет 0,96—1,01, удлинение периметра труб в очаге разрушения 5,0—7,5 %.

Установленный комплекс свойств СКП марки 10Г2ФБ полностью удовлетворяет условиям надежной эксплуатации газопроводов диаметром 1420 мм на давление 7,5 МПа при температуре эксплуатации до —20 °С. Сталь 10Г2ФБ стала основной при изготовлении труб диаметром 1420 мм в отечественной промышленности.