Введение к работе
Актуальность проблемы. Технологии используемые в настоящее
время в процессах добычи и переработки нефти, диктуют особые требования к качеству материалов для оборудования и трубопроводов, в частности к их технологичности и коррозионной стойкости.
Анализ данных о коррозии оборудования нефтеперерабатывающих заводов, а также нефтепромыслового оборудования свидетельствует о необходимости выбора материалов, которые могли бы обеспечить стойкость против самых разных видов коррозионных повреждений в том числе:
против общей и локальной коррозии;
против коррозионного растрескивания под напряжением;
коррозионной эрозии, усталости, кавитации и т.д.
Одним из наиболее эффективных металлических материалов, обеспечивающих стойкость против коррозии, является коррозионностойкий биметалл с основным слоем из углеродистой или низколегированной стали и плакирующим слоем из коррозионностойкой стали. Традиционные способы получения биметаллов не отвечают современным требованиям в первую очередь, по прочности соединения слоев и коррозионной стойкости. Поэтому актуальной является проблема разработки современных надежных и экономичных технологий получения биметаллов и создания на этой основе качественно новых видов биметаллической металлопродукции, в частности, для оборудования нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслей.
Новые биметаллические материалы и, следовательно, технологии их получения должны обеспечивать:
качественное соединение слоев, гарантирующее отсутствие расслоений
при изготовлении и эксплуатации оборудования;
высокую коррозионную стойкость плакирующего слоя, достигаемую
повышенной чистотой стали по примесям - сере, кислороду и
неметаллическим включениям;
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ | БИБЛИОТЕКА
ysgflri
С.І 09
высокое качество поверхности;
широкий размерный сортамент;
гарантированное выполнение традиционных требований к биметаллу
(равномерность толщины плакирующего слоя, механические свойства
и др. требования по ГОСТ. 10885-85);
экономичность.
Сравнительный анализ известных способов получения биметаллов (литейное плакирование, пакетная прокатка; сварка взрывом, наплавка) показывает, что наиболее высокое сочетание качества соединения слоев, коррозионной стойкости и других характеристик получают при использовании метода широкослойной электрошлаковой наплавки (ЭШН) коррозионностойкого; слоя на основу из конструкционной стали при соответствующей отработке технологических параметров производства, обеспечивающих оптимальные структуру и свойства каждого из слоев.
При ЭШН подаваемые сверху расходуемые электроды в виде листового или сортового проката из коррозионностойкой стали одновременно перекрывают всю ширину заготовки и весь наплавленный слой формируется за один проход. Схемы широкослойной ЭШН можно классифицировать в зависимости от расположения наплавляемой поверхности основного слоя: горизонтальная, наклонная и вертикальная. Способ ЭШН с вертикальным расположением наплавляемой поверхности (вертикальная электрошлаковая наплавка), который можно выполнять не на специально сконструированных для наплавки установках, а на серийных электрошлаковых печах обеспечивает большую равномерность толщины плакирующего слоя, чем при ЭШН с наклонным и горизонтальным расположением наплавляемой поверхности. Однако и в случае наклонной ЭШН при использовании специальных технологических приемов можно обеспечить требуемую равномерность толщины плакирующего слоя.
5 Цель и- задачи исследования. Целью настоящей работы являлось определение условий получения и обеспечение производства качественно новых видов биметаллической металлопродукции - листов и труб при использовании методов ЭШН, в первую очередь метода вертикальной ЭШН в ОАО «Металлургический завод «Красный Октябрь», а также метода наклонной ЭШН в ОАО «Северсталь». Основным видом металлопродукции, исследованным в рамках данной работы, были биметаллы с плакирующим слоем из стали 08X13.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
исследовать закономерности формирования структуры и свойств коррозионностойких биметаллов с плакирующим слоем из стали 08X13, получаемых с использованием метода ЭШН, на всех переделах: от исходных составляющих биметалла до конечной металлопродукции; разработать рекомендации по оптимальным технологическим параметрам производства биметаллических листов и труб с использованием метода ЭШН, в том числе по химическому составу исходных составляющих, режимам ЭШН, горячей прокатки, термической обработки;
освоить производство и выпустить промышленные партии коррозионностойких биметаллических листов и труб повышенного качества для оборудования систем нефтесбора и переработки нефти. Научная новизна. В результате проведенных исследований получены следующие новые результаты:
1. Предложены принципы прогнозирования химического состава, микроструктуры и свойств биметаллического проката марки 09Г2С+08Х13 при использовании для получения биметалла нового метода вертикальной ЭШН. Разработаны требования к химическому составу исходных составляющих биметалла и технологическим
параметрам горячей прокатки и термической обработки листов и труб, обеспечивающие формирование благоприятной микроструктуры и оптимальных свойств основного, плакирующего слоев и переходной зоны. Это позволило получить качественно новые виды биметаллической продукции с наиболее высокой прочностью соединения слоев (сопротивление срезу на уровне 350-500 Н/мм2) и коррозионной стойкостью.
-
Показано, что изменение микроструктуры переходной зоны двухслойных листов происходит вследствие развития диффузионных, процессов, в первую очередь, диффузии углерода из основного слоя в плакирующий при температурах выше 600С. На основании этого рекомендовано при назначении режимов горячей прокатки и термической обработки исключать длительное пребывание двухслойных листов при температурах выше 600С.
-
Найдены параметры нормализующей прокатки двухслойных листов марки 09Г2С+08Х13 на стане «2000» ОАО «Металлургический завод «Красный Октябрь», обеспечивающие формирование оптимальной микроструктуры, основного слоя, высокий комплекс механических свойств и коррозионной стойкости при одностадийной термической обработке — отпуске при 710С.
-
В первые установлены в целом параметры горячей прокатки и смотки в рулоны полос из двух- и трехслойной стали применительно к.условиям стана «2000» ОАО «Северсталь» для получения оптимальной структуры и свойств плакирующего слоя и биметалла. Показано, что обеспечение температур смотки не ниже 680С приводит к распаду мартенсита в плакирующем слое на феррито-карбидную смесь и к высокому уровню механических свойств проката для труб.
7 Практическая значимость работы состоит в следующем:
-
Определены требования к химическому составу исходных составляющих биметалла, технологии ЭШН, горячей прокатки и термической обработки, обеспечивающие получение качественно новых биметаллических листов и труб с высокой коррозионной стойкостью плакирующего слоя.
-
По разработанной технологии с использованием метода вертикальной ЭШН на заводе ОАО «Металлургический завод «Красный Октябрь» изготовлена промышленная партия двухслойных листов марки 09Г2С+08Х13 размерами 20х1200-1600х5000-6000'мм с техническими характеристиками в соответствии с ГОСТ 10885 в количестве более 100 т. При этом прочность сцепления слоев оказалась существенно выше, чем минимальное предусмотренное по ГОСТ 10885 значение: в среднем 400-430 Н/мм2. Из указанных листов в ОАО «Пензхиммаш» изготовлены 3 вакуумные колонны агрегата по разделению мазута. Оборудование пущено в эксплуатацию в 1996 г. на ПО «Нафтан», г. Новополоцк и успешно эксплуатируется до настоящего времени.
-
На основе метода вертикальной ЭШН, разработана технология' и основано производство бесшовных биметаллических труб с внутренним плакирующим слоем из коррозионностойкой стали типа 08X13. Изготовлена и поставлена в ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» первая промышленная партия труб размерами 14x168 мм марки 20+08X13 в количестве 88 т.
-
Разработанные рекомендации по режимам горячей прокатки и смотки полос из двух- и трехслойной стали применительно к условиям стана «2000» ОАО «Северсталь» были использованы при изготовлении из рулонного проката в ОАО «Выксунский металлургический завод» электросварных ТВЧ труб из двух- и трехслойной стали;
5. На нефтепромыслах ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» построены и
находятся в- эксплуатации трубопроводы из сварных и бесшовных
8 биметаллических труб протяженностью более 20 км. Общий экономический эффект от внедрения результатов данной работы составляет около 9 млн.руб.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на IV химическом форуме «Защита от коррозии», Санкт-Петербург, 2003г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ и получено 5 патентов.
Объем работы. Работа состоит из введения, 7 глав, выводов и содержит. 219 страниц машинописного текста, 47 рисунков, 24 таблиц и список литературы, включающий 81 наименование.
Похожие диссертации на Формирование структуры и свойств коррозионностойкого биметаллического проката, получаемого с использованием метода электрошлаковой наплавки
