Углеродистые и низколегированные стали. Низколегированные и углеродистые стали

Низколегированная углеродистая сталь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Низколегированная углеродистая сталь

Cтраница 1

Низколегированные и углеродистые стали имеют хорошую свариваемость при стыковой сварке. Благодаря повышенному содержанию углерода уменьшается окисление металла и облегчается получение соединений свободных от окислов. Пластичность соединений повышают подогревом или последующей термической обработкой. [1]

Низколегированные и углеродистые стали могут работать в контакте с нержавеющими хромистыми и хромомарганцовистыми сталями. Однако непосредственный контакт нержавеющих хромоникеле-вых сталей и сплавов с хромистыми и хромомарганцовистыми и тем более с низколегированными сталями недопустим. В таких случаях необходима замена одного из металлов или применение прокладок из изоляционных материалов. В целях предотвращения контактной коррозии также широко применяют металлические, лакокрасочные и другие покрытия. [2]

Низколегированные и углеродистые стали имеют хорошую свариваемость при СС. Повышенное содержание углерода уменьшает окисление металла и облегчает получение соединений, свободных от оксидов. Пластичность соединений повышают подогревом или последующей термической обработкой. [3]

В низколегированных и углеродистых сталях аустенит претерпевает бездиффузионное мартенситное превращение. Аустенит представляет собой твердый раствор углерода в гамма-железе. При низких т-рах гамма-железо, несмотря на наличие в нем растворенного углерода, менее устойчиво по сравнению с пересыщенным твердым раствором углерода в альфа-железе; поэтому решетка гамма-железа перестраивается в решетку альфа-железа, но без выделения ( диффузии) углерода. Превращение происходит в интервале т-р А / н - Мк, и в результате его образуется специфическая игольчатая структура - мартенсит. Структура мартенсита является осн. [4]

Все виды низколегированных и углеродистых сталей могут применяться в сочетании друг с другом без опасности появления усиленной коррозии. [5]

Нагрев при пайке термически обработанных низколегированных и углеродистых сталей в некоторых случаях приводит к отжигу, превращению остаточного аустенита в мартенсит, распаду мартенсита, к отпускной хрупкости. Поэтому при выборе температуры пайки и способа нагрева необходимо учитывать возможность развития этих процессов. [6]

Исследования ИКС ЦНИИчермет по низколегированным и углеродистым сталям выполнены по договору с ОАО Славнефть-Мегионнефтегаз, согласно которому перед институтом была поставлена задача установления причин различной коррозионной повреждаемости труб одинакового размерного и марочного сортамента, с идентичной микроструктурой и химическим составом и отличающихся в сходных условиях эксплуатации только сроком безаварийной службы: одни работают без повреждений весь проектный срок, другие разрушаются в результате сквозных коррозионных повреждений через несколько месяцев. Результаты исследований получены применительно к средам, характерным для условий местной нефтедобычи и содержащим минимальное количество сероводорода. [8]

В необходимых случаях листы из низколегированной и углеродистой стали могут поставляться в термически обработанном состоянии. [10]

В последнее время для защиты от коррозионной усталости низколегированных углеродистых сталей применяют комбинированные способы: создание на поверхности металла специальных упрочненных слоев ( так называемых белых слоев) и ингибирование кислых сред. Исследования, проведенные в работах [130, 139] на сталях 30, 35, 40, 45, 50, 60, 40Х, У7, У8, на которых предварительно создавали белые слои функционно-упрочняющей, механоультразвуковой, лазерной обработками показали более высокую стойкость их в ЗМ h3SO4 па сравнению со сталями не подвергающимися такой обработке Введение в Н25ОФ ингибиторов ХОСП-10, ФМИ, галогенида дипиридилия в количестве 1 5 г / л увеличивало в еще большей степени сопротивление этих сталей коррозионной усталости и коррозионному растрескиванию. Авторы считают, что использование такой комбинированной защиты позволит, наряду со значительным повышением коррозионно-механической стойкости деталей при усталостных нагружениях в кислых средах, значительно расширить возможность применения углеродистых сталей в различных отраслях промышленности. [11]

Трубы с прямым швом экспандированные и со спиральным швом из горячекатаной низколегированной и углеродистой стали, сваренные двусторонним швом дуговым методом или токами высокой частоты; трубы бесшовные. [12]

Для строительства магистральных трубопроводов применяются бесшовные или электросварные трубы из высокопрочных низколегированных и углеродистых сталей, толщина стенки которых определяется исходя из максимального рабочего давления перекачивающих станций и условий работы участков трубопроводов. [13]

Карты механизмов деформации для чистого железа, аустенитных коррозионно-стойкий сталей и низколегированной углеродистой стали / / Научные труды по материаловедению. [14]

Более обоснованно и точно ( с использованием теории тепловых расчетов при сварке) оптимальные режимы сварки низколегированных и углеродистых сталей определяют на основе результатов испытаний этих сталей на свариваемость. [15]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

Углеродистые и низколегированные стали | Точечная сварка

К этой группе относятся стали, закаливающиеся при точечной сварке с заметным изменением пластичных свойств при использовании режимов, рекомендованных для низкоуглеродистой стали. Это наблюдается уже при сварке углеродистых и низколегированных сталей с содержанием углерода соответственно 0,15 и 0,12% и выше.

Требования и способы подготовки для этих сталей те же, что и для низкоуглеродистых. При одинаковой чистоте обработки поверхности контактное сопротивление этих сталей выше из-за большей прочности и большего электрического сопротивления. Повышенное содержание углерода и наличие легирующих примесей оказывает существенное влияние на сварку, увеличивая устойчивость переохлажденного аустенита и уменьшая критические скорости охлаждения, при которых сталь закаливается. В зависимости от состава стали, ее термообработки, толщины, цикла сварки и параметров режима в зоне сварки наблюдаются различные скорости охлаждения и, как следствие, структуры различной степени закалки. Влияние скорости охлаждения на структуру стали приближенно оценивается по совмещенным диаграммам С-образного изотермического распада аустенита и скорости охлаждения. Эти диаграммы верны для конкретных примеров, так как характер изотермического распада в большей степени зависит от свойств стали.

На прочность сварного соединения для некоторых углеродистых и низколегированных сталей заметное влияние оказывают диффузионные процессы, в результате которых часть углерода перемещается в литое ядро из окружающего металла. Это ослабляет сварное соединение, разрушение его происходит по обезуглероженной зоне, близкой к границе литого ядра.

Закалка зоны сварки значительно снижает усилие отрыва, так как соединение становится хрупким. Сравнительные испытания на удар применяют реже ввиду их сложности и необходимости специальных приспособлений для копров. Качество сварки соединения оценивают по отношению усилия отрыва точки к срезу, которое всегда меньше единицы. Допустимые пределы устанавливают в каждом отдельном случае.

Например, при сварке интенсивно закаливающейся стали ЗОХГСА толщиной 2 мм при одноимпульсном цикле сварки без термообработки это отношение составляет всего 0,1—0,14. Применение специального цикла повышает его до 0,32. В сварном соединении необходимо исключать или ограничивать структуры закалки.

Сварка на очень мягком режиме при ограниченном времени проковки уменьшает скорость охлаждения за счет прогрева окружающей зоны металла. Для некоторых марок сталей это позволяет получить соединение с достаточной пластичностью. Однако такой режим вызывает большие остаточные деформации, снижает производительность и увеличивает расход энергии.

Несколько уменьшить указанные недостатки можно сваркой на умеренно мягком режиме, дающем хрупкое соединение со структурой закалки, но без трещин. После сварки требуется полная термическая обработка изделия в печи, обеспечивающая наибольшую однородность структуры, но понижающая усталостную прочность из-за снятия остаточных напряжений сжатия в зоне сварных точек. Эта операция требует печей, энергоемка и применима для жестких узлов ограниченных габаритных размеров.

Наиболее целесообразна сварка на жестком режиме с последующей электротермомеханической обработкой точки в электродах машины импульсом тока, меньшим по величине при большем усилии сжатия. Эффективность этого цикла возрастает с уменьшением толщины листа и повышением степени закаливаемости стали.

В первой части этого цикла в зависимости от толщины детали и качества подготовки поверхности можно применять различные импульсы, обеспечивающие умеренную плотность тока при высоком контактном сопротивлении в начале нагрева, исключающие выплески и последующий перегрев электродов. Эта часть цикла заканчивается формированием ядра нужных размеров.

Следующий этап — охлаждение контролируют по времени, он продолжается до снижения температуры ниже температуры мартенситного превращения. Этот этап цикла можно несколько сократить за счет интенсификации теплоотвода в электроды повышением сжимающего усилия. Повторный импульс тока нагревает или поддерживает температуру в месте сварки на уровне температуры образования аустенита, чтобы не вызвать повторной закалки. Достигнуть температуры отпуска за счет уменьшения продолжительности импульса нельзя, так как за короткое время не удается обеспечить равномерный нагрев зоны. Для обоих импульсов желательна модуляция их переднего фронта.

При подборе режимов сварки этих сталей обычно в выборе параметра первого импульса ориентируются на жесткие режимы сварки низкоуглеродистых сталей. Несколько большее электрическое сопротивление не оказывает существенного влияния на общий нагрев места сварки. При сварке этих сталей с недостаточно хорошей подготовкой поверхности применяют более мягкие режимы.

Сопротивление пластической деформации у этих сталей, как правило, растет с увеличением содержания углерода и легирующих элементов, поэтому усилия при сварке устанавливают на 20—30% больше, чем при сварке низкоуглеродистых сталей. Температурный интервал кристаллизации, который увеличивается с ростом содержания углерода, делает эти стали более склонными к появлению усадочных дефектов и горячих трещин. Поэтому с ростом толщины целесообразно увеличивать усилие проковки.

Есть несколько методик, позволяющих подсчитывать время охлаждения, следующее сразу же за циклом сварки. Одна из методик, основанных на расчете тепловых полей, позволяет выбрать величину паузы при двухимпульсной сварке закаливающихся сталей. По другой методике подсчитывают время охлаждения металла ниже температуры образования мартенсита (Ms °С). Зависимость минимального времени охлаждения для низколегированных сталей от толщины металла и температуры образования мартенсита может быть получена, исходя из химического состава стали, по формуле и графику (рис. 8). Для углеродистых сталей это время можно выбрать по графику, приведенному на рис. 9.

Рис. 8. Минимальное время охлаждения для осуществления мартенситного превращения низколегированных сталей

Рис. 9. Углеродистая сталь с содержанием: 1 — до 0,5% С; 2 — до 0,7% С; 3 — до 1% С

Ток термообработки должен быть установлен в довольно узких пределах. Продолжительность термообработки (отпуска) меньше влияет на ее результаты, ее выбирают от 1 до 1,5 продолжительности сварки. С увеличением толщины продолжительность увеличивают. Следует избегать применения слишком жесткого режима, так как его колебания отразятся на пластичности.

Параметры режима, которые фактически определяют конечную структуру в зоне сварки, обычно устанавливают путем подбора для каждой свариваемой стали и каждой толщины листа. Сделана попытка определить их путем расчета. Установлено, что температура отпуска, обеспечивающая оптимальную пластичность, составляет 550—600° С. Параметры термообработки (ток и время) связаны уравнением i = Сила тока отпуска/ Сила сварочного тока r= Продолжительность отпуска/Продолжительность сварки

www.stroitelstvo-new.ru

УГЛЕРОДИСТЫЕ И УГЛЕРОДИСТО-МАРГАНЦЕВЫЕ (НИЗКОЛЕГИРОВАННЫЕ) СТАЛИ И ИХ СВАРИВАЕМОСТЬ

МАТЕРИАЛЫ И ИХ ПОВЕДЕНИЕ ПРИ СВАРКЕ

Для сварных конструкций общего назначения применяют конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380—94).

Углеродистую сталь обыкновенного качества по ГОСТ 380—94 изготовляют 20 марок: Стікп, Ст2кп, СтЗпс, СтЗГпс и т. д. Эти стали экономичны, однако содержат повышенное количество примесей, газов и неметаллических включений, снижающих их механические и технологические свойства Структура этих сталей в состоянии поставки — феррито-перлитная.

Повышение технологических свойств сталей (обрабатываемость, штампуемость, свариваемость и т. д.) достигается использованием качественных углеродистых сталей, отличающихся пониженным содержанием Р и S. К этим сталям, согласно ГОСТ 1054—84, относятся 26 марок: 08кп, 10, 15, 20, 30, 45 и т. д. Содержание вредных примесей (S и Р) в них допускается не более 0,035% каждого. Структура — феррит + перлит. Качественные ста-

ли чаще всего применяют в горячекатаном, нормализованном и улучшенном (закалка + отпуск) состояниях. Химические составы, механические свойства, нормируемые показатели свойств указанных сталей приведены в указанных ГОСТах и могут быть определены по справочникам-каталогам [8].

В сварных конструкциях ответственного назначения для снижения их веса (иногда до 30%) за счет более высокой прочности материала используют конструкционные низколегированные стали, выпускаемые по ГОСТ 19281—89, 19282—73, и многочисленным специальным техническим условиям. Стали легируют таким образом, чтобы повышение значений а„ и стт сопровождалось сохранением достаточной пластичности 8, ударной вязкости KCU и обеспечивалась бы удовлетворительная свариваемость. Основными легирующими в этих сталях являются марганец и кремний, поэтому их часто называют углеродисто-марганцевыми или кремнемарганцевыми. Суммарное содержание всех легирующих в сталях составляет не более 2 -4% и распределяется примерно следующим образом: Мп < 2,0%, Si < 0,7...! ,1%, Сг, Ni, Си < 0,3% каждого. Упрочнение сталей достигается как за счет легирования твердого раствора и образования химических соединений, так и применения соответствующей термообработки. Примерами таких сталей могут служить 09Г2, 09Г2С, 09Г2Д, 14Г2, І7ГС, 10Г2С1, 10ХСНД.

Все низколегированные стали, содержащие Мп и Si, поставляются, как правило, в термически обработанном состоянии (закалка + отпуск), что существенно улучшает их вязкость, особенно при низких температурах (при Т = —40 °С ударная вязкость KCU > 30 Дж/см2). Структура этих сталей в состоянии поставки феррито-перлитная или перлитная, а после закалки с отпуском — сорбитная.

Данные о составе и механических свойствах этих сталей подробно указаны в справочной литературе [8].

Углеродистые и углеродисто марганцевые низколегированные стали рекомендуются для сварки элементов строительных сооружений, подъемно-транспортных устройств и дорожных машин, оборудования нефтяной и газовой промышленности, судов, трубопроводов различного назначения, сельскохозяйственных машин, автомобильного и железнодорожного транспорта и т. д. Темпераіурная область их использования охватывает интервал от —40 °С до +425 °С для углеродистых и от —70 °С до +475 °С для низколегированных сталей.

21.3.1. Сварка алюминия и его сплавов с медью Основной проблемой сварки является различие в теплофизических, химических и механических свойствах алюминия и меди, их ограниченной взаимной растворимости и в образовании в …

21.2.1. Сварка стали с алюминием и его сплавами Получение требуемого уровня эксплуатационных характеристик в таких соединениях затруднено различием температур плавления и ограниченной взаимной растворимостью алюминия и железа. Аргонодуговая сварка вольфрамовым …

Сварные конструкции из разнородных металлов и сплавов применяются в судостроении, химической и нефтехимической, авиационной и энергетической промышленности. В целях снижения веса, улучшения эксплуатационных характеристик изделий, экономии цветных металлов или легированных …

msd.com.ua