автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Оптимизация структуры и свойств сварного соединения толстостенных газопроводных труб класса прочности Х70 для подводных трубопроводов

На правах рукописи

СТЕПАНОВ ПАВЕЛ ПЕТРОВИЧ

ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ТОЛСТОСТЕННЫХ ГАЗОПРОВОДНЫХ ТРУБ КЛАССА ПРОЧНОСТИ Х70 ДЛЯ ПОДВОДНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Специальность 05.16.01 - «Металловедение и термическая

обработка металлов и сплавов»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2011

4847211

Работа выполнена в ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина» и в ОАО «Выксунский металлургический завод»

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор

ЗИКЕЕВ Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

КУДРЯ Александр Викторович

— кандидат технических наук, старший научный сотрудник БОБЫЛЕВ Михаил Викторович

Ведущее предприятие - ОАО «РосНИТИ»

Защита состоится 01 июня 2011 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 217.035.01 при ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина».

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 9/23.

С диссертацией можно ознакомиться в технической библиотеке и на сайте ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»: www.chermet.net.

Автореферат разослан 29 апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 217.035.01, доктор технических наук,

старший научный сотрудник ^^Дл&ЦКВя^в-^Г Н.М. Александрова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интенсивное развитие газовой и нефтяной промышленности приводит к росту требований по качеству газонефтепро-водных труб, в особенности, толстостенных труб большого диаметра для подводных трубопроводов. Растущие масштабы потребления газа, как в России, так и за рубежом диктуют увеличение рабочего давления транспортируемого газа. В связи с этим возникает необходимость в производстве толстостенных труб большого диаметра, рассчитанных на давление более 10 МПа с повышенными свойствами как основного металла, так и сварного соединения. Специфика подводных газопроводных систем обусловлена: наружным гидростатическим давлением столба морской воды; высоким рабочим давлением (толстыми стенками), что связано с обеспечением достаточного давления газа на выходе из газопровода при отсутствии промежуточных компрессорных станций; агрессивностью морской среды, приводящей к необходимости учета внешней и внутренней коррозионной опасности. В настоящее время идет строительство Севе-ро-Европейского газопровода (Nord Stream), который обеспечит экспорт российского газа в Европу, в дальнейшем планируется реализация других проектов подводных трубопроводов. Для труб подводных трубопроводов с высоким уровнем требований и толщиной стенки более 30 мм необходимо разработать промышленную технологию сварки (осуществить выбор видов и режимов сварки, а также сварочных материалов), обеспечивающую требуемый высокий комплекс свойств сварных соединений. Для большинства высокопрочных низколегированных сталей наиболее низкий уровень ударной вязкости отмечается в околошовной зоне (ОШЗ) вблизи линии сплавления. Микроструктура ОШЗ в значительной мере определяется временем (скоростью) охлаждения аустенита в интервале температур фазовых превращений. В зависимости от химического состава стали и условий охлаждения микроструктура ОШЗ может изменяться от мартенсита до феррито-перлитной смеси. Высокая погонная энергия, необходимая для сварки толстостенных труб, приводит к перегреву металла ОШЗ и ухудшает его структуру, снижает механические свойства. Выполненная диссертационная работа актуальна в связи с необходимостью создания впервые в отечественной практике промышленной технологии сварки толстостенных газопроводных труб для подводных трубопроводов на основе исследования свариваемости и обеспечения оптимальной структуры с требуемым высоким уровнем свойств в металле сварного соединения.

Целью диссертационной работы является установление влияния технологических факторов на формирование структуры и свойств сварного соединения толстостенных (30 мм и более) труб класса прочности Х70 (SAWL 485 I FD), достижение принципиально нового уровня свойств металла, в том числе ударной вязкости сварного соединения (KCV~30) и освоение массового производства таких труб.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследование свариваемости стали с оценкой влияния состава на структуру и свойства металла околошовной зоны и определение направлений оптимизации структуры ОШЗ.

2. Разработка оптимального состава стали для производства толстостенных труб класса прочности Х70 с повышенными требованиями к свойствам сварного соединения.

3. Определение факторов, влияющих на ударную вязкость и сопротивление хрупкому разрушению металла сварного соединения (шов и линия сплавления).

4. Установление характера влияния состава сварочных материалов и технологических параметров сварки на структуру и свойства сварного соединения толстостенных труб.

5. Усовершенствование технологии сварки труб диаметром 1153 с толщиной стенки 30,9+34,6 мм и изыскание перспективных способов воздействия на структуру и свойства металла ОШЗ при сварке толстостенных труб с целью дальнейшего улучшения ударной вязкости и сопротивления хрупкому разрушению.

6. Освоение массового производства труб размерами 1153x30,9+34,6 мм класса прочности Х70 (SAWL 485 I FD) для проекта Nord Stream и исследование качества труб.

Научная новизна

1. Установлено, что оптимальной структурой, обеспечивающей высокий уровень ударной вязкости металла околошовной зоны при сварке толстостенных труб является гомогенная бейнитная структура, для чего необходимо обеспечить превращение аустенита по промежуточной кинетике в максимально широком интервале скоростей охлаждения после сварки.

Показано, что снижение содержания углерода ниже 0,08% существенно повышает максимальную (пиковую) величину ударной вязкости металла ОШЗ, однако слабо влияет на вязкость при низких (менее 10 °С/с) скоростях охлаждения, поскольку не устраняет резкого снижения этой характеристики при уменьшении скорости охлаждения после сварки.

Установлено, что ударная вязкость металла ОШЗ с бейнитной структурой существенно зависит от типа и морфологии бейнита и возрастает при формировании бейнита пластинчатой морфологии (взамен зернистой); морфология бейнита зависит от системы легирования и скорости охлаждения.

2. Экспериментально установлено, что для сдерживания роста зерна в ОШЗ при сварочном нагреве более эффективно формирование в стали дисперсных частиц на базе оксида титана в сравнении с подходом, базирующимся на использовании частиц нитрида титана.

3. Разработана оптимальная по содержанию углерода, легирующих и микролегирующих элементов экономная система легирования стали типа

07Г2Б для толстостенных труб класса прочности Х70, обеспечивающая требуемый уровень ударной вязкости в металле ОШЗ; с целью управления фазовыми превращениями в ОШЗ сталь оптимально легирована элементами, повышающими устойчивость аустенита (Ni, Mn, Mo, Си) и микролеги-рована ниобием и титаном, при этом минимизировано содержание Si как ферритообразующего элемента.

4. Определены оптимальная структура и химический состав металла сварного шва, обеспечивающие требуемое сочетание прочности и ударной вязкости, и способы получения такой структуры. Установлено, что критерием получения в сварном соединении стабильно высокого уровня ударной вязкости является получение однородной структуры бейнита, что в условиях сварки толстостенных труб реализуется легированием металла шва никелем и молибденом в комбинации с титаном и бором.

Практическая ценность и реализация работы в промышленности

1. Оптимизирован химический состав стали типа 07Г2Б для толстостенных труб, который позволяет получать по технологии термомеханической прокатки листовой прокат, удовлетворяющий всем требованиям стандарта DNV-OS-FlOl и дополнительным требованиям «Спецификации для магистральных труб» для проекта НОРД СТРИМ (Nord Stream Project) №1-EN-PIE-SPE-000-00000001» и обладает хорошей свариваемостью.

2. Установлена и обоснована взаимосвязь выбранных сварочных материалов и технологических параметров сварки со структурой и свойствами сварного соединения, что позволило разработать технологию производства труб размерами 1153x30,9+34,6 мм, обеспечивающую требуемый комплекс свойств основного металла и сварного соединения и, в первую очередь, ударную вязкость по линии сплавления сварного шва.

3. Разработана «Спецификация процесса производства труб диаметром 1153x30,9+34,6 мм для массового производства № 1-PM-PIL-SPE-111-00000061-С». В условиях ОАО «Выксунский металлургический завод» освоена технология сварки труб Х70 (SAWL 485 I FD) размерами 1153x30,9+34,6 мм для проекта Nord Stream; изготовлено и поставлено потребителю более 220 тыс. т труб.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Установленные закономерности формирования структуры и свойств металла ОШЗ исследованных трубных сталей в зависимости от химического состава и скорости охлаждения, а также взаимосвязи «состав-структура», «структура-свойства» и «технология-структура».

2. Разработанная композиция химического состава стали, обеспечивающая требуемый уровень ударной вязкости в ОШЗ.

3. Установленный механизм влияния химического состава сварочных материалов при многодуговой сварке труб на механические свойства сварного шва и ОШЗ.

4. Установленные технологические способы оптимизации формы шва и структуры ОШЗ (тепловложение, разделка кромок, диаметр сварочной проволоки, охлаждение трубной заготовки и др.).

5. Установленное влияние оксидных частиц на торможение роста зерна аустенита и вязкость металла ОШЗ.

6. Разработанные технические решения, которые положены в основу внедренной технологии сварки труб.

7. Результаты освоения производства и исследования характеристик качества промышленной партии труб из стали Х70 размерами 1153x30,9-34,6 мм.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на региональных и международных научно-практических конференциях, в том числе: Международном семинаре «Современные стали для газопроводных труб, проблемы и перспективы», Москва, 2006 г.; Международной конференции «Трубопроводный транспорт-2007», Москва, 2007 г.; 4-й международной конференции «Освоение шельфа», Москва, 2007 г.; International Pipeline Conference, 2008, Calgary, Canada; Межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 100-летию проф. A.A. Рыжикова, Н. Новгород, 2009 г.; Н-й Международной конференции «Современные требования и металлургические аспекты повышения коррозионной стойкости и других служебных свойств углеродистых и низ-колегированнных сталей», Москва, 2010 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, в том числе 5 - в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка литературы из 118 наименований. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 74 рисунка и 18 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность работы, обоснована цель, основные задачи, сформулированы научная новизна работы и ее практическая ценность.

В первой главе на основании опубликованных данных рассмотрены современные металловедческие представления о формировании структуры и механических свойств металла сварного соединения нефтегазопровод-ных труб для магистральных трубопроводов. Проанализировано влияние легирования и параметров сварочного процесса на структуру и свойства металла околошовной зоны, а также металла сварного шва. Намечены направления исследований для обеспечения требуемого уровня прочности и сопротивления хрупкому разрушению металла сварного соединения толстостенных труб для подводного газопровода.

Вторая глава посвящена обоснованию выбора трубных сталей, обоснованию и описанию методов лабораторных и промышленных исследований, проведенных автором при выполнении диссертационной работы.

Для правильного выбора композиции легирования изучили свариваемость широкой гаммы трубных сталей с варьированием содержания углерода и легирующих элементов (табл. 1). Для промышленного опробования была предложена сталь типа 07Г2Б (Ni, Си).

Для сварки продольного внутреннего и наружного швов труб использовали автоматическую многодуговую сварку под флюсом в один проход. В качестве критериев оценки механических свойств основного металла и сварного соединения труб были выбраны: испытание плоского поперечного и продольного образцов на растяжение (ГОСТ 6996); испытание поперечных образцов KCV на ударный изгиб (Шарпи) при -30°С (центр шва, линия сплавления, ЛС+2 мм, ЛС+5 мм). Надрез по линии сплавления должен включать 50% ОШЗ и 50% металла шва. Испытания проводили согласно ISO 148 на образцах размерами 55х 10х 10 мм с острым надрезом (тип IV) в интервале температур +20...-80"С. Место отбора образцов для испытаний механических свойств основного металла - наружная поверхность трубы на расстоянии 2 мм от поверхности (требования стандарта DNV-OS-F101). Место отбора образцов для испытаний металла сварного соединения: внутренний шов на расстоянии 2 мм от поверхности трубы, наружный шов на расстоянии 2 мм от поверхности трубы и корень шва (пересечение внутреннего и наружного швов).

Для оптимизации структуры и достижения требуемых свойств сварного соединения варьировали состав сварочных материалов (сварочной проволоки и флюса); в условиях ОАО «Выксунский металлургический завод» провели две серии промышленных экспериментов, схема которых приведена в табл. 2.

Химический состав использованных сварочной проволоки и флюсов приведен в табл. 3 и 4. Исследовали влияние флюса двух типов (табл. 4): плавленных (АН) и керамических (ОК и ОР), отличающихся составом оксидов и индексом основности: < 0,9 и 1,2-2,0, соответственно. Повышение указанного индекса снижает окисленность наплавленного металла и повышает за счет этого ударную вязкость.

Макро- и микроструктуру выявляли после травления исследуемой стороны образца в 10%-ном водном растворе надсернокислого аммония с помощью микроскопа Axiomet с увеличением х (25-1000). Электронно-микроскопические исследования осуществляли методами просвечивающей и растровой электронной микроскопии. Просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ) проводили на микроскопе JEM200CX при ускоряющем напряжении 120 кВ. Сканирующую электронную микроскопию (СЭМ) выполняли на том же микроскопе (сканирующая приставка JSM-35). Рентгеновский спектроскопический микроанализ (РМА) проводили с использованием приставки LINK SYSTEMS 860.

Изучение свариваемости проводили на основе моделирования термических циклов, а вместе с ними и физических процессов, протекающих при сварке в околошовной зоне (ОШЗ). Свариваемость оценивали на основании установления характера влияния скорости охлаждения (тепловложе-

ния при сварке) на структуру и свойства металла ОШЗ. Для определения свариваемости был проведен комплексный анализ:

- кинетики фазовых превращений аустенита в условиях различных термических циклов сварки и связанных с ними изменений микроструктуры;

- механических свойств и сопротивления хрупкому разрушению металла околошовной зоны;

- склонности стали к образованию холодных трещин.

Запись термических циклов осуществляли на трубосварочном агрегате наружного шва ОАО «ВМЗ» на сборках из пластин с разделкой кромок под сварку, используя сверление канальных отверстий с помощью хромель-алюмелевых термопар диаметром 0,3 мм и многоканального цифрового аналогового преобразователя.

В третьей главе представлены результаты исследований по выбору химического состава стали для толстостенных труб с целью обеспечения оптимальной структуры и требуемого уровня ударной вязкости при -30 "С металла ОШЗ сварного соединения. Данная задача при сварке толстостенных (30 мм и более) труб большого диаметра является весьма сложной, что в первую очередь обусловлено низкими скоростями охлаждения в околошовной зоне после сварки.

Методом имитации термических циклов сварки установлено, что основным недостатком традиционных трубных сталей (типа 17Г1С-У, 10Г2Б) является формирование гетерогенной структуры (Ф+П+Б) в широком интервале скоростей охлаждения (режимов сварки) (рис. 1, а) и определено направление оптимизации фазовых превращений - формирование низкоуглеродистого бейнита. Оптимальная форма диаграммы превращения аустенита при непрерывном охлаждении металла ОШЗ с широкой обла-

Таблица 1. Химический состав исследованных* сталей для толстостенных труб

Сталь С Мп 51 Б Сг № Си Мо № ■п

17Г1С-У 0,19 1,47 0,53 0,005 0,04 0,03 - - - 0,006

10Г2Б 0,10 1,53 0,25 0,005 0,03 0,01 - - 0,034 0,023

05Г2МНДБ 0,05 1,81 0,12 0,003 0,02 0,20 0,26 0,25 0,09 0,011

03Г2Б 0,03 1,49 0,16 0,001 0,27 0,16 0,25 - 0,086 0,011

05Г2Б (1) 0,05 1,52 0,10 0,001 0,04 0,03 0,15 - 0,028 0,009

05Г2Б (2) 0,05 1,75 0,33 0,001 0,12 0,02 0,01 0,035 0,033 0,013

06Г2Б СШ) 0,06 1,80 0,23 0,001 0,03 0,22 0,24 0,09 0,035 0,034

06Г2Б (ТцО,) 0,06 1,80 0,19 0,003 0,03 0,24 - 0,08 0,035 0,016

07Г2Б 0,07 1,65 0,15 0,001 0,03 0,22 0,24 0,02 0,042 0,011

07Г2Б** 0,067 1,68 0,16 0,0009 0,04 0,23 0,22 0,02 0,04 0,012

* Исследованные стали содержали 0,008-0,015% Р; 0,02-0,04% А1;

0,004-0,007% N. за исключением стали 06Г2Б СП203), в которой 0,005% А1 ** Промышленная партия (среднее содержание).

Таблица 2. Программа промышленных экспериментов по оптимизации сварочных материалов

№ Сварочная проволока Диаметр сварочной проволоки, мм Сварочный флюс

Первая се] >ия экспериментов

1.1 Св-08ХМ 4 ОР 132

1.2 Св-08ХМ 4 ОК 10.74

1.3 Св-08ХМ 4 АН-60

1.4 Св-08ХМ 4 АН-67Б

2.1 Св-08ГМ 4 ОР 132

2.2 Св-08ГМ 4 ОК 10.74

2.3 Св-08ГМ 4 АН-60

2.4 Св-08ГМ 4 АН-67Б

3.1 Св-08Г1НМА 4 ОР 132

3.2 Св-08Г1НМА 4 ОК 10.74

3.3 Св-08Г1НМА 4 АН-60

3.4 Св-08Г1НМА 4 АН-67Б

4.1 Св-08ГНМ 4 ОР 132

4.2 Св-08ГНМ 4 ОК 10.74

4.3 Св-08ГНМ 4 АН-60

4.4 Св-08ГНМ 4 АН-67Б

Вторая серия экспериментов

1.1 Св-08ГНМ 4 ОР 132

1.2 Св-08ГНМ 4 ОК 10.74

2.1 Св-08ГНМ 4 (5 мм на первых двух дугах наружных швов) ОР 132

2.2 Св-08ГНМ 4 (5 мм на первых двух дугах наружных швов) ОК 10.74

3.1 Св-08ГНМ (ОК13.64 (МоБВ)* на 2-й и 3-й дугах внутреннего шва) 4 (5 мм на первых двух дугах наружных швов) ОР 132

3.2 Св-08ГНМ (ОК13.64 (МоПВ) на 2-й и 3-й дугах внутреннего шва) 4 (5 мм на первых двух дугах наружных швов) ОК 10.74

4.1 Св-08ГНМ (ОК13.64 (МоИВ) на 2-й и 3-й дугах ВШ и 3-й, 4-й дугах НШ) 4 (5 мм на первых двух дугах наружных швов) ОР 132

4.2 Св-08ГНМ (ОК13.64 (МоПВ) на 2-й и 3-й дугах ВШ и 3-й, 4-й дугах НШ) 4 (5 мм на первых двух дугах наружных швов) ОК 10.74

Таблица 3. Химический состав исследованной сварочной проволоки

Марка Содержание элементов, % масс.

С Мп № Мо Сг Г1 В Б Р

Св-08ХМ 0,07 0,15 0,40 - 0,56 0,97 - - 0,008 0,009

Св-08ГМ 0,08 0,30 0,95 - 0,52 - - - 0,009 0,010

Св-08Г1НМА 0,09 0,35 1,56 0,45 0,51 - - - 0,006 0,009

Св-08ГНМ 0,06 0,24 0,76 0,61 0,96 0,04 - - 0,005 0,009

ОК-13.64 0,07 0,28 1,23 0,02 0,51 0,03 0,15 0,012 0,003 0,010

Таблица 4. Химический состав сварочного флюса

Химический состав, %

МпО ТЮ, СаО СаБ, ею, А1?0, МёО

АН-60 35-38 - 8-12 5,5-7,5 44-46 3 -

АН-67Б 14-18 4-7 10 11-16 - 12-16 35-40 -

ОК 10.74 4-8 1,6 3-7 14-20 - 22-24 19-26 19-25

ОР 132 7-8 2,4-2,6 4,3-6,2 13,2-15,8 1,5-3,2 18-19,5 24-24 21-23

стью бейнитного превращения обеспечивается низким содержанием углерода и оптимальной системой легирования стали (рис. 1, 6).

При исследовании свойств металла ОШЗ широкой гаммы сталей показаны существенные преимущества низкоуглеродистых сталей с точки зрения уровня ударной вязкости и снижения склонности к образованию холодных трещин: ударная вязкость КС\[~20 (скорость охлаждения 10 °С/с) при снижении содержания углерода от 0,19 до 0,03% повышается от 25 до 350 Дж/см2, при этом максимальная твердость при скорости охлаждения 100 "С/с снижается от 450 до 280 НУ.

Для всех исследованных сталей зависимость ударной вязкости металла ОШЗ от скорости охлаждения (тепловложения при сварке) имеет вид

юо% а

0,1 1 10 100 1 000 0,1 1 ю 100 юоо

Скорость охлпсданм.ЖДОЬТОО), *СЛ Скорость охлаждения, И(800-700|. "С/с

а б

Рис. 1. Структурные диаграммы превращения аустенита в ОШЗ традиционной (я) и оптимально легированной (типа 05Г2Б (№, Си) стали (б)

кривой с максимумом (например, см. рис. 10), поэтому важным является не только максимальный уровень ударной вязкости, но и интервал скоростей охлаждения, в котором наблюдается резкое снижение ударной вязкости. В исследованных сталях снижение ударной вязкости наблюдается при скоростях охлаждения 10 °С/с и ниже, что как раз характерно для дуговой сварки под флюсом труб с толщиной стенки 30 мм и выше. Снижение содержания углерода повышает высоту пика на кривой зависимости ударной вязкости от скорости охлаждения, но за счет снижения устойчивости аустенита не уменьшает скорость охлаждения, при которой наблюдается резкое падение ударной вязкости. Ситуацию может улучшить повышение устойчивости аустенита путем легирования стали №, Мо, Си и др. и повышение скорости охлаждения за счет снижения тепловложения при сварке или принудительного охлаждения трубы, эффективное микролегирование для измельчения зерна в ОШЗ.

Исследования показали, что в интервале скоростей охлаждения, в котором в ОШЗ формируется полностью бейнитная структура, наблюдается существенное изменение ударной вязкости. Электронно-микроскопические исследования структуры позволили установить, что повышение ударной вязкости при увеличении скорости охлаждения обусловлено изменением морфологии и тонкой структуры бейнита (переход от зернистого бейнита (рис. 2, а) к пластинчатому (рис. 2, б).

Таким образом, для обеспечения высокой ударной вязкости металла ОШЗ необходимо оптимизировать фазовые превращения металла ОШЗ с целью:

— стабильного получения структуры низкоуглеродистого бейнита при относительно низких скоростях охлаждения ~ 5 °С/с;

— управления типом бейнита (снижение температурного интервала превращения с целью получения бейнита пластинчатой морфологии).

По результатам экспериментальных исследований установлен оптимальный химический состав стали, обеспечивающий при рассматриваемых

Рис. 2. Бейнит зернистой (а) (ПЭМ х20 ООО) и пластинчатой морфологии (б) (ПЭМ хЗО ООО); металл ОШЗ

Рис. 3. Диаграмма превращения аустенита при непрерывном охлаждении металла ОШЗ трубной стали 07Г2Б (Ni, Си)

условиях охлаждения формирование смеси продуктов промежуточного превращения (бейнита пластинчатой и зернистой морфологии) и отсутствие феррита. С учетом экономических соображений оптимальным химическим составом для данного применения следует считать композицию низкоуглеродистой стали (0,07% С и менее) с дополнительным легированием элементами, повышающими устойчивость аустенита (1,65-1,70% Мп; 0,20-0,25% Ni; до 0,08% Mo, 0,20—0,25% Си и др.), а также микролегирование титаном в стехиометрическом соотношении к азоту с целью максимально возможного сдерживания роста зерна при нагреве, снижение содержания кремния менее 0,20%, как ферритообразующего элемента. Предложенная сталь характеризуется структурной стабильностью в ОШЗ (формирование бейнитной структуры в широком интервале скоростей охлаждения (рис. 3), высоким уровнем ударной вязкости и низкой склонностью к образованию холодных трещин. Сталь типа 07Г2Б рекомендована для серийного производства толстостенных труб по проекту Nord Stream.

При выборе экономнолегированной композиции стали технология сварки должна быть стабилизирована, поскольку изменение режима сварки в сторону увеличения погонной энергии и, соответственно, уменьшение скорости охлаждения приведет к падению ударной вязкости металла ОШЗ ниже требуемого уровня.

В четвертой главе приведены результаты исследования влияния химического состава сварочной проволоки и флюса на структуру и свойства сварного шва и ОШЗ с целью обеспечения требуемого комплекса свойств.

Экспериментально установлено, что применяемые для производства стандартных газопроводных труб стали (типа 10Г2ФБ) и сварочные материалы (проволока Св-08ХМ, Св-08ГМ, 08-Г1НМА; плавленые флюсы марок АН-60, АН-67Б) не обеспечивают требуемого уровня свойств в металле сварного соединения: по линии сплавления и центру сварного шва.

При нанесении надреза ударного образца по линии сплавления сечение под надрезом содержит металл участка крупного зерна первого шва, подвергавшегося высокотемпературному нагреву при сварке второго шва.

В изломе образцов, показавших неудовлетворительные результаты ударной вязкости при испытании по линии сплавления, основной является хрупкая составляющая, наличие которой в изломе более 70% приводит к падению ударной вязкости ниже требуемого уровня. Основной структурной составляющей металла ОШЗ вблизи линии сплавления является бей-нит, однако также присутствует и феррит, что, вероятно, является причиной пониженной ударной вязкости и требует применения технологических приемов, повышающих скорость охлаждения металла после сварки. Если перейти собственно ко шву, то при неудовлетворительном уровне вязкости микроструктура шва представлена продуктами промежуточного распада аустенита и ферритом, расположенным в виде прослоек по границам зерен.

Проведенные в условиях ОАО «ВМЗ» систематические экспериментальные исследования влияния проволоки и флюса позволили оптимизировать сварочные материалы, структуру и свойства сварного соединения толстостенных труб. В целом результаты экспериментальных работ (рис. 4) показали возможность увеличить КУ~Ъ0 металла сварного соединения от 15-50 до 100-220 Дж.

300

ч:

о "

5С

200

О.

ГО

¡5 юо о ю го о.

Флюс

♦ ОР 132 ■ ОК 10.74 ДАН в0 РАН 67Б

08ХМ 08ГНМ

Сварочная проволока

08ГНМ + МОТ1В

Рис. 4. Изменение работы удара металла сварного шва в зависимости от марки сварочной проволоки и марки флюса

*

Ч

ьГ it:

го о.

го §

о ю

Температура испытания, °С

Рис. 5. Сопротивление хрупкому разрушению металла сварного соединения труб из стали 07Г2Б размерами 1153x34,6 мм: проволока Св-08ГНМ, диам. 5 мм; флюс ОКЮ.74

Достигнутый уровень работы удара металла сварного шва, превышающий требуемый стандартом DNV-0S-F101 (KV~30 > 50 Дж), обусловлен легированием 0,60-0,85% Ni и 0,9-1,05% Мо при применении проволоки Св-08ГНМ и дополнительным легированием 0,002-0,006% В и 0,02-0,04% Ti (проволока ОК13.64), за счет чего в металле шва образуется мелкозернистая (№ 6-7), однородная структура бейнита.

Применение в процессе сварки керамических флюсов ОР132 и особенно ОКЮ.74 способствует повышению работы удара KV'i0 > 100 Дж по сравнению с применением плавленых флюсов АН60 и АН67Б, что связано с более высокой раскисленностью металла (рис. 4).

Стабильно высокий уровень работы удара (KV~30 = 100+125 Дж) металла околошовной зоны по линии сплавления достигнут в результате применения при сварке проволоки ОК13.64, содержащей бор и титан, что связано с образованием в этой зоне - за счет диффузии бора из металла шва - однородной бейнитной структуры без выделений феррита по границам зерен.

Для обеспечения в металле сварного соединения толстостенных труб достаточно высокого сопротивления хрупкому разрушению (Тда< -80 °С) и требуемого уровня работы удара (KV~30 > 50 Дж) необходимо при сварке наружного и внутреннего швов применять комбинированно проволоки марок Св-08ГНМ и ОК13.64 (MoTiB) в соотношении 60/40 (5 дуг) и 50/50 (4 дуги), соответственно (рис. 5 и 6). В результате химический состав металла шва и металла линии сплавления таковы, что позволяют при послес-варочном охлаждении получить близкие по морфологии микроструктуры (рис. 7). Как видно из рис. 7 а, 6, микроструктура металла наружного шва однородная, мелкозернистая, представляет собой бейнит с игольча-

СС

го О.

5

о ю

Температура испытания, °С

Рис. 6. Сопротивление хрупкому разрушению металла сварного соединения труб из стали 07Г2Б размерами 1153x34,6 мм: проволока Св-08ГНМ + ОК13.64; флюс ОКЮ.74

той ориентировкой. В прилегающей к границе наружного шва зоне термического влияния шириной 0,7-1,3 мм (в том числе линии сплавления) микроструктура представляет собой более грубо-пластинчатый бейнит с небольшим числом (до 3%) выделений межзеренного полигонального феррита (см. рис. 7, я). Микроструктура металла сварного соединения в зоне внутреннего шва близка по своему строению к микроструктуре наружного шва (см. рис. 7, в, г).

Запись реальных термических циклов на трубосварочном агрегате показала, что средняя скорость охлаждения металла ОШЗ на режимах сварки труб с толщиной стенки 34,6 мм для наружного шва составляет 6 °С/с

Расчетным путем получены зависимости влияния тепловложения (погонной энергии) при сварке от температуры металла перед сваркой на скорость охлаждения металла ОШЗ. Анализ имеющихся технологических возможностей показал направления технологических воздействий для повышения скорости охлаждения: ограничение температуры металла перед сваркой; применение принудительного охлаждения. Для решения первой задачи предложено ограничение температуры трубной заготовки между операциями путем охлаждения после сварки внутреннего шва до температуры ниже 40°С. Для решения второй задачи предложено разработать оборудование для принудительного управления быстропротекающими тепловыми процессами при сварке.

Таким образом, на основании проведенного комплекса экспериментальных исследований в промышленных условиях ОАО «ВМЗ» установлены факторы, влияющие на ударную вязкость металла сварного соединения

Основной металл Шов Линия сплавления

в хЮО г х500

Рис. 7. Микроструктура сварного соединения труб размерами 1153x34,6 мм (сталь 07Г2Б): а, б - линия сплавления наружного шва с основным металлом; в, г - линия сплавления внутреннего шва с основным металлом

(табл. 5) и способы оптимизации структуры и свойств сварного соединения. Установленные экспериментальные закономерности явились основой для разработки промышленной технологии сварки труб размерами 1153x30,9+34,6 мм из стали Х70 (8А\ИЪ485 №0).

В пятой главе приведены результаты перспективных исследований по микролегированию стали для толстостенных труб дисперсными частицами оксида титана с целью измельчения зерна и повышения уровня ударной вязкости металла ОШЗ. В настоящее время для сдерживания роста зерна ОШЗ используют нитриды титана, являющиеся эффективными из-за своих размеров и распределения. В сравнении с нитридами оксиды титана имеют более высокую температуру растворения и поэтому в области температур сварки (~1300°С) могут сдерживать рост зерна аустенита.

Таблица 5. Факторы, влияющие на сопротивление хрупкому разрушению металла сварного соединения толстостенных труб для подводных газопроводов

Участок сварного соединения Факторы, обеспечивающие требуемый уровень вязкости (КГ-30 > 50 Дж) сварного соединения

Линия сплавления Легирование основного металла, обеспечивающее образование бейнитной структуры в ОШЗ при медленных скоростях охлаждения (5-6 °С/с и менее) после сварочного нагрева. Микролегирование карбонитридообразующими элементами для измельчения зерна. Оксидная технология выплавки стали. Ускоренное охлаждение металла ОШЗ после сварки. Оптимизация формы шва

Центр шва Легирование сварочной проволоки, обеспечивающее образование мелкозернистой бейнитной структуры. Марка флюса определенной основности и технологии изготовления для защиты от окисления. Дробное формирование сварных швов для повышения скорости охлаждения.

Экспериментально подтверждено эффективное влияние дисперсных частиц (~0,1 мкм) на основе оксида титана (рис. 8) на торможение роста зерна при сварочном нагреве (рис. 9). Данный технологический подход следует считать перспективным с точки зрения улучшения вязкости сварного соединения толстостенных труб.

Исследование фазовых превращений в опытной и сравнительной сталях показало, что «оксидная технология» не влияет на кинетику фазовых превращений аустенита при послесварочном охлаждении. Показано, что

Рис. 8. Неметаллическое включение размером ~1,2 мкм и более мелкие частицы (х7000) (а). Микрорентгеновский спектр неметаллического включения на основе оксида титана (б)

а б

Рис. 9. Зерно аустенита в стали оксидной (а) и традиционной (б) технологии после быстрого сварочного нагрева до 1300 °С, хЮО

исследованные стали типа 06Г2Б (табл. 1) характеризуются широким возможным интервалом скоростей охлаждения при сварке (от 10 до 300 °С/с), однако более высокий и стабильный уровень ударной вязкости при температуре испытания -40 °С при скорости охлаждения металла ОШЗ 10 °С/с и ниже, соответствующий автоматической сварке под флюсом листов толщиной 30 мм и более, обеспечивается для стали, произведенной по «оксидной технологии» (рис. 10).

Т? ч

0,1 1 [0 100 юно

Скорость охлаждения (800/700 °С), °С/с

Скорость охлаждения (800/700 °С), °С/с

Рис.10. Изменение ударной вязкости металла околошовной зоны стали 06Г2Б(ТШ) (я) и 06Г2Б(Т1203) (б) в зависимости от температуры испытания при различных скоростях охлаждения после сварки

В шестой главе приведены результаты освоения массового производства труб в условиях ОАО «Выксунский металлургический завод» и исследования структуры и свойств промышленной партии труб. Оптимизированный состав стали типа 07Г2Б обеспечил в прокате толщиной 30,9-34,6 мм после термомеханической прокатки дисперсную феррито-бейнитную структуру (рис. 11) и полное соответствие основного металла труб по прочностным свойствам, пластичности, ударной вязкости и хладо-стойкости предъявляемым требованиям.

Разработана и внедрена промышленная технология сварки труб размерами 1153x30,9+34,6 мм класса прочности Х70 (SAWL485 IFD) для строительства подводного трубопровода Nord Stream.

С целью повышения комплекса свойств сварного соединения были реализованы и оптимизированы следующие технологические мероприятия:

- легирование основного металла трубы, обеспечивающее образование бейнитной структуры в ОШЗ при низких скоростях охлаждения после сварочного нагрева (Mn, Ni, Си, Mo, Nb, Ti);

- оптимизация технологических параметров процесса: увеличение скорости сварки на 20%; распределение мощностей между внутренним и наружным швом в соотношении 4/5 (по количеству дуг); разноуровневая установка электродов; оптимизация разброса тепловой энергии по дугам;

- получение оптимальных геометрических параметров сварных швов (рис. 12) (параметры электродов и разделки кромок);

- оптимизация состава сварочной проволоки с целью формирования бейнитной структуры сварного соединения (08ГНМ + MoTiB) за счет формирования следующего химического состава металла шва (%, масс): 0,07 С; 1,55 Мп; 0,015 Ti; 0,0015 В; 0,25 Mo, 0,28 Ni; 0,03 Nb.

- применение флюса определенной основности и технологии изготовления для защиты от окисления, что позволило снизить содержание кислорода в металле шва примерно в два раза;

- ограничение температуры трубной заготовки между операциями путем охлаждения после сварки внутреннего шва до температуры ниже 40°С.

Разработана «Спецификация для магистральных труб» для проекта НОРД СТРИМ (Nord Stream Project) №l-EN-PIE-SPE-000-00000001 и «Спецификация процесса производства труб ID 1153 мм WT 30,9; 34,6 мм для массового производства № l-PM-PIL-SPE-lll-00000061-С».

Применение разработанных технологических мероприятий позволило осуществить в условиях ОАО «Выксунский металлургический завод» массовое производство толстостенных труб для подводного трубопровода проекта Nord Stream. Внедрение разработанных технологических мероприятий позволило достигнуть при массовом производстве высокой стабильности требуемых механических свойств и сопротивления хрупкому разрушению металла сварного соединения толстостенных труб размерами 1153x30,9+34,6 мм из стали 07Г2Б.

Исследования и статистическая обработка свойств основного металла и сварного соединения промышленной партии труб показали, что металл

Рис. 11. Микроструктура основного металла труб Х70 (8А\>/Ь485 1БО) размерами 1153x34,6 мм, (х500)

Рис. 12. Типичная макроструктура сварного шва труб размерами 1153x34,6 мм: неоптимальная форма шва (я); после отработки технологии (б)

всех зон сварного соединения труб размерами 1153x30,9+36,4 мм в результате применения разработанных технологических мероприятий отвечает всем требованиям НТД, в том числе по уровню прочности и работе удара сварного соединения 1<У~30> 50 Дж (рис. 13).

В 2007-2010 г. произведено более 220 тыс. т. труб размерами 1153x30,9+36,4 мм.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании результатов выполненных металловедческих исследований в области оптимизации свариваемости и технологии сварки толстостенных труб размерами 1153x30,9+34,6 мм класса прочности Х70 (БАХ^Ь 485 I КО) проведен выбор состава стали и сварочных материалов, а также технологических параметров сварки, что позволило сформировать благоприятную структуру сварного шва и околошовной зоны и обеспечить требуемый уровень механических свойств сварного соединения; впервые в отечественной практике освоить промышленное производство толстостенных труб для подводного газопровода в соответствии с техническими

требованиями стандарта DNV-OS-FlOl и дополнительными требованиями спецификации проекта Nord Stream.

2. Исследование свариваемости трубных сталей различного состава методом имитации термических циклов сварки позволило установить:

- обеспечение требуемого уровня ударной вязкости металла ОШЗ (KCV~30 > 63 Дж/см2) при сварке толстостенных (30 мм и более) труб усложняется низкими скоростями охлаждения после сварки (5-7 °С/с и менее) и формированием вследствие этого неблагоприятной феррито-бейнитной (перлитной)структуры;

- расширение диапазона бейнитного превращения в область низких скоростей охлаждения возможно за счет корректировки химического состава стали в сторону снижения содержания углерода (менее 0,08%) и дополнительного легирования элементами, повышающими устойчивость ау-стенита;

- снижение содержания углерода повышает максимальную величину ударной вязкости металла ОШЗ, но не устраняет резкого снижения этой характеристики при уменьшении скорости охлаждения после сварки, что контролируется исходным размером зерна аустенита и кинетикой превращения;

- ударная вязкость металла ОШЗ с бейнитной структурой существенно зависит от типа и морфологии бейнита и возрастает при формировании бейнита пластинчатой морфологии (взамен зернистой); морфология бейнита зависит от системы легирования стали и скорости охлаждения после сварки;

- оптимальная композиция химического состава стали для толстостенных труб, обеспечивающая требуемый уровень свойств металла ОШЗ сварного соединения, включает в себя: содержание углерода менее 0,08%, легирование элементами, образующими твердый раствор замещения и повышающими устойчивость аустенита (Ni, Мп, Мо, Си), микролегирование титаном для сдерживания роста зерна при нагреве частицами карбонитри-дов, ограничение содержания кремния как ферритообразующего элемента.

3. Для изготовления толстостенных труб класса прочности Х70 (SAWL 485 I FD) предложена сталь типа 07Г2Б, химический состав которой регламентирован в «Спецификации ОМК процесса массового производства труб с толщиной стенки 30,9 и 34,6 мм» № 00000061 от 13.05.2009 (не более или в пределах, % масс): 0,05-0,08 С; 1,75 Мп; 0,20 Si; 0,02-0,05А1; 0,03Ti; 0,003 S; 0,015 Р; 0,30 Мо, 0,50 Ni; 0,30 Сг; 0,30 Си; 0,06 Nb; 0,004 Са; V+Nb+Ti < 0,12; Р <0,21.

cm

4. Технологическими экспериментами в условиях ОАО «Выксунский металлургический завод» установлено, что критичной характеристикой при производстве толстостенных труб является ударная вязкость (работа удара) по линии сплавления сварного шва. Показано, что уровень ударной вязкости зависит от:

- состава и структуры металла сварного шва;

- макроструктуры сварного соединения (формы шва);

40 ^ 35 S 30

« 25

5 20

л 15

Внутренний шов. ЦШ, KV30 Индивидуальные значения

0.2 0.2 Щ 0.4 1'е

0.3 0.4 0,3

40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 KV-», Дж

а

Внутренний шов, ЛС, КVх1 Индивидуальные значения

30

* 25 m

S 20

I 15

• 10

î 5

i 0

min

1 s 16,2

5.S 5,9 , 5,2 п ~ТТТГп~пТг1~ - 6.3

40 60 80 100 1 20 140 160 160 200 220 240 260 280 300 XV"30, Дж

б

Рис. 13. Статистическая обработка 1000 результатов испытаний работы удара (KV-у>) металла внутреннего шва труб размерами 1153x34,6 мм по проекту Nord Stream (ЦШ - центр шва; ЛС - линия сплавления)

- структуры металла ОШЗ, которая для данного химического состава стали определяется скоростью охлаждения.

Установлены закономерности влияния состава сварочных материалов при многодуговой сварке труб на структуру и механические свойства сварного шва и ОШЗ. Определено влияние всего комплекса технологических воздействий на формирование шва, его структуру и свойства (тепловложение, разделка кромок, диаметр сварочной проволоки, охлаждение трубной заготовки, в том числе принудительное и др.) и оптимизированы параметры сварки.

Экспериментально определены реальные скорости охлаждения металла ОШЗ и предложены пути их повышения с целью оптимизации структуры ОШЗ и вязкости металла:

- снижение тепловложения при сварке;

- введение паузы между сваркой внутреннего и наружного швов;

- применение принудительного охлаждения трубы.

Первые два технологических мероприятия применены при разработке промышленной технологии, для реализации третьего предложено разработать оборудование для принудительного управления тепловыми процессами при сварке.

5. Уровень работы удара металла сварного шва, превышающий требуемый стандартом ОЫУ-05-Р101 (КУ~30 > 50 Дж), достигнут за счет легирования 0,20-0,25% №; 0,20-0,25% Мо; 0,001-0,0015% В; 0,15-0,20% Си, 0,01-0,02% И, 0,02-0,03% №), в результате чего в металле шва образуется мелкозернистая (№ 6-7) однородная структура бейнита. Применение в процессе сварки керамических флюсов способствует существенному повышению работы удара КУ~30 > 100 Дж металла шва по сравнению с применением плавленых флюсов, что связано с более высокой раскисленностью металла (содержание кислорода в металле шва снижается от 500-600 до 250 ррт). Стабильно высокий уровень работы удара (КУ~30 = 100+125 Дж) металла по линии сплавления сварного шва достигнут в результате применения при сварке проволоки, содержащей бор и титан, что связано с образованием в этой зоне однородной бейнитной структуры без выделений феррита по границам зерен.

7. Показано, что для обеспечения в металле сварного соединения толстостенных труб высокого уровня сопротивления хрупкому разрушению (Г50 <-80°С) и требуемого уровня работы удара (/<V~30 > 50 Дж) необходимо при сварке наружного и внутреннего швов применять комбинированно проволоки марок Св-08ГНМ и ОК13.64 (MoTiB) в соотношении 60/40 (5 дуг) и 50/50 (4 дуги), соответственно.

7. Показано, что для сдерживания роста зерна в ОШЗ при сварочном нагреве более эффективно формирование в стали дисперсных частиц на базе оксида титана в сравнении с традиционным подходом, базирующемся на использовании частиц нитрида титана. В качестве перспективной для изготовления толстостенных газопроводных труб предложена сталь, содержащая дисперсные частицы на основе оксида титана, обеспечивающая мелкое зерно (№ 7) и стабильный уровень ударной вязкости в металле ОШЗ при скоростях охлаждения, характерных для сварки толстостенных труб.

Установлено, что основными механизмами влияния исследованных технологических воздействий на свойства сварного соединения являются: легирование основного металла и металла сварного шва для повышения устойчивости аустенита и управления морфологией продуктов превращения аустенита, сдерживание роста зерна при сварочном нагреве, повышение скорости охлаждения, раскисление металла шва, формирование благоприятной формы шва для оптимального расположения надреза ударных образцов и стабилизации процесса испытаний.

8. Разработана «Спецификация для магистральных труб» для проекта (Nord Stream Project) №1-EN-PIE-SPE-000-00000001 и «Спецификация процесса производства труб ID 1153 мм WT 30,9; 34,6 мм для массового производства № l-PM-PIL-SPE-lll-00000061-С». Установленная и обоснованная взаимосвязь выбранных сварочных материалов и технологических параметров сварки позволила разработать технологию производства труб размером размерами 1153x30,9+34,6 мм, обеспечивающую требуемые свойства основного металла и сварного соединения и, в первую очередь, ударную вязкость по линии сплавления сварного шва.

Внедрение разработок позволило освоить в условиях ОАО «Выксун-ский металлургический завод» массовое производство толстостенных труб для проекта Nord Stream. Произведено более 220 тыс. т труб, которые отвечают требованиям стандарта DNV-0S-F101 и поставлены для монтажа газопровода по дну Балтийского моря.

Механические свойства промышленной партии труб размерами 1153x34,6 мм: временное сопротивление разрыву основного металла -571+685 Н/мм2; предел текучести основного металла а05 = 485+588 Н/мм2; относительное удлинение б5 = 18+28 %; работа удара KV'30 = 177+344 Дж; доля вязкой составляющей в изломе образцов DWTT"10 = 85+100%. По сварному соединению: временное сопротивление разрыву = 581+701 Н/мм2; наружный шов (центр шва) - KV~3a = 82+279 Дж; наружный шов (линия сплавления) KV'30 = 52+275 Дж; CTOD"10(OIII3) = 0,25+1,55 мм.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Чернышов, С.Г., Митин, A.C., Степанов, П.П., Гришин, С.А.,

Слюняев, С.М. Трубы для подводных магистральных газонефтепроводов // Сталь. - 2007. - №9. - С. 60-61.

2. Королев, С.А., Шишов, A.A., Степанов, П.П., Морозов, Ю.Д. Освоение производства труб большого диаметра для Североевропейского газопровода // Сталь. - 2007. - №9. - С. 63-65.

3. Schwinn, V., Bauer, J., Parunov, A., Stepanov, P. Sawl 485 for 48" offshore application in thickness up to 41 mm // International pipeline conference, Calgary, Canada. - 2008.

4. Степанов, П.П., Гришин, C.A., Кузьмин, A.A. Освоение на ОАО

«Выксунский металлургический завод» производства труб большого диаметра из стали класса прочности К65 для строительства газопровода Бованенково-Ухта II Наука и Техника в газовой промышленности. - 2009 - №1. - С.112-116.

5. Зикеев, В.Н., Голованов, A.B., Филатов, Н.Ф., Степанов П.П.

и др. Производство электросварных прямошовных труб класса прочности Х46, стойких против сероводородного растрескивания // Сталь. - 2007. - №9. - С. 70-71.

6. Степанов, П.П., Зикеев, В.Н., Эфрон, Л.И. Франтов, И.И., Морозов, Ю.Д. Улучшение свариваемости стали для толстостенных газопроводных труб большого диаметра путем оптимизации химического состава // Металлург. - 2010. - №11. - С. 62-67.

7. Филиппов, Г.А, Ливанова, О.В., Белкин, A.A., Степанов, П.П. Влияние эксплуатационных факторов и концентраторов напряжений на механизм разрушения труб магистральных нефтепроводов II Проблемы черной металлургии и материаловедения. - 2010. -№4. - С. 54-59.

Подписано в печать 18.04.11. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 112. Отпечатано в ЗАО «Металлургиздат» 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., 9/23

Введение

1 Состояние вопроса

1.1 Требования к технологии изготовления и свойствам труб 12 большого диаметра

1.2 Требования к листовому прокату для производства труб большого диаметра для подводных магистральных трубопроводов

1.2.1 Требования к механическим свойствам основного металла, 19 применяемого для изготовления труб большого диаметра

1.2.2 Особенности технологии производства стали для 20 изготовления труб большого диаметра

1.3 Влияние химического состава трубной стали на свойства и 25 микроструктуру

1.3.1 Влияние содержания углерода

1.3.2 Влияние микролегирующих элементов

1.3.3 Влияние азота

1.4 Фазовый состав металла околошовной зоны при сварке микролегированных сталей

1.5 Роль структурных факторов в повышении ударной вязкости металла околошовной зоны сварного соединения

1.6 Формирование свойств металла шва

1.7 Перспективы повышения свойств сталей и сварных соединений газопроводных труб 41 Выводы по главе

2 Материал и методики исследования

2.1 Материал исследования

2.2 Сварочные материалы

2.3 Сварка трубной заготовки

2.4 Оценка механических свойств листовой стали и основного металла труб

2.5. Оценка качества сварного соединения

2.5.1 Образцы для проведения механических испытаний и исследований структуры сварного соединения труб

2.6 Проведение экспериментов по повышению характеристик качества сварного соединения труб

2.7 Металлографические исследования

2.8 Электронная микроскопия

2.9 Характеристика свариваемости. Методы оценки 58 Выводы по главе

3 Оптимизация химического состава стали с точки зрения свариваемости для производства толстостенных труб большого диаметра

3.1 Свариваемость трубных сталей

3.2 Фазовые превращения, структура и свойства ОШЗ стали типа 07Г2Б 85 Выводы по главе

4 Разработка технологических мероприятий, обеспечивающих получение требуемых свойств металла сварного соединения (шов и линия сплавления)

4.1 Легирование сварного шва

4.2 Работа удара металла сварного шва труб размером 1153x30,9-34,6 мм в зависимости от марки сварочной проволоки и типа флюса

4.3 Работа удара металла сварного соединения по линии сплавления в зависимости от марки сварочной проволоки и типа флюса

4.4 Исследования свойств металла сварного соединения, полученного по оптимизированной технологии (II Этап)

4.4.1 Работа удара (KV~ ) сварного соединения

4.4.2 Сопротивление хрупкому разрушению металла сварного соединения

4.4.3 Микроструктура сварного соединения труб Х70 из стали 07Г2Б размером 1153x34,6 мм

4.5 Технологические возможности повышения скорости охлаждения ОШЗ 114 Выводы по главе

5 Исследование влияния дисперсных частиц оксида титана на повышение ударной вязкости околошовной зоны сварки 119 Выводы по главе

6 Результаты освоения технологии сварки толстостенных труб для проекта «Nord Stream»

Выводы по главе

Интенсивное развитие газовой промышленности повышает требования к качеству труб, в том числе толстостенных труб большого диаметра для подводных трубопроводов.

Растущие масштабы потребления газа, как в России, так и за рубежом диктуют увеличение рабочего давления транспортируемого газа до 10 МПа и более [1]. В связи с этим возникает необходимость в производстве толстостенных труб большого диаметра, рассчитанных на давление более 10 МПа с повышенными требованиями к механическим и эксплуатационным свойствам металла сварного шва и зоны термического влияния труб. Предполагаемое сооружение протяженных сверхмощных подводных газопроводов предопределяет увеличение потребности в толстостенных трубах.

Морские газопроводы характеризуются рядом специфических особенностей, относящихся к условиям их эксплуатации. Специфика подводных газопроводных систем обусловлена: наружным гидростатическим давлением столба морской воды; высоким рабочим давлением (соответственно толстыми стенками), что связано с обеспечением достаточного давления газа на выходе из газопровода при отсутствии промежуточных компрессорных станций; высокой агрессивностью морской среды, приводящей к необходимости учета внешней и внутренней коррозионной опасности. Указанные обстоятельства требуют специальных расчетно-экспериментальных оценок, корректировки технических требований и программ испытаний для наиболее полного учета факторов, влияющих на безопасность трубопроводов.

В настоящее время идет строительство Северо-Европейского газопровода (Nord Stream). Такой газопровод - принципиально новый маршрут экспорта российского газа в Европу. В связи с этим в декабре 2000г. решением Европейской комиссии проекту Nord Stream был присвоен статус ТЕМ (трансевропейские сети) [2].

На момент принятия решения строительства газопровода «Nord Stream» существовал единственный в мире стандарт DNV-OS-FlOl (2000) на производство труб для подводных трубопроводов. В настоящее время существует отечественный стандарт СТО Газпром 2-3.7-050-2006 для подводных трубопроводов.

Требования к свойствам сварных соединений и свариваемости стальных труб сводятся к следующему: отсутствие «холодных» и «горячих» трещин, повышенная стойкость против хрупкого разрушения при отрицательных температурах в любой зоне сварного соединения; равнопрочность сварных соединений и основного металла; регламентируемая деформируемость; отсутствие несплошностей и других недопустимых технологических дефектов [3].

Практика эксплуатации газонефтепроводов показала, что они разрушаются главным образом на участке сварного соединения, граничащем с линией сплавления - по металлу околошовной зоны (ОШЗ) [4, 5].

По мнению авторов [6] с повышением рабочих параметров среды в трубопроводах диаметром до 1420 мм и толщиной стенки более 21 мм и освоением производства сталей контролируемой прокатки требуется разработать технологию сварки труб (произвести выбор видов и режимов сварки, а также подбор сварочных материалов), обеспечивающую требуемые свойства сварных соединений. Однако большая погонная энергия, необходимая для сварки толстостенных труб, приводит к перегреву и замедленному охлаждению металла околошовной зоны, что ухудшает его структуру и свойства.

Поэтому исследование влияния отдельных технологических факторов процесса сварки с целью оптимизации механических свойств и структуры металла сварного шва и околошовной зоны труб для подводных трубопроводов является актуальной задачей.

Данная диссертационная работа посвящена изысканию на основе металловедческих исследований впервые в отечественной практике трубного производства оптимальной технологии сварки одношовных толстостенных труб большого диаметра для подводного участка Североевропейского газопровода (проект «Nord Stream») по дну Балтийского моря.

Целью диссертационной работы является установление влияния технологических факторов на формирование структуры и свойств сварного соединения толстостенных (30 мм и более) труб класса прочности Х70 (SAWL 485 I FD), достижение принципиально нового уровня свойств металла, в том числе ударной вязкости сварного соединения (KCV"30) и освоение массового производства таких труб.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Исследование свариваемости стали с оценкой влияния состава на структуру и свойства металла околошовной зоны и определение направлений оптимизации структуры ОШЗ.

2. Разработка оптимального состава стали для производства толстостенных труб класса прочности Х70 (SAWL 485 I FD) с повышенными требованиями к свойствам сварного соединения.

3. Определение факторов, влияющих на ударную вязкость и сопротивление хрупкому разрушению металла сварного соединения (шов и линия сплавления).

4. Установление характера влияния состава сварочных материалов и технологических параметров сварки на структуру и свойства сварного соединения толстостенных труб.

5. Усовершенствование технологии сварки толстостенных труб и изыскание перспективных способов воздействия на структуру и свойства металла ОШЗ при сварке толстостенных труб с целью дальнейшего улучшения ударной вязкости и сопротивления хрупкому разрушению.

6. Освоение массового производства труб 0 1153x30,9-34,6 мм класса прочности Х70 (SAWL 485 I FD) для проекта «Nord Stream» и исследование качества труб.

Объектом исследования служили низколегированные трубные стали нескольких систем легирования с различным содержанием углерода (0,030,19%), опытная сталь типа 06Г2Б, содержащая дисперсные частицы на основе оксида титана, а также сталь оптимального состава типа 07Г2Б (Ni, Си), которая была использована для освоения производства труб.

Предметом исследования являлось изучение влияния химического состава, параметров технологии сварки, различных технологических воздействий на фазовые превращения, структуру и свойства сварного шва и околошовной зоны толстостенных труб; применение установленных закономерностей для разработки промышленной технологии сварки труб 01153x30,9-34,6 мм класса прочности Х70, изготовление и исследование промышленной партии труб для проекта «Nord Stream».

Диссертация состоит из введения, 6-ти глав, общих выводов, списка литературы из 118 наименований, 1 приложения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании результатов выполненных металловедческих исследований в области оптимизации свариваемости и технологии сварки толстостенных труб размером 0 1153x30,9 - 34,6 мм класса прочности Х70 (SAWL 485 I FD) проведен выбор состава стали и сварочных материалов, а также технологических параметров сварки, что позволило сформировать благоприятную структуру сварного шва и околошовной зоны и обеспечить требуемый уровень механических свойств сварного соединения; впервые в отечественной практике освоить промышленное производство толстостенных труб для подводного газопровода в соответствии с техническими требованиями стандарта DNV-0S-F101 и дополнительными требованиями спецификации проекта «Nord Stream».

2. Исследование свариваемости трубных сталей различного состава методом имитации термических циклов сварки позволило установить: обеспечение требуемого уровня ударной вязкости металла ОШЗ (KCV" > 63 Дж/см ) при сварке толстостенных (30 мм и более) труб усложняется низкими скоростями охлаждения после сварки (5-7 °С/с и менее) и формированием вследствие этого неблагоприятной феррито-бейнитной (перлитной) структуры; расширение диапазона бейнитного превращения в область низких скоростей охлаждения возможно за счет корректировки химического состава стали в сторону снижения содержания углерода (менее 0,08%) и дополнительного легирования элементами, повышающими устойчивость аустенита;

- снижение содержания углерода повышает максимальную величину ударной вязкости металла ОШЗ, но не устраняет резкого снижения этой характеристики при уменьшении скорости охлаждения после сварки, что контролируется исходным размером зерна аустенита и кинетикой превращения;

- ударная вязкость металла ОШЗ с бейнитной структурой существенно зависит от типа и морфологии бейнита и возрастает при формировании бейнита пластинчатой морфологии (взамен зернистой); морфология бейнита зависит от системы легирования стали и скорости охлаждения после сварки; оптимальная композиция химического состава стали для толстостенных труб, обеспечивающая требуемый уровень свойств металла ОШЗ сварного соединения включает: содержание углерода менее 0,08%; легирование элементами, образующими твердый раствор замещения и повышающими устойчивость аустенита (Ni, Мп, Мо, Си); микролегирование титаном для сдерживания роста зерна при нагреве частицами карбонитридов; ограничение содержания кремния как ферритообразующего элемента.

3. Для изготовления толстостенных труб класса прочности Х70 (SAWL 485 I FD) предложена сталь типа 07Г2Б, химический состав которой регламентирован в «Спецификации ОМК процесса массового производства труб с толщиной стенки 30,9 и 34,6 мм» № 00000061 от 13.05.2009 г. (не более или в пределах, % масс): 0,05-0,08 С; 1,75 Мп; 0,20 Si; 0,02-0,05Al; 0,03Ti; 0,003 S; 0,015 Р; 0,30 Mo, 0,50 Ni; 0,30 Cr; 0,30 Cu; 0,06 Nb; 0,004 Ca; V+Nb+Ti < 0,12; Pcm<0,21.

4. Технологическими экспериментами в условиях ОАО «Выксунский металлургический завод» установлено, что критичной характеристикой при производстве толстостенных труб является ударная вязкость (работа удара) по линии сплавления сварного шва. Показано, что уровень ударной вязкости зависит от: состава и структуры металла сварного шва; макроструктуры сварного соединения (формы шва); структуры металла ОШЗ, которая для данного химического состава стали определяется скоростью охлаждения.

Установлены закономерности влияния состава сварочных материалов при многодуговой сварке труб на структуру и механические свойства сварного шва и ОШЗ. Определено влияние всего комплекса технологических воздействий на формирование шва, его структуру и свойства (тепловложение, разделка кромок, диаметр сварочной проволоки, охлаждение трубной заготовки, в том числе принудительное и др.) и оптимизированы параметры сварки.

Экспериментально определены реальные скорости охлаждения металла ОШЗ и предложены пути их повышения с целью оптимизации структуры ОШЗ и вязкости металла: снижение тепловложения при сварке; введение паузы между сваркой внутреннего и наружного шва; применение принудительного охлаждения трубы.

Первые два технологических мероприятия применены при разработке промышленной технологии, для реализации третьего предложено разработать оборудование для принудительного управления тепловыми процессами при сварке.

5. Уровень работы удара металла сварного шва, превышающий требуемый стандартом В>ГУ-08-Р101 (КУ~30 > 50 Дж), достигнут за счет легирования 0,20 — 0,25% №; 0,20 - 0,25% Мо; 0,001 - 0,0015% В; 0,15-0,20% Си, 0,01 - 0,02% Т1, 0,02 - 0,03% №>, в результате чего в металле шва образуется мелкозернистая (№ 67), однородная структура бейнита. Применение в процессе сварки керамических флюсов способствует существенному повышению работы удара КУ" > 100 Дж в металле шва по сравнению с применением плавленых флюсов, что связано с более высокой раскисленностью металла (содержание кислорода в металле шва снижается от 500-600 до 250 ррт). Стабильно высокий уровень работы удара (КУ 30 = 100-125 Дж) металла по линии сплавления сварного шва достигнут в результате применения при сварке проволоки, содержащей бор и титан, что связано с образованием в этой зоне однородной бейнитной структуры без выделений феррита по границам зерен.

6. Показано, что для обеспечения в металле сварного соединения толстостенных труб высокого уровня сопротивления хрупкому разрушению (Т5о <

40

-80°С) и требуемого уровня работы удара (КУ > 50 Дж) необходимо при сварке наружного и внутреннего швов применять комбинированно проволоки марок Св-08ГНМ и ОК13.64 (МоТлВ) в соотношении 60/40 (5 дуг) и 50/50 (4 дуги), соответственно.

7. Показано, что для сдерживания роста зерна в ОШЗ при сварочном нагреве более эффективно формирование в стали дисперсных частиц на базе оксида титана в сравнении с традиционным подходом, базирующемся на использовании частиц нитрида титана. В качестве перспективной для изготовления толстостенных газопроводных труб предложена сталь, содержащая дисперсные частицы на основе оксида титана, обеспечивающая мелкое зерно (№ 7) и стабильный уровень ударной вязкости в металле ОШЗ при скоростях охлаждения, характерных для сварки толстостенных труб.

Установлено, что основными механизмами влияния исследованных технологических воздействий на свойства сварного соединения являются: легирование основного металла и металла сварного шва для повышения устойчивости аустенита и управления морфологией продуктов превращения аустенита, сдерживание роста зерна при сварочном нагреве, повышение скорости охлаждения, раскисление металла шва, формирование благоприятной формы шва для оптимального расположения надреза ударных образцов и стабилизации процесса испытаний.

8. Разработана «Спецификация для магистральных труб» для проекта НОРД СТРИМ (Nord Stream Project) №l-EN-PIE-SPE-000-00000001 и «Спецификация процесса производства труб ID 1153 мм WT 30,9; 34,6 мм для массового производства №1-PM-PIL-SPE-111-00000061 -С». Установленная и обоснованная взаимосвязь выбранных сварочных материалов и технологических параметров сварки позволила разработать технологию производства труб размером 0 1153x30,9-34,6 мм, обеспечивающую требуемый комплекс свойств основного металла и сварного соединения и, в первую очередь, ударную вязкость по линии сплавления сварного шва.

Внедрение разработок позволило освоить в условиях ОАО «Выксунский металлургический завод» массовое производство толстостенных труб для проекта «Nord Stream». Произведено более 220 тыс. тонн труб, которые отвечают требованиям стандарта DNV-0S-F101 и поставлены для монтажа газопровода по дну Балтийского моря.

Механические свойства промышленной партии труб 0 1153x34,6 мм: временное сопротивление разрыву основного металла - 571-685 Н/мм2; предел текучести основного металла о0,5 - 485-588 Н/мм2; относительное удлинение 55 -18-28 %; работа удара KV"30 - 177-344 Дж; доля вязкой составляющей в изломе образцов DWTT"10 - 85-100%. По сварному соединению: временное

2 30 сопротивление разрыву - 581-701 Н/мм ; наружный шов (центр шва) - KV" -82-279 Дж; наружный шов (линия сплавления) KV"30 - 52-275 Дж; СТСЮ"10(ОШЗ) -0,25-1,55 мм.

1. Анненков. Н.И., Чернышов С.Г., Степанов П.П. и др. Выдержать до 125 атмосфер наши трубы способны. // Нефтегазовая промышленность. 2004. С. 29-32.

2. Чернышов С.Г., Митин A.C., Степанов П.П. и др. Трубы для подводных магистральных нефтепроводов. // Сталь. 2007. №9. С. 60-61.

3. Мазель А.Г., Тарлинский В.Д., Современные способы сварки магистральных трубопроводов плавлением. // М.: Недра. 1979. 253 с.

4. Механические свойства и свариваемость дугосваренных под слоем флюса труб по новым техническим условиям. // Материалы советско-японского симпозиума (фирма «Кавасаки сэйтэцу»). М.: 1986.

5. Пастернак В.И. Требования к сварным соединениям труб большого диаметра. //Газовая промышленность. 1979. №2. С. 59-60.

6. Франтов И.И., Голованенко С.А. и др. Сварка толстостенных труб большого диаметра из стали контролируемой прокатки. // Сварочное производство. 1981, №6, с. 11-12.

7. Серегин Д.В. Повышение надежности сварного соединения электросварных труб большого диаметра. // Сборник научных трудов ОАО «РосНИТИ». Екатеринбург. АМБ. 2004. С. 181 183.

8. Митин A.C. Технические требования к трубам с учетом перспективных решений газотранспортной системы ОАО «Газпром» //Тематический сборник научных трудов ОАО «РосНИТИ». Екатеринбург. АМБ. 2004. С. 82-91.

9. Шабалов И.П., Шафигин Е.К. Высокопрочные хладокорозионно-стойкие природнолегированые стали для газонефтепроводных труб и строительных конструкций. // М.: Теплоэнергетик. 2003. С. 208.

10. Столяров В.И., Франтов И.И. Повышение качества сварных соединений газонефтепроводных труб большого диаметра. // «Черметинформация». М.: 1986, вып. 3, 20 с.

11. Применение системы многоцелевого ускоренного охлаждения к получению толстолистовой стали для производства труб большого диаметра дуговой сваркой под слоем флюса. // Материалы советско-японского симпозиума (ф. «Кавасаки сэйтэцу»). М.: 1984, 09.

12. О последнем развитии сталей для газонефтепроводных труб большого диаметра, выполняемых процессом VOE и дуговой сваркой под флюсом // Материалы советско-японского симпозиума (Синниппон сэйтэцу). М.: 06. 1984.

13. Низкотемпературная вязкость стальных труб нефтегазового сортамента. // Материалы советско-японской симпозиума (ф. «Синниппон сэтэцу»). М.: 1984, 06.

14. Матросов Ю.И. Влияние условий контролируемой прокатки на структурные превращения и свойства малоперлитных сталей. // Сталь. 1985. №2. С. 68-72.

15. Листубер Ф., Вальнер Ф. и др. Высокопрочные трубные стали // МиТОМ. 1975. №12. С. 18-24.

16. Матросов Ю.И. Структура и свойства низколегированных сталей после контролируемой прокатки. // МиТОМ. 1975. №12. С. 2-11.

17. Michecich G. Steel developed for Arctic gas lines. // J.Oil and Gas. 1972. №25. p. 49-52.

18. Meyer L. Schweisseignung hochfester Baustahle // Schweisstechnik. 1977. №1. p. 1-6.

19. Матросов Ю.И., Морозов Ю.Д. и др. Экономнолегированная сталь 13ГС для газопроводных труб диаметром 1020-1220 мм. // Сталь. 1985. №10. С. 66-68.

20. Шалимов А.Г., Югов П.И., Евтеев Д.П. Комплексная технология производства качественных низколегированных сталей. // Проблемы современной металлургии. Сборник трудов, М.: Металлургия. 1983. С. 70-75.

21. Фельдман У. Металлургические и технологические аспекты производства труб с высоким сопротивлением разрушению. // Материалы семинара по разрушению. М.: Металлургия. 1984.03

22. Семенов О,А., Калинушкин П.Н. и др. Производство сварных труб большого диаметра на Харцыском трубном заводе. // Сталь. 1982. №4. С. 64-67.

23. Сварка в СССР. Справочник, т.2 // М.: Наука. 1981. 492 с.

24. Hidaka Т., Kimyra Т. // Transactions ISIJ. 1986. р. 387-394.

25. Акао К., Ishihara Т. and others. // Research Article. Trans. ISIJ. 1986. p. 379-386.

26. Морозов Ю.Д. Тенденции развития сталей для газопроводных труб большого диаметра. // Тематический сборник научных трудов. ОАО «РосНИТИ». Екатеринбург: АМБ. 2004. С. 54-73.

27. Грабин В.Ф., Денисенко A.B., Металловедение сварки низко- и среднелегированных сталей. // Киев: Наукова думка. 1978. С. 271.

28. Франтов И.И., Киреева Т.С. и др. Проблемы свариваемости сталей с полиморфными превращениями. // Проблемы современной металлургии. Сборник трудов. М.: Металлургия. 1983. С. 147-153.

29. Lorenz К., Duren С. Equivalent for evaluation of weldability of large-diameter pipe steel. // Steel for line and pipe-line fittings. Grosvenor House. London. 1981. P. 37.

30. Suzuki H. Weldability of Modern Structural Steels. // Houdremon Lecture. Annual assembly. IIW. 1982. C. 1-28.

31. Голованенко С.А., Франтов И.И. Разработка высокоэффективных свариваемых сталей. // Сварочное производство. 1982. №2.с.2-4

32. Трефилов В.И., Позняк JI.A. и др. Повышение хладостойкости стали путем микролегирования химически активными элементами. // Сталь. 1987. №10. С. 19-21

33. Пилюшенко B.JI. Влияние микролегирования на служебные характеристики стали. // Сталь. 1987. №10. С. 24-26.

34. Пикеринг Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей // М.: Металлургия. 1982. С.181.

35. Погоржельский В.И., Литвиненко Д.А. и др. Контролируемая прокатки. // М.: Металлургия. 1979. С. 184.

36. Bernard G. Viewpoint on the Weldability of Carbon — Manganese and Microalloyed Structural Steels. // In «Microalloying-75», New York. 1977. P. 552566.

37. Jesseman R. Columbium Pickup in High-Delution Submerged Arc Weld Deposits // In «Microalloying - 75», New York. 1977. P. 578-592.

38. Столяров В.И., Голованенко С.А. и др. Улучшение свойств сварного соединения труб путем оптимизации состава стали. // Сталь. 1982. №5. С. 7073.

39. Сорокин А.Н., Матросов Ю.И. и др. Влияние титана на механические свойства малоперлитной стали 09Г2ФБ // Сталь. 1981. №7. С. 69-70.

40. Матросов Ю.И. Комплексное микролегирование малоперлитных сталей, подвергаемых контролируемой прокатке // МиТОМ. 1986. №3. С. 10-17.

41. Физическое металловедение титансодержащих высокопрочных низколегированных сталей и их применение для газопроводных труб. // Материалы советско-японского симпозиума (ф. «Кавасаки сэйтэцу»). М. 1984.09.

42. Франтов И.И., Голованенко С.А. Назаров А.В. и др. Влияние углерода и бора на фазовые превращения низколегированной стали // Сборник трудов «Качественные стали и сплавы». М.: Металлургия. 1978. С.20-24.

43. Nokanishi М., Hashimoto Т. Weldability of low C-Nb-Ti-B for Line Pipe // Technical report. Transaction ISIJ, 1986, v. 26, p. 367-372.

44. Гривняк И. Руководство по сварке и свариваемости малоперлитных и бесперлитных сталей. // Материалы МИС, доклады IX-B-81, IX-1227-81. Братислава. 1982.

45. Келлер М., Хиллендбранд Х-Г. «Чёрные металлы», 2002, октябрь, с. 43-51.

46. Gartner A.W., Hillenbrand H.G., Stahl, 1993, №3, с. 64-67.

47. Каваган Н., Хилл М., Лэсселс Дж., Сборник «Стали для газопроводных труб и фитингов», М., Металлургия, 1985, с.252-263.

48. Матросов М.Ю., Эфрон Л.И., и др. Использование ускоренного охлаждения для повышения механических и технологических свойств толстолистового проката для изготовления газопроводных труб большого диаметра. М. Метатлург, 2005, №6, с. 49-54.

49. Шабалов И.П., Морозов Ю.Д., Эфрон Л.И. Стали для труб и строительных конструкций с повышенными эксплуатационными свойствами//М. «Металлург», 2003 519 с.

50. Graf М., Hillenbrand H.G. Development of large diameter linepipe for offshore applications/ZProceedings of the 3rd international pipeline technology conference, Brugge, Belgium, May 21-24, 2000, v.2, p.p. 221-234.

51. Zimmermann В., Brauer H., Marewski U. Development of HFIW linepipe for offshore applications/ZProceedings of the 4th International Pipeline Technology Conference, 9-13 May, 2004, Ostend, Belgium, v.4, p.p. 1573-1594.

52. Kondo K. et all. Development of high strength heavy wall seamless sour service linepipe for deep sea//Proccedings of the 4th International Pipeline Technology Conference, 9-13, 2004, Ostend, Belgium, v.4, p.p. 1619-1632.

53. Матросов Ю.И., Носоченко A.O., Ганошенко И.В., Володарский В.В. Качественные характеристики малоуглеродистой стали 08Г1Б для газопроводных труб большого диаметра//Сталь, 2002, №2, с. 55-59.

54. Нога Т., Asahi И. Effect of Си addition on hydrogen invasion behavior for X65 linepipe steels in sour environments//Proceedings of the 4th International Pipeline Technology Conference, 9-13, 2004, Ostend. Belgium, v.4, p.p. 1701 1712.

55. Hill R.T. Specification and fabrication of steels for use in sour hydrocarbon pipeline//Proceedings of the International conference "HSLA steels: Metallurgy and Application", 4-8 Nevember, 1985, Beijing, China, p.p. 753-761.

56. Yamada K. et all. Influence of metallurgical factors on high strength ERW pipe for sour gas service//Proceedings of International Conference on Technology and Applications of HSLA Steels, 3-6 October, 1983, Philadelphia, Pennsylvania, p.p. 835-842.

57. Ohtani H. et all. Development of low PCM High grade linepipe for arctic service and sour environment//Proceedings of International Conference on Technology and Applications of HSLA Steels, 3-6 October, 1983. Philadelphia, Pennsylvania, p.p. 843-854.

58. H.K.D.H. Bhadeshia "Alternatives to the ferrite-pearlite microstructures". Microalloying in steels/ Trans Tech Publications, Switzerland 1998 pp.39-50.

59. Schwinn V., Fluess P., Ormston D. "Low carbon bainitic TMCP plate for structural and linepipe applications"/ Book Recent advances of niobium containing materials in Europe/ Verlag Stahleisen GmbH, Dusseldorf, 2005 / pp.45-55.

60. Streisselberger A., Kirsch H.-J., Schwinn V. "Process development in TMCP to produce heavy plates in high strength steel grades" / AG der Dillinger Huttenwerke, Dillingen, Germany. 2003. pp. 275-284.

61. DeArdo A.J. "Accelerated Cooling: A Physical Metallurgy Perspective"/ Materials Science and Engineering Department The University of Pittsburgh, Pittsburgh, PA. 1985 P 3-24.

62. Bauer J., Cauderlier N., Fluess P., Schwinn V. "Microstructure and properties of plates for line pipe steels for onshore and offshore application"/ Conference "Pipelines for the 21st Century". 21-24 aug. 2005, Calgary. Alberta, Canada.

63. Krauss G., Thompson S. "Ferritic microstructures in continuously cooled low- and ultralow- carbon steels" // ISIJ International, Vol. 35 (1995), No. 8, pp. 937-945.

64. Ghasemi Banadkouki S., Dunne D. "Formation of Ferritic Products during Continuous Cooling of a Cu-bearing HSLA Steel " / ISIJ International, Vol. 46 (2006), No. 5, pp. 759-768.

65. Yoo J-Y., Ahn S-S., Choo W-Y. "Microstructure and mechanical properties of AP1-X80 grade C-Mn-Nb-V-Mo linepipe steel". Pipeline Technology Conference 9-13 may. Ostend. Belgium, 2004. V.3, pp. 1089-1098.

66. Ishikawa N., Endo S., Kondo J. "High Performance UOE Linepipes", JFE technical report, №7. Jan. 2006. pp. 20-26.

67. Хироси И., Хироаки О. Влияние выделения фаз на рост зерна аустенита в зоне термического влияния при сварке стали // Обзор исследований по сварке в Японии. 1978, т.9, №2, с. 81-86.

68. Столяров В.И., Яковлева Е.Ф. и др. Определение фазового состава стали 09Г2ФБ, содержащей дисперсные карбонитриды и нитриды // Сборник «Методы анализа, контроля и испытания металлопродукции». М.: «Металлургия», 1983. С. 48-53.

69. Masumoto I. Effect of microalloying elements of toughness of steel weld metal // Trans. IIW. 1979. v. XII, p. 694-699.

70. Sawhill J. Wada T. Properties of welds in low carbon Mn-Mo-Cb line pipe steels // Weld Jurn. 1975. №5. P. 1-11.

71. Garland J.G., Kirkwood P.R. Towards improved Submerged arc weld metal // Metal contsr. 1975, №5, p.275-283; №6. P. 230-330.

72. Гривняк И. Влияние микролегирующих элементов на ударную вязкость металла шва из стали. // Материалы МИС. Доклады XII-694; ХИ-Е-38; 1979. С. 116-125.

73. Гривняк И. Физическая металлургия расплавленного металла в сварном соединении микорлегированной стали // МИС; Доклад IX-1123. Братислава, 1979. С. 1-19.

74. Потапов Н.Н. Основы выбора флюсов при сварке сталей // М. Машиностроение. 1979. С. 167.

75. Baba Z., Nagachima М. Submerged Arc Welding Process with DC-AC Power Combination for Production of High Toughness Line Pipe // Transaction ISIJ. 1986. P.373-378.

76. Lorenz K., Dueren C. "Steels for Line Pipe and Pipeline Fittings". The Metals Society. London (UK). 1981. P. 322-332.

77. Garland J.G., Kirkwood P.R. // Metal Constr. 1975. №7. P. 275, 320-330.

78. Taylor D.S., Sordi J., Thewlis G. // Pipeline Techn. AIM. Rome (Italy). 1987. P. 277-307.

79. Christmann H. et al. Pipeline Techn. Cont. Ostende (Belgium). 1990. P. 4.25-4.33.

80. Heisterkamp F., Hulka K., Batte D. Metallurgy Welding and Qualification of Microalloyed (HSLA) Steel Weldments. AWS. Miami (Fl). 1990. P. 659-681.

81. Batte A.D., Kirkwood P.R. Microalloyed HSLA Steels. ASM Int. 1988. P. 175188.

82. Akselsen O.M., Grong O., Rorvik G. Scand. Journal of Metallurgy 1990. №19. P. 258-264.

83. Harrison P. L. et al., "HAZ Microstructure and its Role in the Fracture of Microalloyed Steel Welds", The Institute of Materials Second Griffith Conferenceon Micromechanisms of Fracture and their Structural Significance, Sheffield, UK, 13- 15.

84. Y.Terada et al. Development of API XI00 UOE LinePipe. Nippon Steel Technical

85. Report, №72, January, 1977, p. 47-52, Sept. 1995, pp. 57 68.

86. Tamehiro H., Chino H., "The progress in pipeline material properties" Nippon Steel Corporation, Aib-Vincotte Leerstoel, April 29, 1991.

87. Yoshida Y. et al.," High-strength TMCP steel plate for offshore structures (Titanium Oxide bearing steel plate)", Nippon Steel Corporation, February, 1997.

88. Barnes A. M., "The effect of thermomechanically controlled processing of steels on heat affected zone properties", TWI Report No. Dec. 535/1995.

89. Лякишев Н.П., Литвиненко Д.А., Морозов Ю.Д. Мелкозернистые хладостойкие стали для труб магистральных трубопроводов диаметром 1420 мм // Проблемы современной металлургии: сб. трудов, М.: Металлургия, 1983 г. С. 124-132.

90. Liu Z., Lua Т., North Т.Н. Deposit properties and the Ti-O-B-N balance in submerged arc welding. //S.I. (Intern. Inst. Of Welding; Doc. II-A-713-87). 1987. P. 24.

91. Horii Y. Namura T. Study on the toughness of large-heat input weld metal for low temperature-service TMCP steel. //Nippon Steel Techn. Rep №37. 1988. P. 19.

92. Kawabata F. Mesuares for toughness improvent of heavy-walled UOE pipe's submerged arc weld metal. // S.I. (Intern. Inst. Of Welding; Doc. XII-953-86 II-A-713-87), 1987. P. 22.

93. Подгаецкий B.B. О влиянии химического состава шва на его микроструктуру и механические свойства. // Автоматическая сварка №2. 1991 г. С. 1-9.

94. Походня И.К. Влияние кислорода на образование структуры игольчатого феррита в низколегированном металле сварных швов. // Автоматическая сварка №2, 1999 г. С. 3-11.

95. Watanbe I.Jap. Welding Soc №50. 1981. P. 778.

96. Файнберг Л.И., Рыбаков А.А. и др. Микролегирование швов титаном и бором при многодуговой сварке газонефтепроводных труб большого диаметра. // Автоматическая сварка №5, 2007 г. С. 2—25.

97. Фуджита Ю. Новейшие разработки сталей и сварочных материалов для повышения целостности конструкций. // Автоматическая сварка №9-10, 2000 г. С. 145-151.

98. Махеу W.A. Ductile fracture orrest I gas pipelines // NG-18 Report №100, Battelle, 1975.

99. Королев С.А., Шишов А.А., Степанов П.П., Морозов Ю.Д. Освоение производства труб большого диаметра для Северо-европейского газопровода. // Сталь №9. 2007 г. С. 63-65.

100. Матросов М.Ю., Морозов Ю.Д., Немтинов А.А. и др. Влияние трубного передела на свойства кондукторных труб из толстолистового проката. // Сталь №9. 2007 г. С. 67-70.

101. Schwinn V., Bauer J., Parunov A., Stepanov P. Draft. Sawl 485 for 48" offshore application in thickness up to 41 mm // International pipeline conference, Calgary, Alberta, Canada. 2008.

102. Шоршоров М.Х., Чернышев Т.А., Красовский А.Н., Испытание металлов на свариваемость, М. 1972 г. Металлургия, С. 8-62, 75-88.

103. Шоршоров М.Х. Металловедение сварки и сплавов титана, М. 1965 г. Наука С. 38-58, 131-164, 202-217.

104. Harii Y., Ohkita S. Study on the Toughness of Large Heat Input Weld Metallfor Low Temperature Service TMCP Steel // Nippon Steel Techn. Rep. 1988, April, №37, P. 1-9.

105. Kawabata F., Sacaguchi S. Toughness Improvement of Heavy-Walled Metal // Doc. II W Doc. XII-953-86 II-A-713-87. P.21.

106. Патент Украины 74469, опубл. 15.12.2005, Б.И. №12.

107. Trindade V., Guimaraes A. Normalizing Heat Treatment Effect on Low Alloy Steel Weld Metals // Brazilian Manufacturing Congress. 2003. May. P.5.

108. Гуляев А.П. Металловедение. M: Металлургия, 1980, 544 с.

109. Suzuki S., Ichimiya К. High Tensile Strength Steel plates with Excellent HAZ Toughness for Shipbuilding // JFE Technical Report., №5. P. 24-29.

110. Takamura J., Mizoguchi S.: Proc. Sixth Int. Iron and Steel Congress. 1. 1990, p. 591.

111. Shigeaki О. Достижения в технологии оксидной металлургии. Технический отчет Nippon Steel, №61, апрель 1994 г.