автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Разработка коррозионностойких биметаллических материалов с высокопрочным соединением слоев путем использования электрошлаковой наплавки

На правах рукописи

РОДИОНОВА ИРИНА ГАВРИЛОВНА

РАЗРАБОТКА КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ С ВЫСОКОПРОЧНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ СЛОЕВ ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ НАПЛАВКИ

Специальность 05.16.01 — «Металловедение и термическая

обработка металлов»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Институте качественных сталей ФГУП ЦНИИчермет им.И.П.Бардина.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук - профессор Молотилов Б.В. доктор технических наук - профессор Одесский П.Д. доктор технических наук - профессор Кобелев А.Г. Ведущая организация: ОАО «ПЕНЗХИММАШ», г.Пенза

Защита диссертации состоится «26» октября 2005 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 141.04.02 ФГУП ЦНИИчермет им.И.П.Бардина по адресу: 105005, г.Москва, 2-ая Бауманская, д.9/23.

С диссертацией можно ознакомиться в технической библиотеке ФГУП ЦНИИчермет им.И.П.Бардина.

Автореферат разослан «22» сентября 2005 г.

Телефон для справок: 777-93-50

Ученый секретарь диссертационного совета совета, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

$Н.М.Александрова

/згег

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современные технологии добычи и переработки нефти, химической промьпнленности диктуют особые требования к коррозионной стойкости и технологичности материалов для оборудования. Одпим из наиболее эффективных металлических материалов, обеспечивающих стойкость против различных видов коррозии в сочетании с требуемыми механическими свойствами, является коррозионностойкий биметалл с основным слоем из углеродистой или низколегированной стали и плакирующим слоем из коррозионностойкой стали.

Сравнительный анализ известных способов получения биметаллов (литейное плакирование, пакетная прокатка, сварка взрывом, наплавка) показывает, что наилучшее сочетание качества соединения слоев, коррозионной стойкости и других характеристик можно получить при использовании метода широкослойной электрошлаковой наплавки (ЭШН) коррозионностойкого слоя на основу из конструкционной стали, если отработана технология, обеспечивающая оптимальный химический состав, структуру и свойства каждого из слоев и переходной зоны.

Поэтому создание качественно новых биметаллов с высокой прочностью соединения слоев и коррозионной стойкостью, освоение технологий их производства на базе способа ЭШН является актуальным. Использование таких биметаллов для оборудования нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей и других отраслей позволит повысить ресурс эксплуатации оборудования, сроки безаварийной эксплуатации трубопроводов, экологическую безопасность нефтедобычи.

Цель и задачи исследования.

Целью настоящей работы являлось определение условий получения качественно новых видов биметаллической металлопродукции - листов и труб и обеспечение их производства при использовании методов ЭШН в ОАО «Северсталь» и на Волгоградском металлургическом заводе «Красный

Октябрь». Исследованы и освоены в рамках данной работы биметаллы с плакирующим слоем из хромистых сталей, в том числе 08X13, 08Х14ФБ и др., хромоникелевых сталей типа 08X181110, 08Х18Н10Б и др. и основным слоем из сталей 10,20, 09Г2С, 12ХМ и др.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

исследовать закономерности формирования структуры и свойств коррозионностойких биметаллов, получаемых с использованием метода ЭШН, на всех переделах, основные из которых: получение исходных составляющих биметалла, электрошлаковая наплавка биметаллических заготовок, горячая прокатка, термическая обработка; исследовать влияние технологических параметров производства на микросгруктуру, механические свойства, коррозионную стойкость и другие технологические и эксплуатационные характеристики; разработать рекомендации по оптимальным технологическим параметрам производства биметаллических листов и труб различного сортамента с использованием метода ЭШН;

освоить производство и выпустить партии качественно новых коррозионностойких биметаллических листов и труб для оборудования систем нефтесбора, переработки нефти и других назначений.

Научная новизна. В результате проведенных исследований получены следующие новые результаты:

1. Установлены условия получения благоприятного химического состава, микроструктуры и свойств переходной зоны, а, следовательно, высокого качества соединения слоев (прочности и сплошности соединения) в биметалле, полученном методом ЭШН: оптимальная глубина проплавления основного слоя (в среднем не менее 5-10 мм), достигаемая выбором электрических режимов ЭШН,

предупреждение появления в переходной зоне неблагоприятных структурных составляющих, достигаемое подбором композиций основного и плакирующего слоев, ограничением диффузионного образования хрупких прослоек путем оптимизации параметров горячей прокатки и термической обработки, уменьшением длительности пребывания двухслойных листов при температурах выше 600°С, ограничение внутренних напряжений от разницы линейного расширения составляющих биметалла путем выбора режимов нагрева и охлаждения в зависимости от марок сталей и толщины биметалла.

2. Анализом тепловых процессов в шлаковой ванне выявлены основные технологические параметры ЭШН, определяющие глубину проплавления основного слоя: электросопротивление шлаковой ванны и скорость плавления электрода. Определены их оптимальные значения для разных схем ЭШН и композиций биметалла.

3. Исследованы механизмы изменения химического состава коррозионностойкой стали в процессе ЭШН, связанные с перемешиванием сталей основного и плакирующего слоев и с взаимодействием легирующих элементов со шлаком. Показано, что взаимодействие со шлаком может существенно изменить содержание алюминия, титана, серы, кислорода. Снижение содержания кислорода и серы при ЭШН повышает коррозионную стойкость плакирующего слоя. Переход алюминия и титана в шлак, помимо обеднения ими коррозионностойкой стали, меняет свойства шлака, приводит к увеличению глубины противления. Поэтому их содержание в расходуемых электродах должно быть минимальным. Для стойкости плакирующего слоя против межкристаллитной коррозии сталь типа 08X18Н10 следует стабилизировать не титаном, а ниобием. Содержание остальных легирующих элементов при ЭШН меняется, главным образом, из-за перемешивания со сталью основного слоя. Предложены формулы

для расчета химического состава расходуемых электродов, обеспечивающего выполнение требований к химическому составу плакирующего слоя.

4. По результатам исследования литой структуры наплавленного слоя из различных марок сталей установлена ее неравномерность, как в макромаспттабах - по толщине и ширине слоя, так и в отдельных микрообластях - из-за сильного развития ликвации. Показано, что для устранения последствий ликвационной неоднородности и обеспечения высокой пластичности плакирующего слоя в готовых листах необходимы обжатия при горячей прокатке не менее 80%.

5. Показано, что основными дефектами поверхности пикирующего слоя, полученного с использованием метода ЭШН являются раскатанные кристаллизационные трещины и плены. Для предупреждения кристаллизационных трещин нужно, как и при сварке, повышать отношение хромового эквивалента к никелевому (не менее 1,5). Тогда кристаллизация начинается с образования вместе с аустенитом некоторого количества 8-феррита, что снижаег степень усадки и ликвации и предупреждает образование межкристаллитных трещин. Причиной образования плен при прокатке является низкая технологическая пластичность стали плакирующего слоя, повысить которую можно, увеличив содержание марганца и снизив содержание кислорода.

6. Показана возможность существенного повышения чистоты по примесям и неметаллическим включениям, а, следовательно, коррозионной стойкости и качества поверхности плакирующего слоя путем оптимизации состава шлака, используемого при ЭШН: обеспечения в многокомпонентных флюсах системы СаО-СаР2-8Ю2-А12Оз-]У^О (типа АНФ-29) от 7 до 10% А1203, при основности шлака не менее 2,6.

7. Определены условия формирования благоприятной микроструктуры и оптимальных свойств основного, плакирующего слоев и переходной зоны

в процессе горячей прокатки и термической обработки. Это позволило получить требуемый комплекс свойств при рациональных и экономичных режимах термической обработки. В частности, найдены параметры нормализующей прокатки двухслойных листов марки 09Г2С+08Х13 на стане «2000» металлургического завода «Красный Октябрь», обеспечивающие формирование оптимальной микроструктуры основного слоя, высокий комплекс механических свойств и коррозионной стойкости при одностадийной термической обработке - отпуске при 710°С.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. Разработанные рекомендации по оптимальным технологическим параметрам производства в ОАО «Северсталь» (метод наклонной ЭШП) и на заводе «Красный Октябрь» (метод вертикальной ЭШН), в том числе по химическому составу исходных составляющих, режимам ЭШН, горячей прокатки, термической обработки позволили получить повышенный уровень качества биметаллических листов и труб различного сортамента;

2. Впервые в мировой практике освоено производство листовых и трубных двухслойных заготовок методом вертикальной ЭШН при использовании стандартного оборудования, предназначенного для электрошлакового переплава (ЭШП) - печей и кристаллизаторов завода «Красный Октябрь»;

3. На основе способа ЭШН разработаны технологические схемы и выпущены опытные и промышленные партии биметаллического - двух- и трехслойного листового проката и труб, в том числе

горячекатаные трехслойные листы толщиной 2-12 мм для сельхозмашиностроения и других назначений (ОАО «Северсталь»), холоднокатаная трехслойная листовая сталь толщиной 0,5-2,0 мм для автомобилестроения, торгового оборудования (кооперация ОАО «Северсталь» - ОАО «МЕЧЕЛ»),

двухслойные листы для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности толщиной 8-30 мм (ОАО «Северсталь», завод «Красный Октябрь») и толщиной 32-110 мм (ОАО «Северсталь»), сварные прямошовные трубы из двух- и трехслойного проката для промысловых нефтепроводов (кооперация ОАО «Северсталь» - ОАО «Выксунский металлургический завод»),

бесшовные биметаллические трубы для нефтепромысловых высоконапорных водоводов (кооперация завод «Красный Октябрь» -ОАО «Волжский трубный завод»). На выпускаемую металлопродукцию разработана нормативно-техническая документация, согласованная с Госгортехнадзором.

4. Из полученной биметаллической металлопродукции в ОАО «Пензхиммаш» по проектам ООО НПК «Кедр-89» изготовлено 3 вакуумные колонны для разделения мазута на ПО «Нафтан», г. Новополоцк и еще более десяти различных аппаратов массой от 30 т до 350 т; общая масса изготовленного оборудования - более 1500 т.

На нефтепромыслах ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» построены и находятся в эксплуатации трубопроводы из сварных и бесшовных биметаллических труб протяженностью более 20 км. В результате проведенных промысловых испытаний образцов биметаллических труб и образцов-свидетелей различных сталей сделано заключение, что срок службы трубопроводов из плакированных труб составит не менее 30 лет.

5. Результаты работы позволяют репшть народнохозяйственную задачу обеспечения нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности качественно новой отечественной металлопродукцией, использование которой повышает долговечность и надежность оборудования, снижает трудоемкость его изготовления, приводит к улучшению экологической обстановки из-за снижения аварийности

нефтепроводов. Новые технологии позволят загрузить простаивающий российский парк электрошлаковых печей (производительностью 200 тыс. т в год). Общий экономический эффект от внедрения результатов данной работы составил более 40 млн. рублей.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Установление закономерностей и условий формирования оптимального химического состава, структуры и свойств переходной зоны биметалла, полученного методом ЭШН, для обеспечения наиболее высокого качества соединения слоев (прочность сцепления не менее 350 Н/мм2).

2. Исследование механизмов изменения химического состава коррозионностойкой стали при электрошлаковой наплавке и определение условий формирования химического состава, структуры и свойств плакирующего слоя, обеспечивающих высокую коррозионную стойкость и качественную поверхность при заданном уровне механических свойств.

3. Научное обоснование оптимальных технологических параметров производства коррозионностойких биметаллических листов и труб различного сортамента, обеспечивающих высокий комплекс технологических и эксплуатационных свойств.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на семинаре «Проблемы надежности эксплуатации и обновления основных фондов технологических установок НПЗ и пути их решения научно-исследовательскими институтами, машиностроительными предприятиями и организациями России и зарубежных стран» (г.Москва, 2001г.); IV химическом форуме «Защита от коррозии» (Санкт-Петербург, 2003г.); Международной конференции «Развитие транспортного машиностроения в России. ЖЕЛДОРМАШИ1ЮСТРОЕНИЕ - 2004» (гЩербинка, 2004г.); Международной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения - 2004» (г.Волгоград, 2004); конференции «Практическое развитие производства многослойной и биметаллической металлопродукции, а также возможные

варианты ее использования в народном хозяйстве», (г.Москва, 2000г.); конференции «Инновационные процессы в производстве труб для нефтяной и газовой промышленности на примере «Трубной металлургической компании» (г.Волжский, 2001г.); конференции «Трубы в машиностроении - проблемы и пути их решения предприятиями ТМК», (г.Волжский, 2003г.); конференции «Технический прогресс в производстве и эксплуатации труб для нефтяной и газовой промышленности», (г. Сочи, 2-5 июня 2005г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 26 печатных работы, получено 11 патентов, 2 ангорских свидетельства.

Объем работы. Работа состоит из введения, 7 глав, выводов и содержит 359 страниц машинописного текста, 71 рисунок, 46 таблиц и список литературы, включающий 172 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В основе практического применения биметаллов лежит возможность получения в одном материале уникального сочетания свойств, не достижимого в отдельно взятом металле, в данном случае сочетания коррозионной стойкости и механических характеристик, а также экономное использование дефицитных и дорогостоящих материалов. В главе 1 проведен анализ возможностей повышения коррозионной стойкости и эксплуатационной надежности оборудования путем использования биметалла повышенного качества для его традиционных и новых потребителей.

Рассмотрен опыт и эффективность использования коррозионностойких биметаллов в нефтеперерабатывающей, химической промышленности, энергетике, судостроении, сельскохозяйственном машиностроении и других отраслях. Использование коррозионностойких биметаллов позволяет значительно продлить срок эксплуатации оборудования без его существенного удорожания. Однако применение биметаллов во многих

и

случаях ограничивалось низким качеством соединения слоев, что приводило к расслоениям как в процессе изготовления оборудования, так и при его эксплуатации. Кроме того, с учетом новых более жестких условий эксплуатации оборудования целесообразно повышение коррозионной стойкости плакирующего слоя биметалла без его существенного удорожания. Поэтому создание биметаллов с высокой прочностью соединения слоев (сопротивление срезу не менее 350 Н/мм2 при сплошности соединения по 1 классу УЗК) и коррозионной стойкостью повысит технологичность изготовления и срок службы оборудования у традиционных потребителей.

Повышение качества биметалла позволяет выявлять и новых перспективных потребителей. Одной из областей, в которой проблема повышения коррозионной стойкости оборудования стоит наиболее остро, является нефтедобывающая промышленность. Для оценки целесообразности использования биметаллических материалов для нефтепромыслового оборудования были проанализированы возможные механизмы коррозии стального оборудования в рассматриваемых условиях, требования к соответствующим конструкционным материалам, а также мировой опыт использования биметаллической продукции в процессах добычи нефти и газа, а также при транспортировании нефтесодержащих сред с высокой степенью агрессивности. Применение двух- или трехслойных коррозионностойких сталей должно обеспечить защиту нефтепромыслового оборудования от различных видов коррозионного разрушения, в том числе: от общей и локальной коррозии; коррозионного растрескивания под напряжением; коррозионной эрозии, усталости, кавитации и т.д.

Важнейшим условием широкого использования биметалла является его высокое качество. На основе проведенного анализа сформулированы требования к новым биметаллическим материалам: качественное соединение слоев, гарантирующее отсутствие расслоений при изготовлении и

эксплуатации оборудования; высокая коррозионная стойкость плакирующего слоя, достигаемая определенным химическим составом, а также повышенной чистотой стали по примесям - сере, кислороду и неметаллическим включениям; высокое качество поверхности; гарантированное выполнение традиционных требований к биметаллу (равномерность толщины слоев, механические свойства и другие требования ГОСТ 10885); широкий размерный сортамент; экономичность.

Сравнительный анализ известных способов получения биметаллов (литейное плакирование, пакетная прокатка, сварка взрывом, наплавка) показывает, что наилучшее сочетание качества соединения слоев, коррозионной стойкости и других характеристик можно получить при использовании метода широкослойной электрошлаковой наплавки (ЭШН) коррозионностойкого слоя на основу из конструкционной стали. Высокую прочность соединения слоев при ЭШН создает соединение в жидком состоянии, когда наплавляемая сталь перемешивается с частично расплавившимся металлом основного слоя. При этом формирующийся наплавленный слой подвергается электрошлаковому переплаву, обеспечивающему высокую чистоту по примесям (сере, кислороду, неметаллическим включениям). Однако до середины 90-х годов недостаточно отработанная технология ЭШН не обеспечивала необходимой равномерности толщины слоев, качества поверхности, не гарантировала сплошности соединения слоев для некоторых видов продукции, не использовала резервы повышения чистоты по примесям. В то же время именно способ ЭШН при соответствующей отработке технологии может обеспечивать оптимальные химический состав, структуру и свойства каждого из слоев и переходной зоны и стать основой производства качественно новых коррозионностойких биметаллов.

Развитие технологических возможностей электрошлаковой наплавки

Для решения основных задач данной работы выполнен представленный в главе 2 детальный анализ сущности процессов ЭШН и их технологических особенностей - общих и конкретных для каждого предприятия. На этой основе предложены технологические схемы производства биметаллической продукции различного сортаменга.

При электрошлаковой наплавке для получения листовых заготовок в зазоре между поверхностью заготовки основного слоя из конструкционной стали (сляба, слитка и т.д.) и водоохлаждасмым кристаллизатором наводится шлаковая ванна. Подаваемые сверху расходуемые электроды из коррозионностойкой стали перекрывают большую часть ширины наплавляемой заготовки. При прохождении электрического тока тепла шлаковой ванны должно быть достаточно для переплава расходуемых электродов, и частичного подплавления поверхности основного металла на определенную глубину, перемешивания наплавляемой стали с металлом основы. При кристаллизации наплавленного слоя толщина его складывается из величины зазора между поверхностью исходной заготовки и кристаллизатором и глубины проплавления основного слоя. Глубина проплавления основного слоя является важнейшим параметром, определяющим и качество соединения слоев и степень перемешивания коррозионностойкой стали со сталью основы, а, следовательно, химический состав наплавленного слоя.

Наиболее широко применяют две схемы широкослойной ЭШН -наклонную и вертикальную (по расположению наплавляемой поверхности). В ОАО «Северсталь» освоено производство листовых биметаллических двух- и трехслойных заготовок на установках наклонного типа (рис. 1а). Жидкая ванна предварительно расплавленного шлака наводится в

плавильном пространстве между наклонной поверхностью сляба и кристаллизатором. Электроды (сплошного сечения или составленные из отдельных пластин, стержней, квадратов и т.д.) подаются сверху вниз с одновременным передвижением сляба. В качестве основного слоя чаще используют непрерывнолитые слябы размерами 200-250x1000-1700x4000-5000 мм. Возможна также наплавка на слитки или на слябы толщиной 400450 мм, полученные из слитков. В качестве расходуемых электродов чаще используют сортовой прокат диаметром 30-60 мм, сваренный в три электрода, перекрывающих большую часть ширины сляба. Возможно также использование листового проката толщиной 30-60 мм и шириной от 100-120 до 400 мм. Основные марки плакирующего слоя - 08X13, (08-12)Х18Н10Б, марки основного слоя - стЗ, 09Г2С, 12ХМ, сталь 10, 20 и др. В настоящее время методом наклонной ЭШН освоено производство двух- и трехслойных заготовок толщиной 220-475 мм шириной 1000-1700 мм и длиной 3000-5000 мм при толщине плакирующего слоя 30-70 мм.

Методом вертикальной ЭШН в рамках данной работы на заводе «Красный Октябрь» освоено производство листовых двухслойных заготовок при использовании стандартного оборудования, предназначенного для электрошлакового переплава (ЭШП) - печей ЭШП и кристаллизаторов. Способ не имеет аналогов в мировой практике, обеспечивает очень высокое качество соединения слоев и равномерную толщину слоев. Принцип формирования двухслойной заготовки изображен на рис. 16. В кристаллизатор квадратного сечения вставляется сляб основного слоя, чтобы примерно 15% объема кристаллизатора у одной из его стенок составляла полость, куда засыпается флюс, вводится плоский расходуемый электрод, наводится шлаковая ванна и путем ЭШП последовательно по высоте кристаллизатора формируется плакирующий слой. Новый способ наплавки потребовал ряда инженерных решений: изменения конструкции электрододержателя, разработки системы уплотнения сляба основного слоя

Рис 1 Схема получения листовых двухслойных заготовок методом лектрошлаковой наплавки (а - наклонная ЭШН, б - вертикальная ЭШН): 1 - сляб основного слоя из углеродистой стали; 2- кристаллизатор;

3 - жидкая шлаковая ванна:

4 - расходуемые электроды;

5 - наплавленный слой;

6 - тележка для сляба;

7 - направляющие рельсы; Ь - длина сляба,

- направление движения тележки

для исключения ухода шлаковой и металлической ванны в нерабочее пространство кристаллизатора и т.д. Тем не мепее, электрошлаковая печь ЭШП-10 завода «Красный Октябрь» оказалась пригодной для вертикальной ЭШН без существенных капиталовложений и переделок. В качестве основного слоя используют, главным образом, стали 09Г2С, стЗсп и 12ХМ, в качестве плакирующего слоя - 08X13 и 08Х18Н10Б (полосы сечснием 40-45x500-550 мм). На сегодняшний день на заводе «Красный Октябрь» методом вертикальной ЭШН освоено производство двухслойных слитков размерами 520-540x650x2300 мм при толщине наплавленного слоя 90-120 мм.

Сравнительный анализ двух разновидностей способа ЭШН -наклонной и вертикальной свидетельствует о следующих их преимуществах. Способ вертикальной ЭШН не требует специальных установок, и осуществим на серийных электрошлаковых печах. Электрод и наплавляемая поверхность параллельны друг другу, и капли электроднш о металла попадают не на сляб основы, а собираются на поддоне или на уже образовавшейся части наплавленного слоя, обеспечивая его равномерную толщину.

Преимущество технологии наклонной ЭШН - возможность более глубокой очистки плакирующего слоя по сере и неметаллическим включениям, что связано с большей площадью поверхности контакта шлаковой и металлической ванны. Этим обусловлена более высокая стойкость против питтинговой коррозии.

На заводе «Красный Октябрь» методом вертикальной ЭШН кроме листовых заготовок освоено производство трубных биметаллических заготовок сплошного ссчения с наружным слоем из конструкционной стали, внутренним слоем из коррозионностойкой стали. Принципиальная схема показана на рис. 2. Металлом основы и одновременно кристаллизатором служит полая гильза высотой около 1 м с наружным диаметром 350 мм и

Рис 2. Принципиальная схема получения биметаллической трубной заготовки

1 - сплавляемый электрод;

2 - гильза основного слоя;

3 - шлаковая ванна;

4 - металлическая ванна;

5 - формируемый плакирующий слой.

внутренним диаметром 160 мм, в которую засыпается шлак и помещается расходуемый электрод из коррозионностойкой стали. При включении тока формируется жидкая шлаковая ванна, и начинается процесс ЭШП электрода с подплавлением стенок гильзы, перемешиванием сталей основного и плакирующего слоя и формированием качественного соединения слоев. В результате проведенной работы в ЗАО «Красный Октябрь» разработана технология и организовано промышленное производство биметаллических •грубных заготовок марки 20+08X13 диаметром 200-350 мм длиной 700-1200 мм при диаметре наплавленного слоя 100-165 мм.

Из биметаллических заготовок, полученных методом ЭШН по описанным вариантам, возможно изготовление различных листовых и трубных биметаллов. В зависимости от размерного и марочного сортамента их производство осуществляли по различным схемам кооперации. На рис.3 приведена структура производства опытных или промышленных партий биметаллического листового проката толщиной от 0,8 до 60 мм различных марок, произведенного в данной работе, с указанием заводов - участников коопераций и разработанной нормативно-технической документации.

На рис.4 приведена структура производства биметаллических сварных и бесшовных труб с использованием метода ЭШН с указанием заводов -участников кооперации, сортамента и разработанной НТД.

Химический состав, структура и свойства переходной -юны биметалла

Если структура и свойства основного и плакирующего слоев определяются в основном марками соответствующих сталей и режимами термической обработки, то состав, структура и свойства переходной зоны, включающей приграничные зоны плакирующего и основного слоев и границу соединения, зависят и от состава сталей, входящих в композицию, и от технологических режимов ЭШН, и от диффузионных процессов при

Бнме! ал лнческая la готовка

Горяч« катаный подкат

ОАО «Северсталь»

Установка наклонной Ш1Н т рехслойный сляб (250-350)х(1000-|700)х(40«0-5000) ми Толщина наплавленного слоя 30-70 мм на сторону

Г'

ОАО «Северсталь»

Установка наклонной ЭШН Двухслойный сляб (220-330)х(1000-1700)х(4000-5000) им Толщина наплавленного слоя 30-70 мм

Г ЗАО «Крашым Омябрь»

I Печи ЭШП(ВЭШН) Двухслойный ели ГОК размером 530x650x2300 мм Толщина наплавленного елея _ 90-120 мм

ОАО «Северсталь» Стан 2 ООО Рулоны (2-4)х(1100-1400) «м Толщина плакирующего слоя 0,25-0,50 им не ____сторону_

ОАО «Северсталь» Стан 2000, черновая группа (180-230)х(1000-1700)х(2000-2500) мм Толщина плакирующего слоя 12-50 мм

ЗАО «Красный Октябрь» Блюминг (стан 1150) (180-240)х(600-640)х( 1250*1400) мм Толщина плакирующего слоя 3050 мм

"Г

Готовая продук ция &АО «Северсталь» Стан 2000 Горячекатаные трехслойные полосы в рулонах (2-12)х(900- 1600) мм или трехслойные листы {2-12)х(900-1600)х(2000- 6000) мм Толщина слоя 0,15-1,00 мм на сторону ОАО «Мечел» С1ан1700 Холоднокатаный прокат в рулонах (0,8-1,5)х( 1000-1300) мм Толщина слоя 0,050,10 мм на сторону ОАО «Мечел» Стан 1700 Холоднокатаный прокат в листах (0,8-2,0)х (1000-1250)х(2000- 4000) мм Толщина слоя не менее 0,10 мм на сторону "ОАО «Северсталь» Стан 2000 Горячекатаные двухслойные полосы в рулонах (2-12)х(900-1600) мм или двухслойные листы (2-12)х(900-1600)х(2000-6000) мм Толщина слоя 0,15-1,00 мм ОАО «Северсталь» Стан 2800 Двухслойный лист (8-60)х(1000-2300)х(4000- 11000) мм Толщина слоя 0,7-6,0 мм ЗАО «Красный Октябрь» Стан 2000 Двухслойный лист (8-32)х( 1000-1J00)x(400ft-6000) мм Толщина слоя 2,0-4,0 мм

ТУ ГОСТ ТУ 14-1-5259-94 ТУ 14-1-5264-94 ТУ 14-1-5257-94 ТУ 14-1-5259-94 ГОСТ 10885 ГОСТ 10885

Марки стали 08Х18Н10+10+08Х18Н10, 12Х18Н9+10+ 12Х18Н9, 08Х18ФБ+10-4)8X18ФБ, 08Х18Н10+08Ю+08Х18НЮ 12Х18Н9+08Ю^ 12Х18Н9, 08 X18ФБ+08Ю+08Х18ФБ 08Х18Н10+08Ю+ 08Х18Н10, 08Х18ФБ+08Ю-08Х18ФБ 08Х18Н10+10(08Ю) +08X18Н10, |2Х18Н9+10(08Ю) + 12Х18Н9, 08Х18ФБ+10(08Ю) Т-08Х18ФБ Ст10+08Х18Н10, Сг10+ 12Х18Н9, Ст1(Н-08Х18ФБ, 08Ю+08Х18Н10, 08Ю+ 12Х18Н9, 08Ю+08Х18ФБ 09Г2С+08Х13 09Г2С-Ч2Х18Н10Б 12ХМ+08Х13 12ХМ+12Х18Н10Б Ст3сп+08Х13 СтЗсп+12Х18Н10Б 09Г2С+08Х13 09Г2С+12Х18Н10Б I2XM+08XI3 12ХМ-12Х18НЮБ Ст3сп+08Х13 СтЗсп+12Х!8Н10Б

Рис.3 Структура производства биметаллического листового прокат

Биметал пнческяя заготовка

ОАО '-Северсталь» Установка накманной )ШН Трехслойные сля6ы(220-330)х( 1000-1700)х(4000-5000)мм

Толщина наплавленного слоя 0.15-1.00 мм на с горону

Сварные I |пГп.

ОАО «Сснерс1а.|ь» Установка наклонной -)ШН Двухслойные слябы(220-330)х(1000-1700)х(4000-5000>мм

I олщина наплавленного слоя 0,15-! .00 мм

Бесшовные |р\бы

ЗАО «Красный Ок1яб[>|.»

Печи ЭШП (ВЯ11Н) Двухслойная <аготовка диаметром 200-350 мм длиной 700-1200мм ТУ 14-132-205-2000 (межзаводские) Диаметр наплавленного слоя 100165 мм

Подкат (штрипс) Трехслойный прокат в рулонах толщиной (2-12)х(500-1700) чм ТУ 14-1-5297-95 Толщина наплавленного слоя 0,15-1,00 мм на сторону Двухслойный прокат в рулонах толщиной (2-12)х(500-1700) мм ТУ 14-1-5297-95 Толщина наплавленного слоя 0,15-1,00 мм

■ 1

Готовая продукция

ОАО «Выксунский метзавод»

ТЭСЦ-5, ТЭСЦ-3 Сварные ТВЧ прямошовные трехслойные трубы 014-426)х(4-10) мм Толщина наплавленного слоя

0,15-1,00 мм на сторону ТУ 1104-138000-057578480001-96

08414Ф+08ГБЮ+08Х14Ф, 08Х14МФ+08ГБЮ+08Х14МФ 08Х18ННН08ГБЮ+08Х18Н10

ОАО «Волжский трубный завод» Электросварные

трехслойные спиральношовные трубы (530-1220)х(4-10) мм Толщина наплавленного слоя 0,15-1,00 мм на сторону ТУ 14-156-54-2005

ОАО «Выксунский

метзавод» ТЭСЦ-5, ТЭСЦ-3 Сварные ТВЧ прямошовные двухслойные трубы (114-426)х(4-10) мм

Толщина наплавленного слоя 0,15-1,00 мм ТУ 1104-13800005757848-0001-96

08Х14Ф+08ГБЮ, 08Х14МФ+08ГБЮ, 08X18Н10+08ГБЮ

ОАО «Волжский трубный завод» Электросварные

трехслойные спиральношовные трубы (530-1220)х(4-10) мм Толщина наплавленного слоя

0,15-1,00 мм ТУ 14-156-54-2005

ОАО «Волжский трубный завод» ТПЦ-2 (пресс) Бесшовные трубы (159-245)х(6-28) мм Толщина наплавленного слоя 1,03,0 мм ТУ 14-1-5392-2000

20(10Г2,09Г2С)+ 08Х13(08Х18Н10, 08Х18Н10Т)

Рис.4. Структура производства биметаллических труб с использованием метода ЭШН

горячей прокатке и термической обработке, и от уровня внутренних напряжений.

В главе 3 определены условия качественного соединения слоев в биметалле при ЭШН с учетом последующих переделов. Проведены исследования переходной зоны биметаллических заготовок и листов различного сортамента, влияния на ее формирование различных факторов, определены условия совместимости марок сталей основного и плакирующего слоев, обеспечивающие качественное формирование переходной зоны, даны рекомендации по оптимальным технологическим параметрам производства.

Основным условием получения качественного соединения является оптимизация технологии ЭШН, которая должна обеспечить определенную гарантированную глубину противления основного слоя. Слишком большая глубина противления снижает содержание основных легирующих элементов в плакирующем слое из-за перемешивания со сталью основы. Малая глубина противления не обеспечивает качество соединения слоев. Экспериментально при получении опытных партий двухслойных заготовок и листов установлено, что глубину противления основного слоя следует поддерживать при наклонной ЭШН в интервале 5-10 мм, при вертикальной ЭШН -15-25 мм. Равномерность глубины проплавления то длине и ширине заготовки достигается оптимизацией режимов ЭШН, формы слябов, конструкции электродов, а при наличии в стали элементов, переходящих в шпак, - изменением подводимой мощности по ходу плавки.

Для вертикальной ЭШН влияние технологических параметров на глубину и равномерность проплавления проводили на заводе «Красный Октябрь» на биметалле 09Г2С+08Х13 в несколько этапов с постепенным уменьшением числа и интервалов варьирования основных параметров: мощности, тока, напряжения, электросопротивления шлаковой ванны и скорости подачи электрода. Установлено, что достаточно поддерживать

автоматически постоянные значения электросопротивления шлаковой ванны Ишл, и скорости подачи электрода V (в кг/мин); найдены их оптимальные значения. При этом регулируется количество тепла в шлаковой ванне, которое в каждый момент наплавки зависит от подводимой мощности и теплоотвода (степени разогрева сляба и шлаковой ванны). При неизменной мощности глубина проплавления в процессе наплавки нарастает. Для постоянства тепла, подводимого в шлаковую ванну, автоматика снижает подводимую мощность по ходу наплавки, обеспечивая постоянные значения Яш, и V в течение всего процесса и требуемую глубину проплавления основного слоя на уровне 10-25 мм. Превышение оптимальных значений Т1,т, и V приводит к увеличению глубины проплавления.

При наклонной ЭШН особенностью является перемещение сляба и кристаллизатора относительно друг друга. Как и при вертикальной ЭИШ глубину проплавления основного слоя определяют электросопротивление шлаковой ванны II и скорость наплавки V. Однако влияние скорости наплавки, связанной со скоростью движения сляба, неоднозначно. Для повышения скорости наплавки увеличивают подводимую мощность, но при этом увеличивается скорость движения сляба, уменьшается время его контакта со шлаковой ванной, в течение которого прогревается наплавляемая часть сляба, а значит, повышается отвод тепла.

Поэтому для каждого сочетания основного (09Г2С, 20, 12ХМ и др.) и плакирующего (12Х18Н10Б, 08X13 и др.) слоев находили оптимальное соотношение Я и V, соблюдение которого обеспечивало требуемую глубину проплавления основного слоя (в зависимости от теплоемкости и теплопроводности сталей основного и плакирующего слоев и от толщины наплавляемого слоя).

Когда в стали электродов присутствуют титан и алюминий в количестве более 0,01%, способные переходить в шлак и изменять его свойства по ходу наплавки, найденные оптимальные режимы относятся к

первой стадии наплавки, когда шлак еще не успел изменить свои свойства. Если далее режим наплавки неизменный, начнется перегрев шлаковой ванны, увеличение глубины проплавления, снижение содержания легирующих элементов в наплавленном слое. В стали 12Х18Н10Б, содержащей титан и алюминий в количестве около 0,05% каждого, от начала к концу наплавки содержание хрома снизилось от 18,4-18,8% до 14,8%, никеля - от 10,1% до 8,0%. Потребовался переход на наплавку со сбросом электросопротивления в 3 стадии, чтобы на всех стадиях получить требуемый химический состав.

В разработанной технологии вертикальной ЭШН трубных заготовок также автоматически поддерживаются постоянными электросопротивление шлаковой ванны и скорость плавления электрода, а подводимая мощность в процессе наплавки сбрасывается. Для заданной геометрии и марок сталей найдены их оптимальные значения.

Таким образом, из анализа и экспериментального исследования теплофизических процессов в шлаковой ванне, определены регулируемые технологические параметры ЭШН, их оптимальные значения, обеспечивающие требуемую глубину проплавления и высокое качество соединения слоев в биметаллической заготовке.

Химический состав, структура и свойства переходной зоны зависят от марок стали основного и плакирующего слоев, температурно-времениых параметров ЭШН, горячей прокатки и термической обработки.

В коррозионностойких биметаллах в наибольшей степени выражена диффузия углерода из основного слоя в плакирующий из-за разности в значениях термодинамической активности, а при высоких температурах термической обработки и диффузия элементов замещения из плакирующего слоя в основной. Это существенно изменяет и химический состав и микроструктуру переходной зоны, в том числе с появлением

неблагоприятных составляющих с высокой твердостью и хрупкое 1ью, которые могут отрицательно повлиять на качество соединения слоев.

В биметаллических заготовках и листах исследовали изменения химического состава, микроструктуры и микротвердости при переходе основного слоя к плакирующему. Химический состав определяли спектральным анализом (в отдельных точках или непрерывно по толщине листа на микрорентгеноспектральном анализаторе «Камека»). Структуру и свойства исследовали на биметаллических образцах при заданной толщине наплавленного слоя 30 мм (наплавленная заготовка стань 10+08X18Н10 получена на установке наклонной ЭШН в ОАО «Северсталь»)

Наплавляемый слой по ширине заготовки имеет волнообразную поверхность раздела с основным слоем. Толщина слоя в среднем 45 мм под электродами (ПЭ) больше, чем между электродами (МЭ) - 30 мм.

Микроструктура плакирующего слоя стали 08X18Н10 - аустеиит с мартенситом. Переходная зона со стороны плакирующего слоя состоит из полосы мартенсита с карбидами шириной 40-100 мкм. В зоне шириной 60 мкм (ПЭ) и 100 мкм (МЭ) содержание хрома и никеля изменяется (рис.5а).

Пик микротвердости -550 кг/мм2 наблюдается в зоне с мартенситной структурой (там, где хрома и никеля недостаточно для формирования аустенитной структуры). Со стороны основного слоя в зоне шириной около 200-300 мкм наблюдается обезуглероживание с участками чистого феррита. Таким образом, уже при получении биметаллической заготовки методом ЭШН происходят интенсивные диффузионные процессы, приводящие к обезуглероживанию основного слоя и науглероживанию плакирующего слоя. Образование полосы мартенсита с карбидами связано и с переменным содержанием основных легирующих элементов - хрома и никеля в переходной зоне, и с повышенным содержанием углерода из-за диффузионных процессов.

Расстояние от границы соединения слоев, г, мкм

Рис.5. Распределение хрома, никеля (а) и микротвердость (б) в переходной зоне биметаллической заготовки СтЗ+Х18Н10 (ЭШН)

Рис.6. Содержание хрома (1) и микротвердость (2) по толщине двухслойного листа 20 мм марки 09Г2С-+ 08X13 (Ткп-1030°С, закалка 920°С, отпуск 740°С.

Зч)

В макро- и микроструктуре биметаллических заготовок других марок и размеров найдены аналогичные зоны перехода от основного слоя к плакирующему: обезуглероживание в основном слое, мартенсигная полоска, иногда с карбидами в плакирующем слое, зоны переменного состава. Размеры зон зависят от марки плакирующего слоя, а также от геометрии слоев, режимов ЭШН и последующего охлаждения. При наплавке хромоникелевых коррозионностойких сталей размер зон примерно в 1,5-2 раза меньше, чем при наплавке хромистых сталей (эта разница сохраняется и в листах). Вероятно, никель, повышая термодинамическую активность углерода, уменьшает его диффузию в плакирующий слой.

При горячей прокатке размеры всех рассмотренных зон уменьшаются в среднем пропорционально обжатию. Диффузия в процессе горячей прокатки влияет на структуру переходной зоны незначительно. Но из-за быстрого охлаждения в переходной зоне возможно образование мартенситных участков с повышенной твердостью и хрупкостью. Для отпуска мартенсита, как правило, требуется термическая обработка.

Изменения в процессе горячей прокатки и термообработки химического состава, структуры и свойств переходной зоны биметалла, полученного методом ЭШН, исследованы на двухслойных листах толщиной 70 мм марки 12ХМ+08Х18Н10Б (производство ОАО «Северсталь» - ОАО «Ижорские заводы»), трехслойных листах толщиной 0,8-1,5 мм марок 08Х18Н10+08Ю+08Х18Н10 и 08Х18ФБ+08Ю+08Х18ФБ (производство ОАО «Северсталь» - ОАО «МЕЧТШ») после термообработки, двухслойных листах толщиной 20 мм марки 09Г2С+08Х13 из биметаллических слитков толщиной 575-590 мм, произведенных методом вертикальной ЭШН на заводе «Красный Октябрь» - после горячей прокатки, после закалки с отпуском и после одного отпуска.

В качестве примера на рис. 6 представлены микротвердость и содержание хрома по толщине двухслойного листа толщиной 20 мм марки

09Г2С+08Х13 (температура конца прокатки 1030°С, закалка с 920°С, отпуск 740°С). Обезуглероженная зона со стороны основного слоя достигает 550 мкм. Диффузия углерода из основного слоя в плакирующий привела к существенному обезуглероживанию, образованию зоны с чисто ферритной структурой, причем в этой зоне размер ферритных зерен увеличивается с расстоянием от границы раздела. Возможно, диффузия хрома из плакирующего слоя в основной уменьшает обезуглероживание приграничных участков основного слоя, а присутствие карбидов препятствует росту зерен. После отпуска в структуре отсутствует мартенсит с повышенной микротвердостью. Максимум микротвердости получен на участке со структурой отпущенного мартенсита - до 260 кг/мм2, с удалением от границы раздела микротвердость плакирующего слоя снижается до 220230 кг/мм2. Наличие обезуглероженной зоны крупнозернистого феррита, которое может привести к снижению механических свойств основного слоя, свидетельствует о целесообразности оптимизировать режим термической обработки, в частности, для подавления диффузионных процессов.

Абсолютные размеры обезуглероженной зоны основного слоя и науглероженной зоны плакирующего слоя в двухслойных листах зависят от марок стали, от геометрии основного и плакирующего слоев, режимов ЭШН, последующего охлаждения, горячей прокатки и термической обработки. Во всех случаях диффузия углерода из основного слоя в плакирующий при температурах выше 600°С повышает неоднородность структуры и свойств переходной зоны. Поэтому рекомендуется длительное пребывание листов при температурах выше 600°С исключать.

Основным критерием совместимости марок основного и плакирующего слоев следует считать возможность предупреждения в переходной зоне неблагоприятных структурных составляющих или снижения их отрицательного влияния на свойства. Для рассматриваемых марок основного и плакирующего слоев полоску мартенсита в переходной

зоне биметаллической заготовки следует считать неизбежной и без других неблагоприятных структурных составляющих (например, интерметаллидов) допустимой (из-за возможности уменьшения ее толщшгы при прокатке и отпуска при термообработке), а указанные марки стали: 20, 09Г2С, 12ХМ в качестве основного слоя и коррозионностойкие стали 08X13, 08Х18Н10 и 08Х18Н10Б в качестве плакирующего слоя совместимыми для получения биметалла методом ЭШН.

Другим критерием совместимости марок основного и плакирующего слоев является возможность предупреждения внутренних напряжений из-за разницы в термических коэффициентах линейного расширения (ТКЛР), влияющих на качество соединения слоев. У двухслойных сталей с плакирующим слоем из стали 08X13 возможный уровень напряжений ниже (из-за сравнительно близких значений ТКЛР слоев), чем при плакирующем слое из хромоникелевых сталей типа 08Х18Н10Б (для них значения ТКЛР в 1,5 выше, чем для основного слоя). Поэтому вероятность возникновения в последнем случае расслоений при наличии хрупких мартенситных и карбидных прослоек значительно выше. Для предупреждения этого оптимизируются в зависимости от толщины биметалла скорости охлаждения после наплавки и прокатки (не слишком большие, чтобы прошел отпуск мартенсита; и не слишком малые, чтобы избежать науглероживания плакирующего слоя из-за диффузии).

Существенное влияние на качество соединения слоев внутренних напряжений, возникающих при нагреве двухслойных слябов толщиной 430475 мм под прокатку на стане «5000», было выявлено при производстве промышленной партии двухслойных листов марки 12ХМ+08Х18Н10Б толщиной 70-110 мм. Сравнивались два режима нагрева. При температуре посада в печь 800°С, выдержке при температуре 800°С - 2 часа, нагреве и выдержке при температуре 1200°С - 5-7 часов ультразвуковой контроль (УЗК) листов выявил вблизи границы слоев несплошности

(преимущественно, в центре листов), а металлографическое исследование дефектных участков показало, что несплошности находятся в переходной зоне, в участках с мартенситом или карбидами. Изменение режима: температура при посадке не более 600-650°С, выдержка 3-4 часа, дальнейший нагрев со скоростью не более 80-100°С/час, уменьшило перепад температур по сечению сляба и внутренние напряжения. Снижение температуры посада слябов, увеличение длительности выдержки при температуре посада, а также уменьшение скорости дальнейшего подъёма температуры обеспечило более равномерный нагрев. В результате листы не имели дефектов по УЗК.

При прокатке двухслойных заготовок меньшей толщины с плакирующим слоем из хромоникелевой стали и заготовок всех толщин с плакирующим слоем из хромистой стали расслоений не возникало.

При увеличении толщины биметаллических заготовок и листов и разницы в ТКЛР слоев для обеспечения высокого качества соединения следует предусмотреть замедленные и равномерные нагрев и охлаждение.

Проведенный анализ подтверждает совместимость исследованных марок основного и плакирующего слоев для получения высококачественного биметалла с использованием метода ЭШН. При найденных условиях, отмеченных выше, можно обеспечить качество соединения слоев, избежав присутствия в переходной зоне неблагоприятных структурных составляющих или возникновения высоких внутренних напряжений.

Особенности формирования химического состава, микроструктуры и свойств плакирующего слоя, обеспечение его коррозионной стойкости и качественной поверхности

Для обеспечения коррозионной стойкости плакирующий слой должен по химическому составу соответствовать заданной марке стали. Для

разработки требований к расходуемым электродам, обеспечивающих заданный химический состав плакирующего слоя, потребовались исследования перемешивания сталей основного и плакирующего слоев при наплавке, а также взаимодействия некоторых элементов со шлаком.

При отработке технологии наклонной ЭШН в ОАО «Северсталь» для композиции 08Х14Ф+08ГБЮ+08Х14Ф исследовали изменения химического состава коррозионностойкой стали в шести трехслойных заготовках размерами 300x1200x5000 мм (табл. 1). Химический состав мало изменяется по ширине полосы, но меняется в процессе наплавки по длине каждого сляба и существенно отличается для различных слябов. Для анализа использовали усредненный химический состав плакирующего слоя на первой стадии наплавки (1000 мм от начала наплавки) и на второй стадии (1000 мм от конца при общей длине наплавленного слоя около 4500 мм).

Таблица 1

Усредненный химический состав исходных компонентов и наплавленного слоя

С 81 Мп Р в Сг № Си V А1 И

Электрод 08X14Ф 0,04 0,27 0,65 0,026 0,005 14,8 0,15 0,05 0,29 0,58 0,06

Основной слой 0,08 0,30 1,26 0,016 0,010 0,30 0,30 0,50 - 0,04 -

Напл. слой на I стадии 0,025 0,52 0,74 0,020 0,003 12,3 0,14 0,084 0,246 0,10 <0,001

Наш слой на II стадии 0,027 0,43 0,82 0,018 0,003 10,4 0,13 0,078 0,221 0,05 <0,001

Ожидаемое содержание элемента в наплавленном слое можно оценить по уравнению:

Сн=НСэ±ЬСо_дсУ(1)

н+ь

где Н - размер полости между слябом и кристаллизатором, И - глубина проплавления основного слоя, Сн, Сэ, Со - содержание элементов в наплавленном слое, электроде и слябе основного слоя соответственно, ДСУ -угар за счет окисления элемента в процессе ЭШН. Каждой глубине

противления соответствует определенное значение ЛСУ. Первый член в (1) характеризует результат перемешивания сталей.

При фиксированном режиме наплавки можно считать значения Н,Сэ, Сн и Со постоянными и при использовании уравнения (1) и измеренных значений Сн для марганца и хрома рассчитать фактическую глубину противления:

р Мп_р Мп ГСг-ГнСг

н—м—^^¿Ь^Н ^ С „ Сн^-Со*1" СнСг - Со (2)

Для I стадии наплавки значения фактической средней глубины противления оказались в интервале И=5,2+6,25 мм Этим значениям глубины проплавения соответствует максимально возможный угар хрома 0,36% и марганца 0,02%. Для II стадии наплавки Ь= 11,6+13,1 мм, максимально возможный угар хрома 0,36%, марганца 0,015%.

Таким образом, в процессе ЭШН изменение хрома и марганца за счет угара на порядок меньше, чем за счет перемешивания со сталью основного слоя, и основной причиной изменения их содержания в наплавленном слое является разбавление коррозиотюстойкой стали сталью основного слоя.

Увеличение глубины противления в процессе наплавки объясняется изменением состава и свойств шлака из-за окисления и перехода в шлак титана и алюминия, содержание которых в наплавленном слое снижается (см. табл. 1). Следует отметить рост содержания кремния в процессе наплавки по сравнению с исходными электродами, особенно на начальных стадиях, что связано с восстановлением его алюминием и титаном из шлака.

В главе 4 приведены результаты исследований изменения химического состава металла и шлака по ходу плавки и рассмотрены процессы обмена между жидким металлом и шлаком, изменяющие содержание в металле А1, "Л, 81, Б и кислорода. Снижение содержания кислорода и серы при ЭШН приводит к повышению коррозионной стойкости плакирующего слоя.

Переход алюминия и титана в шлак, помимо обеднения указанными элементами коррозионностойкой стали, меняет свойства шлака и приводит к увеличению глубины проплавления. Поэтому содержание А1 и И в расходуемых электродах должно быть минимальным (не более 0,01%). Для обеспечения стойкости плакирующего слоя из стали типа 08X18Н10 против межкристаллитной коррозии сталь следует стабилизировать не титаном, а ниобием. Содержание остальных легирующих элементов при ЭШН меняется, главным образом, из-за перемешивания со сталью основного слоя. Предложены формулы для расчета химического состава расходуемых электродов применительно к наклонной и вертикальной ЭШН. Использование электродов из стали с химическим составом, соответствующим указанным формулам, позволяет получить требуемые химический состав и коррозионную стойкость наплавленного слоя.

Помимо химического состава наплавленного слоя, важна его структура уже на стадии получения биметаллической заготовки и горячей прокатки.

Макроструктуру наплавленного слоя заданной толщиной 30 мм исследовали на образцах, вырезанных из заготовок сталь 10+08X18Н10, наплавленной на устаповке ЭШН ОАО «Северсталь». Столбчатые кристаллы растут от основного слоя и от водоохлаждаемого кристаллизатора и стыкуются в плоскости, параллельной поверхности и отстоящей от нее на 16-17 мм. Микроструктура представляет собой аустенит с мартенситом. По данным микрорентгеноспектрального анализа в осях дендритов содержание хрома и никеля минимальное (15 и 7,5%, соответственно) по сравнению с межосными участками (19-22 и 8-9,5%, соответственно).

Существенная ликвационная неоднородность литой структуры наплавленного слоя есть и у других марок сталей: как в макромасшгабах - по толщине и ширине слоя, так и в отдельных микрообластях. Это свидетельствуют о необходимости устранения последствий ликвационной

неоднородности в процессе горячей деформации. От уровня проработки литой структуры при горячей деформации во многом зависят механические свойства, коррозионная стойкость и качество поверхности готовых листов.

Однородная микроструктура и высокая пластичность плакирующего слоя была получена при прокатке биметаллических заготовок на лист с высокими степенями обжатия - не менее 80% (вытяжка - не менее 5). Проблемы возникли при получении двухслойных листов марки 12ХМ+08Х18Н10Б толщиной 45-50 мм из исходных двухслойных слябов толщиной 200 мм (метод наклонной ЭШН), вытяжка при горячей прокатке составила 4,0-4,4 (суммарное обжатие 75-77%), при общей продолжительности нагрева под прокатку 4,5 часа (температура 1250°С). Часть полученных листов, особенно в толщине 50 мм, не выдержала испытаний на изгиб плакирующим слоем наружу. Обжатия 75-77% еще не гарантируют равномерной структуры и удовлетворительной пластичности. В микроструктуре отмечена значительная разнозернистость, присутствуют крупные зерна (номер 5 по ГОСТ 5639). Для повышения пластичности потребовалась дополнительная термическая обработка. В то же время, при прокатке двухслойных заготовок, полученных методом наклонной ЭШН, на листы толщиной 110 мм с той же степенью обжатия 76% (вытяжка 4,3) после нагрева в течение 20 часов, все листы выдержали испытания на изгиб плакирующим слоем наружу. Хотя аустенитное зерно также неоднородное, более длительный нагрев заготовок под прокатку оказался для наплавленного слоя гомогенизирующим отжигом, благодаря выравниванию его химического состава и микроструктуры.

Таким образом, для обеспечения равномерной микроструктуры и высокой пластичности плакирующего слоя необходимы обжатия при горячей прокатке не менее 80%, а при их невозможности -гомогенизирующий отжиг биметаллической заготовки или дополнительная

термообработка листов.

ПС НАЦИОНАЛЬНАЯ

ВНБЛИОТЕКА СПегсрбург

Исходя из необходимости обеспечения качественной поверхности, следует учитывать, что при кристаллизации наплавленного слоя существует вероятность возникновения горячих трещин, которая определяется, в первую очередь, его химическим составом. При прокатке с большими степенями обжатия возможно образование дефектов «раскатанная трещина», распространенных на значительную глубину плакирующего слоя. Это снижает его механические свойства и коррозионную стойкость, а также ухудшает внешний вид изделия.

Проведен анализ причин и путей предупреждения раскатанных трещин на поверхности проката из стали марки 08X18Н10+10+08X18Н10 конечной толщиной 2,5 мм. Для характеристики качества поверхности трехслойные листы условно разделили на 4 категории. Каждую партию проката оценивали, используя не менее пяти карт размерами 2,5x150x250 мм. В первой категории качества после травления дефекты поверхности не были обнаружены; во второй - листы имели локальные единичные дефекты на некоторых из пяти карт; в третьей - от одного до пяти дефектов на каждой карте, в четвертой - более пяти дефектов на каждой карте. Для всех исследованных вариантов определяли химический состав плакирующего слоя и находили отношение Сгжа/№)КВ для эквивалентного содержания хрома Сг1И>=%СН-1,37%Мо+1,5%81+2%№>+3%Т1 и никеля

№Экв^/о№+0,31%Мп+22%С+14,2%Ы+%Си.

Из рис. 7 видно, что качество поверхности существенно зависит от отношения Сгзкц/Мгда. Для предупреждения возникновения кристаллизационных трещин и, как следствие, поверхностных дефектов на трехслойных листах необходимо, чтобы значение Сьи/Льи, для стали наплавленного слоя составляло не менее 1,5, а для стали расходуемых электродов - не менее 1,6. Это связано с тем, что при Сг^/М^ < 1,5 кристаллизация нержавеющей стали аустенитного класса начинается с образования первичногб Щсу'ён^й. При этом велика склонность к

Сс^а/Кма

1,5

'А &

12

Рис.7. Диаграмма качества поверхности трехслойных листов

- 1 1

1 1 1

/ ж ш ш

Хатегаам/яаюства

появлению горячих трещин вследствие значительной усадки при затвердевании и ликвации серы и фосфора из-за их низкой растворимости в аустените. При Сгэи/№э1(в > 1,5 при кристаллизации образуется несколько процентов 5- феррита, что снижает усадку и ликвацию. Слишком высокие значения Сг,К1)/Ы1Э1СВ (более 1,90-1,95) могут привести к повышенному (более 20%) содержанию в структуре 5-феррита, что влияет отрицательно на технологическую пластичность и качество поверхности.

Другим видом дефектов поверхности плакирующего слоя являются прокатные плены, которые образуются в процессе горячей прокатки при недостаточной технологической пластичности наплавленного слоя, в основном из хромоникелевых сталей аустенитного класса. Потребовалось исследование технологической пластичности наплавленного слоя для оптимизации химического состава и параметров горячей прокатки с целью обеспечения высокого качества поверхности.

На установке Мбй-оп 8031 при температурах 900-1200°С определяли относительное удлинение 8 и относительное сужение \\> литой нержавеющей стали типа 08X18Н10 шести плавок с различным содержанием Сг, Мп, В и № при скорости деформации 1 и 7 с"1, (как в клетях черновой группы стана «2000» ОАО «Северсталь»), В литой стали с пониженным содержанием марганца (в исследованных плавках до 0,57%) установлено снижение характеристик горячей пластичности в интервале температур 1050-1100°С. В то же время пластичность стали с содержанием Мп более 1% монотонно возрастает с повышением температуры. Влияние на горячую пластичность изменения содержания хрома от 15,8 до 20,5%, никеля от 8,9 до 10,8%, а также отношения Сгэкв/№Э|Ш от 1,49 до 1,91 несущественно. Бор в количестве 0,002-0,003% отрицательно повлиял на горячую пластичность.

Повысить горячую пластичность наплавленного слоя возможно также рафинированием стали от кислорода, что подтверждено в промышленных условиях при производстве двухслойных листов марки 12ХМ+08Х18Н10Б

толщиной 45-50 мм и марки 09Г2С408Х18Н10Б толщиной 22-30 мм в ЛПЦ-1 ОАО «Северсталь». Расходуемые электроды (варианты 1 и 2) различались содержанием марганца - 1,25 и 1,90%, и алюминия - 0,01 и 0,07%, соответственно. Оба варианта отличались очень высоким содержанием кислорода - 0,03%. После ЭШН содержание марганца в сталях вариантов 1 и 2 в наплавленном слое оказалось 1,17 и 1,51%, а содержание кислорода 0,020,10% (очень высокое и неравномерное по ширине сляба варианта 1) и 0,005%, соответственно. Вероятно, алюминий в стали варианта 2 обеспечил раскисление в процессе наплавки. Для наплавленного слоя варианта 2 относительное удлинение при горячих испытаниях составило 33-40%, а для варианта 1 значительно ниже - от 23 до 37% и существенно зависело от температуры: минимум при 1050°С (23-28%), при температурах 950-1025°С и 1075-1100°С выше - до 37%. Микроструктурные исследования образцов после горячих испытаний показали, что в большинстве случаев разрушение начинается по а-фазе. Повышенное содержание а-фазы является одной из причин снижения горячей пластичности. Кроме того, понижение относительного удлинения отмечено в участках с повышенным содержанием кислорода - 0,03% и выше. Вероятно, вблизи 1050°С из-за существенного снижения растворимости азота и углерода, а также серы в феррите выделение мелкодисперсных карбонитридов или сульфидов снижает пластичность. Было рекомендовано избегать обжатий двухслойных раскатов при температурах около 1050°С (подстуживать раскат в интервале температур 1060-1030°С). После такой корректировки режимов прокатки количество грубых дефектов на поверхности плакирующего слоя при неблагоприятном химическом составе значительно сократилось, а при оптимальном химическом составе они были полностью исключены.

Таким образом, для получения качественной поверхности двухслойных листов сталь наплавленного слоя должна иметь отношение хромового эквивалента к никелевому в пределах 1,5-1,9, повышенное

содержание марганца (> 1,0-1,5%), содержание кислорода не более 0,005%. Кроме того, должны соблюдаться представленные выше температурные и деформационные параметры горячей прокатки.

Важным резервом повышения чистоты по примесям, качества поверхности и коррозионной стойкости плакирующего слоя является оптимизация состава шлака, особенно при наклонной ЭШН в подвижном кристаллизаторе, где используются высокоосновные многокомпонентные флюсы системы Са0-СаР2-8Ю2-А1203-Р^0.

При исследовании свойств шлаков и их влияния на свойства наплавленного слоя определяли химический состав пшака, температуру кристаллизации, температурную зависимость вязкости шлака, а также исследовали структуру шлаковой корочки, формирующей поверхность в процессе наплавки. Итервал хемператур ДТ2, соответствующий изменению вязкости шлака от 0,01 до 2 пуаз, характеризует, насколько шлак «длинный», т.е. насколько постепенно изменяется его вязкость при изменении температуры.

Состав шлака, в первую очередь, его основность В

_ 0,01 ЪСаО + 0,015М%Р + 0,006СаГ2 + ШЦ_Ма20 + К2Р) + 0,ОР7(МиО + РчО) 0,0 Ш70, + 0,005{А120, + ТЮ2 + 2гОг)

существенно влияет на содержание кислорода и серы в наплавленном слое. Показано, что с повышением значения В от 1,5 до 2,6 содержание кислорода в наплавленном слое снижается от 0,007 до 0,005% и менее, серы - от 0,005-0,006 до 0,003% . То есть для обеспечения чистоты наплавленного слоя по примесям следует повышать основность шлака до значений В>2,6.

Для повышения качества поверхности при наплавке в подвижном кристаллизаторе необходимо использовать легкоплавкие, «длинные» и пластичные в твердом состоянии шлаки. Показано, что основным компонентом, влияющим на температуру кристаллизации шлака системы Са0-Сар2-8Ю2-А120з-М£0 является А1203. Температура кристаллизации

наплавленного металла должна более чем на 200°С превышать температуру кристаллизации шлака. При наплавке стали гипа Х18Ш0, имеющей температуру кристаллизации 1400-1430°С, содержание А1203 в шлаке исследованных составов не должно превышать 10%, что обеспечивает температуру кристаллизации шлака не более 1200°С.

Показано, что в конце каждой наплавки шлак становится более «коротким» - значение АТ2 уменьшается от 50-75°С до 25-30°С, при этом снижается качество поверхности наплавленного слоя. Установлено, что при пракгически неизменном среднем химическом составе шлака в конце наплавки изменяется его фазовый состав: уменьшается количество флюорита, увеличивается количество куспидина, а также магнезиальной шпинели. Это, вероятно, и приводит к уменьшению ДТ2. Шлак, образующийся из флюса АНФ-28, является более «коротким», чем шлак из флюса АНФ-29, что может быть связано с пониженным содержанием флюорита.

Таким образом, для получения высококачественных наплавленных слоев из коррозионностойкой стали при наклонной ЭШН следует иметь в многокомпонентных флюсах системы СаО-СаРг-БЮг- А1203-М§0 тииа АНФ-29 от 7 до 10% А1203, при основности шлака не менее 2,6.

Помимо обеспечения определенного химического состава плакирующего слоя, чистоты по примесям и неметаллическим включениям, высокого качества поверхности, проработки литой структуры, для получения требуемого комплекса механических свойств и коррозионной сюйкости плакирующего слоя важна конечная микроструктура плакирующего слоя, 1 формирующаяся в процессе термообработки.

Основными марками стали плакирующего слоя были стали 08Х18Н10Б * и 08X13. Для горячекатаных листов с плакирующим слоем из стали

08Х18Н10Б в основном использовали нормализацию при 900-950°С в проходных печах, а для холоднокатаных или тонких горячекатаных листов

толщиной не более 4 мм - закалку с 1000-1100°С. При этом структура плакирующего слоя была, преимущественно, аустенитной, все листы были стойкими против межкристаллитной коррозии и выдерживали испытания на изгиб. Однако стойкость против общей коррозии в сероводородсодержапщх нефтепромысловых средах у закаленных образцов выше, чем у нормализованных. То есть для некоторых условий эксплуатации оборудования из биметалла нормализация может не обеспечить требуемую коррозионную стойкость. Это потребует, например, легирования стали основного слоя, чтобы обеспечить повышение температуры термообработки без снижения механических свойств основного слоя.

При охлаждении на воздухе после горячей прокатки, а также после нормализации листов с плакирующим слоем из стали 08X13 в структуре кроме феррита образуется мартенсит, что приводит к неудовлетворительной пластичности плакирующего слоя. Образцы двухслойной стали не выдерживают испытаний на изгиб на угол 180° плакирующим слоем наружу. Доя распада мартенсита и обеспечения требуемой пластичности требуется отпуск при 680-800°С. При более низких температурах превращение может не произойти, выше 800°С в структуре появляется аустенит, который при охлаждении на воздухе вновь дает мартенсит. Поэтому для двухслойных листов с плакирующим слоем из стали 08X13 обязательной заключительной операцией термической обработки является отпуск при 680-800°С.

Таким образом, исследование формирования химического состава, микроструктуры и свойств плакирующего слоя биметалла, полученного методом ЭШН, на разных этапах технологического цикла позволило определить условия обеспечения требуемой коррозионной стойкости, качественной поверхности и высоких механических характеристик.

Закономерности формирования структуры и свойств основного слоя при горячей прокатке и термической обработке. Разработка оптимальных режимов термической обработки и нормализующей прокатки биметаллов различного сортамента.

В большинстве случаев задачей термической обработки биметаллов является достижение высоких механических свойств стали основного слоя. Основным нормативным документом, определяющим требования к механическим свойствам основного слоя разных марок отечественного биметалла, является ГОСТ 10885, допускающий уточнение требований указанием категории по ГОСТ 5520. Так, для стали 09Г2С требуются определенные значения предела текучести, временного сопротивления, относительного удлинения, ударной вязкости (температура испытаний определяется категорией), иногда значения предела текучести и временного сопротивления при повышенных температурах (400-500°С), изгиб на угол 180°. От плакирующего слоя требуется стойкость против межкристаллитной коррозии и достаточная пластичность при испытании на изгиб (угол 180°) плакирующим слоем наружу. Основным показателем качества соединения слоев является прочность сцепления, определяемая при испытаниях на срез плакирующего слоя (ГОСТ 10885). У некоторых потребителей есть дополнительные требования к биметаллу. В главе 5 приведены результаты исследований формирования структуры и свойств основного слоя биметалла при горячей прокатке и термической обработке, рекомендации по оптимальным режимам в зависимости от марки биметалла и возможностей прокатного и термического оборудования конкретных заводов для обеспечения требуемого комплекса свойств.

По стадийности термической обработки, которая во многом определяет ее экономичность, а также развитие диффузионных процессов, условно можно выделить термообработку с прокатного нагрева, одностадийную термическую обработку (нормализация или отпуск), и двухступенчатую: закалка (или нормализация) и отпуск.

В зависимости от марки стали, толщины листа и возможностей оборудования для значительной части листов с основным слоем из углеродистых (а иногда и из низколегированных) сталей и плакирующим слоем из стали аустенитного класса требуемые механические свойства обеспечиваются применением нормализации или термической обработки с прокатного нагрева. Ускоренное охлаждение после горячей прокатки предотвращает снижение коррозионной стойкости от выделения карбидов по границам зерен, повышает прочность и вязкость листов, измельчая структуру основного слоя, ограничивает диффузию в переходной зоне. Режимы термической обработки с прокатного нагрева различаются, главным образом, по температуре конца прокатки, по скоростям и температурным интервалам ускоренного охлаждения. На механические свойства может влиять и степень обжатия в последних проходах, воздействующая па рекристаллизацию.

При невозможности обеспечить требуемые свойства после термообработки с прокатного нагрева применяют дополнительную термическую обработку.

При разработке оптимальных режимов термической обработки двухслойных листов 09Г2С+08Х13 толщиной 20 мм на заводе «Красный Октябрь» рекомендовано легировать сталь 09Г2С титаном в количестве 0,020,04% и алюминием в количестве 0,015-0,035%. Это обеспечивает выделение частиц карбонитрида титана и нитрида алюминия в процессе горячей прокатки, что при рекристаллизации сдерживает рост зерна, а также вызывает карбонитридпое упрочнение. Была разработана промышленная технология нормализующей прокатки биметаллически?: листов на стане «2000» завода «Красный Октябрь» с целью исключить при термической обработке высокотемпературный нагрев биметаллических листов под закалку или нормализацию. Разработан режим прокатки с подстуживанием раскатов перед определенным пропуском для окончания горячей деформации при заданной температуре. Опробовано 3 варианта,

отличающихся режимом подстуживания раскатов в толщине 60 мм, что давало температуру конца прокатки: 1020°С (без подстуживания), 900°С (с подстуживанием до 930°С) и 860°С (с подстуживанием до 900°С). При этом обжатие в последних проходах (после подстуживания) составляло не менее 15%. Снижение температуры конца прокатки существенно повысило ударную вязкость. В результате средняя величина зерна в основном слое составляла 24 мкм, 15 мкм и 10 мкм соответственно. После нормализующей прокатки с низкой температурой ее окончания (860°С) все свойства основного слоя уже соответствуют требованиям ГОСТ 10885, и основной целью дальнейшей термической обработки в этом случае является повышение пластичности стали плакирующего слоя путем отпуска мартенсита.

Дилатометрическими исследованиями плакирующего слоя установлено, что имеющийся в структуре после горячей прокатки мартенсит при нагреве превращается в феррито-карбидную структуру в интервале температур 630-690°С. С целью обеспечить при низкой температуре окончания прокатки пластичность и основного и плакирующего слоев был опробован отпуск в трехкамерных печах при 710+10°С с выдержкой при этой температуре 0,5-6 ч и охлаждением на воздухе или с замедленным охлаждением (40°С/ч в течение 1 ч). Показано что увеличение выдержки при отпуске более 3 ч не приводит к улучшению свойств. Замедленное охлаждение дает некоторое повышение пластичности и ударной вязкости после механического старения, что связано с уменьшением содержания углерода в феррите. После отпуска все свойства биметалла соответствовали ГОСТ 10885. Структура стали основного слоя после отпуска — феррито-перлитная, плакирующего слоя - феррит с карбидами, обезуглероженная зона основного слоя значительно меньше, чем после закалки и отпуска — около 300 мкм вместо 500 мкм.

В ОАО «Северсталь» для листов марки 12ХМ +08Х18Н10Б толщиной 45 и 55 мм и марки 09Г2С+08Х18Н10Б толщиной 28 мм опробовали нормализацию с прокатного нагрева, заключающуюся в иодстуживании раскатов промежуточной толщины (60-90 мм) для обеспечения температуры конца прокатки 900-930°С. Но стан «2800» ОАО «Северсталь» не позволяет применить для двухслойных листов технологию нормализующей прокатки, освоенную на стане «2000» завода «Красный Октябрь», в частности, обеспечивать относительные обжатия более 15% при температурах ниже 930°С. Получить на нем нормализацией с прокатного ншрева требуемые механические свойства листов с основным слоем из низколегированных (09Г2С) и легированных (12ХМ) сталей можно только для листов не толще 20-30 мм, при отсутствии требований к ударной вязкости ниже - 40°С. Для повышения ударной вязкости, прочности и пластичности требуется измельчить зерно нормализацией в проходной печи (с 6 по 8 номер в стали основного слоя 12ХМ и 09Г2С). В ОАО «Северсталь» нормализация в проходной печи является оптимальной термической обработкой двухслойных листов из стали 12ХМ и 09Г2С.

Таким образом, для двухслойных листов с плакирующим слоем из хромоникелевой стали оптимальна нормализующая прокатка или нормализация в проходной печи. Выбор зависит от возможностей прокатного и термического оборудования заводов. Для листов с плакирующим слоем из стали 08X13 после этого нужен высокий отпуск.

На основе анализа формирования требуемых механических свойств основного слоя и биметалла в целом сформулированы требования к параметрам горячей прокатки и термообработки биметаллов различного сортамента, обеспечивающие оптимальную структуру и свойства основного и плакирующего слоев при ограничении диффузионных процессов в переходной зоне. Разработаны рекомендации по оптимальным технологическим режимам прокатки и термообработки двухслойных лисюв

с основным слоем из стали 09Г2С и 12ХМ и плакируюпрш слоем из стали 08X13 и 08Х18Н10Б для обеспечения механических свойств в соответствии с ГОСТ 10885, применительно к оборудованию ОАО «Северсталь» и ЗАО «Красный Октябрь». Требуемый комплекс свойств получен при рациональных и экономичных режимах термической обработки.

Разработка технологии, нормативно-технической документации и освоение производства различных видов биметаллической металлопродукции

В главе 6 приведены данные о разработке технологии, освоении производства, выпуске опытных и промышленных партий биметаллических листов и труб. Для промышленного освоения ЭШН в ОАО «Северсталь» был создан участок, включающий две установки наклонной ЭШН, кантователь заготовок, стенды для сборки электродов, машину плазменной резки и печь для расплавления флюса, предназначенный для получения двух- и трехслойных заготовок массой до 16 т. На первом этапе основным видом продукции были трехслойные коррозионностойкие листы марки 08Х18Н10+10+08Х18Н10 размерами 2,5x1200x6000 мм для сельхозмашиностроения. Коррозионные испытания показали, что для обеспечения стойкости при контакте с минеральными удобрениями достаточно толщины плакирующего слоя не менее 0,15 мм на сторону.

Технологическая схема производства трехслойных заготовок включала получение непрерывнолитых слябов размерами 200-250x1200-1400x5000 мм, сборку электродов из сортового проката диаметром 48-50 мм из стали марки 08X18Н10, электрошлаковую наплавку поочередно на каждую сторону сляба коррозионностойкого слоя толщиной 25-30 мм, зачистку наплавленных поверхностей, прокатку трехслойных слябов на стане «2000» на полосу конечной толщины, порезку на листы, проведение сдаточных испытаний.

При освоении производства исследовано влияние температур конца прокатки и смотки горячекатаных полос в рулоны на структуру и уровень механических и коррозионных свойств. Рекомендованы температура конца прокатки 910-950°С, охлаждение полосы перед смоткой со скоростью не ниже 10°С/с, температура смотки 600-650°С. Меньшая скорость охлаждения полосы перед смоткой и повышение температуры смотки приводят к науглероживанию переходной зоны со стороны плакирующего слоя, что снижает пластичность трехслойных листов. По разработанным рекомендациям выпускались трехслойные листы более 10 лет в объеме более 5000 т в год. Срок эксплуатации изделий основных предприятий сельскохозяйственного машиностроения («Давыдовосельмаш»,

«Мозырьсельмапг» и др.), в частности кузовов для разбрасывателей минеральных удобрений возрос в 5-10 раз.

Другим направлением была разработка технологии производства холоднокатаных листов из трехслойной коррозионностойкой стали по кооперации ОАО «Северсталь» - ОАО «МЕЧЕЛ». В качестве основного слоя использовали сталь 10 или сталь 08Ю, в качестве плакирующего слоя — коррозионностойкую сталь типа 08X18Н10 или 08X18ФБ. Трехслойный горячекатаный подкат в рулонах с толщиной полосы 2,0-3,0 мм производства ОАО «Северсталь» поступал в ОАО «МЕЧЕЛ», где после термической обработки и травления в непрерывном закалочно-травильном агрегате НЗТА-1, холодной прокатки на стане «1700» на толщину 0,8-1,8 мм следовала окончательная термическая обработка и травление в НЗТА-2, правка растяжением или дрессировка полосы, порезка на листы или роспуск на ленту. При разработке технологии использованы разработанные рекомендации по оптимальному химическому составу расходуемых электродов, режимам термической обработки и другие.

Полученные листы были использованы для изготовления пищевого и торгового оборудования и для автомобилестроения (бензобаков и

глушителей в ОАО «АВТОВАЗ»). При этом разработаны и согласованы технические требования и к холоднокатаному прокату и к горячекатаному подкату и оформлены соответствующие технические условия (см. рис.3).

Один из наиболее востребованных видов биметаллической металлопродукции - двухслойный толстолистовой прокат для оборудования нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслей промышленности с характеристиками по ГОСТ 10885 при некоторых дополнениях от потребителя. Он освоен в ОАО «Северсталь» и на заводе «Красный Октябрь» (см. рис.3).

Разработанная технология производства двухслойного коррозионностойкого листового проката толщиной 5 - 35 мм композиции 08Х13+09Г2С на заводе «Красный Октябрь» включает выплавку и подготовку слябов 09Г2С толщиной 420-440 мм для вертикальной ЭШН и электродов из коррозионностойкой стали в виде полос сечением 40-45x500-550 мм), ЭШН с получением двухслойных слитков размерами 520-540x650x2400 мм, их прокатку на стане «1150» на слябы промежуточного сечения 500-620x180-240 мм длиной 1500 мм, и далее па стане «2000» на листы толщиной 5-35 мм, отпуск в трехкамерных печах, правку, УЗК, дробеметную обработку поверхности (или травление листов) для удаления окалины с поверхности плакирующего слоя, контроль качества.

По разработанной технологии изготовлена промышленная партия двухслойных листов марки 09Г2С + 08X13 размерами 20x1200-1600x5000-6000 мм с техническими характеристиками по ГОСТ 10885 в количестве более 100 тонн. Реализована нормализующая прокатка с последующим высоким отпуском. В дальнейшем по разработанной технологии выпускали партии двухслойных листов другого размерного и марочного сортамента (размеры 12-20x1400-1500x6000-6500 мм, композиции 09Г2С+08Х13, 09Г2С+08Х18Н10Б).

В ОАО «Северсталь» двухслойные листы толщиной более 12 мм до 1999 г в промышленных объемах не производились. Начиная с 1999 г. при участии ООО «Институт биметаллических сплавов» и ФГУП ЦНИИчермет им. И.П. Бардина было освоено производство двухслойных коррозионностойких листов для оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Создана технология и выпущены промышленные партии (более 2000 т) качественно новых двухслойных листов марок 09Г2С+08Х13, 09Г2С+08Х18Н10Б, 12ХМ+08Х18Н10Б и 12ХМ+08Х13 толщиной 8-60 мм, шириной 1500-2300 мм, длиной - 50009000 мм. Например, технология производства двухслойных листов марки 09Г2С+08Х13 толщиной 16-20 мм включает в себя получение слябов основного слоя размерами 250x1290x5000-5200 мм из стали 09Г2С, выплавленной в 300-тонном кислородном конвертере, расходуемых электродов в виде сортового проката диаметром 50-56 мм из стали типа 08X17, выплавленной в 100-тонной электропечи, электрошлаковую наплавку двухслойных слябов размерами 300x1290x5000-5200 мм, прокатку слябов в черновых клетях стана «2000» на толщину 180-200 мм, порезку раскатов на слябы промежуточного размера, прокатку слябов на листы сечением 16-20x1800-2300 мм на стане «2800», термическую обработку листов в проходных печах, отделку и исследование качества, дробеметную обработку для удаления окалины. Технология защищена заявками на патенты.

Листы всех выпущенных партий соответствовали требованиям ГОСТ 10885, причем прочность сцепления слоев (сопротивление срезу плакирующего слоя) превысила минимальное предусмотренное ГОСТ значение (147 Н/мм2) примерно в три раза и составила 400-500 Н/мм2. То есть разработанная технология обеспечивает наибольшую прочность сцепления и гарантированную сплошность соединения слоев, что определяет высокую технологичность двухслойных листов при изготовлении

оборудования. Содержание серы в плакирующем слое полученных двухслойных листов составляет в среднем 0,002 - 0,004 %. С этим связана повышенная стойкость плакирующего слоя, особенно против питтинговой коррозии.

Технические требования к трубной продукции из биметалла, в том числе по коррозионной стойкости в нефтепромысловых трубопроводах Западной Сибири, разработаны на основе комплексных коррозионных испытаний. В результате разработаны технические условия на пггрипс и трубы - сварные и бесшовные (см. рис. 4).

Производство сварных биметаллических труб организовано по кооперации ОАО «Северсталь» - ОАО «Выксунский металлургический Завод» («ВМЗ»), Технология производства двух- или трехслойного штрипса в ОАО «Северсталь» включает получение непрерывнолитых слябов конверторной выплавки из стали основного слоя (20сп, 08ГБЮ и др.) размерами 250x1290x5000 мм, получение расходуемых электродов в виде листового или сортового проката из коррозионностойкой стали, электрошлаковую наплавку двух- или трехслойных слябов на установках Э1ИН, их прокатку на стане «2000» на полосы толщиной 5,0-10,0 мм, обрезку кромок, отгрузку рулонов в ОАО «ВМЗ». Там в трубоэлектросварочных цехах формовкой и сваркой токами высокой частоты получают прямошовные трубы диаметром от 159 до 426 мм, которые подвергают термической обработке (объемной или локальной), отделке и сдаточным испытаниям. Разработанные рекомендации были использованы при производстве более 2000 т проката для электросварных ТВЧ труб нефтепромысловых трубопроводов в ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз».

Производство опытной партии биметаллических бесшовных труб марки 20+08X13 было организовано по кооперации завод «Красный Октябрь» (изготовитель трубной заготовки методом вертикальной ЭШН) -

«Волжский трубный завод» (изготовитель труб). В соответствии с рекомендациями для термической обработки труб выбрана нормализация с отпуском. Выпущена и поставлена в ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» первая партия биметаллических бесшовных труб размерами 14x168 мм в объеме 88 т.

Оценка потребительских свойств и экономической эффективности новых видов биметаллической металлопродукции и их внедрение

В главе 7 обобщены оценка потребительских свойств и опыт изготовления оборудования из некоторых новых видов биметаллической металлопродукции, в том числе холоднокатаной трехслойной стали для автомобилестроения и других отраслей, сварных и бесшовных биметаллических труб для нефтепромысловых трубопроводов, двухслойных листов для оборудования нефтеперерабатывающей промышленности.

Механические испытания показали ряд преимуществ холоднокатаной трехслойной стали марки 08Х18Н10+08Ю+08Х18Н10 толщиной 1,0-1,5 мм по сравнению со сталями 08Ю, 08ГСЮТ и 06ХГСЮ, используемыми в автомобильной промышленности: при высоких значениях ст0,2 (330-340 Н/мм2), ств (470-490 Н/мм2) трехслойная сталь имеет повышенную пластичность (§4-40-41%) и удовлетворительную штампу емость (по категории вытяжки ВГ и для отдельных деталей - СВ и ОСВ). Это подтверждено при изготовлении в ОАО «АвтоВАЗ» опытных образцов бензобака и глушителя. Испытания трехслойной стали показали, что ее коррозионная стойкость сопоставима с коррозионной стойкостью проката из нержавеющих моносталей, а стойкость против питтинговой коррозии в средах, содержащих ионы хлора, существенно выше из-за повышенной чистоты по примесям и неметаллическим включениям. Холоднокатаная трехслойная сталь была рекомендована для широкого использования в

автомобилестроении (бензобаки, глушители), для производства торгового оборудования и других назначений. Большая часть произведенной холоднокатаной трехслойной стали была использована для производства торгового оборудования вместо мононержавеющей стали.

Сварные и бесшовные биметаллические трубы, полученные в рамках данной работы, использованы для строительства трубопроводов систем нефтесбора. Летом 1997 г. на нефтепромыслах ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» были построены первые экспериментальные участки трубопроводов из трехслойных плакированных труб общей протяженностью более 1,5 км. При монтажных работах отмечена высокая технологичность плакированных труб: отсутствие расслоений при резке, сварке и других технологических операциях. Был смонтирован байпасный участок для промысловых испытаний образцов труб, в том числе из трехслойной стали, и образцов-свидетелей. С августа 1997 г. произведено 6 контрольных осмотров байпасного с анализом коррозионного поражения труб и выемкой образцов для лабораторных исследований. Более чем за 3 года комплексных коррозионных испытаний в лабораторных и промысловых условиях вид поверхности трехслойной стали, находящийся в контакте с внутренней транспортируемой средой, практически не изменился. Коррозионные процессы в зоне сварных швов (заводских и монтажных) выражены так же незначительно, как и для остальной поверхности труб из трехслойной стали. В то же время на поверхности всех образцов из углеродистой стали обнаружены значительные по толщине осадки продуктов коррозии, язвы и другие признаки общей и локальной коррозии. Микрорентгеноспектральный ч анализ нашел па поверхности трехслойной стали незначительные отложения,

которые визуально незаметны. Отложения содержат кальпий и серу. * Скорости потери массы образцов не превышают 0,004-0,005 г/м2ч. В

результате проведенных промысловых испытаний сделано заключение, что срок службы трубопроводов из плакированных труб, производимых по

новым технологиям, составит не менее 30 лет. Их использование является кардинальным решением задачи обеспечения коррозионной стойкости и повышения срока безаварийной эксплуатации нефтепромысловых трубопроводов.

С целью освоения крупномасштабного производства сварных и бесшовных биметаллических труб разработанные технические условия на них были согласованы с Госгортехнадзором. С учетом результатов испытаний зоны монтажного шва и дополнительных исследований разработана технологическая инструкция на сварку монтажных стыков двухслойных труб из стали 20+08X13 и в сварном, и в бесшовном вариантах. Разработаны технические условия на соединительные детали промысловых трубопроводов. Перечень разработанной НТД, необходимой для освоения производства и применения биметаллических труб приведен в главе 7.

Начиная с 1995 года по проектам ООО НПК «Кедр-89» в ОАО «Пензхиммаш» освоено изготовление нефтеаппаратуры из биметаллического листа, полученного методом ЭШН. Из двухслойных листов первой партии производства завода «Красный Октябрь» изготовлено 3 вакуумные колонны для разделения мазута в ПО «Нафтан», г. Новополоцк. Из-за высокой прочности сцепления слоев листы не расслаивались при резке, штамповке, вальцовке и т.д., что существенно снизило трудоемкость изготовления оборудования. Колонны пущены в эксплуатацию и успешно работают с 1996 г. За период 1996-2000 годы в ОАО «Пензхиммаш» по проектам ООО НПК «Кедр-89» изготовлено более десяти различных аппаратов из биметалла, произведенного по новой технологии на металлургических заводах «Красный Октябрь» и «Северсталь», диаметр аппаратов — 16005400 мм, толщина стенки корпуса - 12-50 мм, масса аппаратов от 30 т до 350 т; общая масса изготовленного из биметалла оборудования составляет свыше 1500 т.

При использовании биметалла вместо нержавеющей стали (оборудование нефтеперерабатывающей промышленности) эффект считается по разнице в цене между мононержавеющей сталью и биметаллом. При использовании биметаллов взамен углеродистых сталей (нефтепромысловые трубопроводы) эффект считается по разнице в затратах на строительство и эксплуатацию оборудования из конструкционных сталей и из биметаллов за определенный период времени. Общий экономический эффект от внедрения результатов работы составил более 40 млн.руб.

ВЫВОДЫ

1. Для повышения коррозионной стойкости, ресурса эксплуатации и экономичности оборудования нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей и других отраслей промышленности разработана технология и освоено производство качественно нового коррозионностойкого биметаллического проката с повышенной прочностью сцепления слоев и высокой коррозионной стойкостью плакирующего слоя, получаемого при использовании метода электрошлаковой наплавки. На основе исследования закономерностей формирования структуры и свойств коррозионностойких биметаллов на различных этапах технологии при использовании метода ЭШН определены условия получения оптимального химического состава, микроструктуры и свойств переходной зоны, плакирующего и основного слоев, обеспечивающих высокий комплекс свойств биметалла в целом.

2. Показано, что условиями получения благоприятною химического состава, микроструктуры и свойств переходной зоны, а, следовательно, высокого качества соединения слоев (прочности и сплошности соединения), являются:

обеспечение оптимальной равномерной глубины проплавления основного слоя в процессе ЭШН (в среднем не менее 5-10 мм), достигаемое выбором определенных параметров ЭШН, предупреждение появления в переходной зоне неблагоприятных структур подбором композиций основного и плакирующего слоев, ограничением диффузионных процессов путем оптимизации температурно-временных параметров горячей прокатки и термической обработки, уменьшения длительности пребывания двухслойных листов при температурах выше 600°С,

ограничение внутренних напряжений из-за разницы значений термического расширения путем выбора режимов нагрева и охлаждения в зависимости от марок сталей и толщины биметалла

3. Анализ влияния технологических параметров ЭШН на тепловые процессы в шлаковой ванне выявил, что глубину проплавления основного слоя определяют электросопротивление шлаковой ванны и скорость плавления электрода. Определены их оптимальные значения для разных схем ЭШН и композиций биметалла.

4. Исследованы процессы изменения химического состава коррозионностойкой стали в процессе ЭШН, связанные с перемешиванием сталей основного и плакирующего слоев и с взаимодействием легирующих элементов со шлаком. Показано, что основными элементами, взаимодействующими со шлаком, являются алюминий, титан, сера, кислород. Снижете содержания кислорода и серы при ЭШН приводит к повышению коррозионной стойкости плакирующего слоя. Переход алюминия и титана в шлак, помимо обеднения указанными элементами коррозионностойкой стали, меняет свойства шлака, приводит к увеличению глубины проплавления. Поэтому содержание указанных элементов в расходуемых электродах должно быть минимальным. При необходимости обеспечения стойкости плакирующего слоя из хромоникелевой стали типа

08X18Н Ю против межкристаллитной коррозии, сталь следует стабилизировать не титаном, а ниобием. Содержание остальных легирующих элементов при ЭШН меняется, главным образом, из-за перемешивания со сталью основного слоя. Предложены формулы для расчета химического состава расходуемых электродов, обеспечивающего выполнение требований нормативно-технической документации к химическому составу плакирующего слоя.

5. По результатам исследования литой структуры наплавленного слоя из различных марок сталей установлена ее неравномерность, как в макромасштабах - по толщине и ширине слоя, так и в отдельных микрообластях - из-за сильного развития ликвационных процессов. Для обеспечения высокой пластичности плакирующего слоя в готовых листах необходимы степени обжатия при горячей прокатке не менее 80%.

6. Исследована природа дефектов на поверхности плакирующего слоя из хромоникелевой стали, основными из которых являются раскатанные кристаллизационные трещины и плены. Показано, что, как и при сварке, предупреждение образования кристаллизационных трещин предупреждается повышением отношения хромового эквивалента к никелевому не менее 1,5. Тогда кристаллизация начинается с образования вместе с аустенитом некоторого количества 5-феррита, что снижает степень усадки и ликвации и предупреждает образование межкристаллитных трещин. Причиной образования плен при горячей прокатке является низкая технологическая пластичность стали плакирующего слоя, повысить которую можно, увеличив содержание марганца и снизив содержание кислорода.

7. Показана возможность существенного повышения чистоты по примесям и неметаллическим включениям, а, следовательно, коррозионной стойкости и качества поверхности плакирующего слоя путем оптимизации состава шлака, используемого при ЭШН: обеспечения в многокомпонентных флюсах системы СаО-СаР2-ЯЮ2- А1203-Мд0 типа АНФ-29 от 7 до 10% А1203, при

значении основности шлака не менее 2,6.

8. Разработаны рекомендации по технологическим параметрам горячей прокатки и термической обработки листов и труб различного сортамента, обеспечивающие формирование благоприятной микроструктуры и оптимальных свойств основного, плакирующего слоев р переходной зоны, что позволило получить требуемый комплекс свойств при рациональных и экономичных режимах термической обработки. Найдены параметры нормализующей прокатки двухслойных листов марки 09Г2С+08Х13 на стане «2000» ОАО «Металлургический завод «Красный Октябрь», обеспечивающие формирование оптимальной микроструктуры основного слоя, высокий комплекс механических свойств и коррозионной стойкости при одностадийной термической обработке - отпуске при 710°С.

9. На основе способа ЭШН разработаны технологические схемы и выпущены опытные и промышленные партии биметаллического - двух- и трехслойного листового проката и труб, в том числе

горячекатаные трехслойные листы толщиной 2-12 мм для сельхозмашиностроения и других назначений (ОАО «Северсталь»), холоднокатаная трехслойная листовая сталь толщиной 0,5-2,0 мм для автомобилестроения, торгового оборудования (кооперация ОАО «Северсталь» - ОАО «МЕЧЕЛ»),

двухслойный толстолистовой прокат для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности толщиной 8-30 мм (ОАО «Северсталь», ЗАО «Красный Октябрь») и толщиной 32-110 мм (ОАО «Северсталь»),

сварные прямошовные ТВЧ трубы из двух- и трехслойного проката для промысловых нефтепроводов (кооперация ОАО «Северсталь» - ОАО «Выксунский металлургический завод»),

бесшовные биметаллические трубы для нефтепромысловых высоконапорных водоводов (кооперация ЗАО «Красный Октябрь» -ОАО «Волжский трубный завод»).

На выпускаемую металлопродукцию разработана нормативно-техническая документация, в том числе, согласованная с Госгорюхнадзором.

10. Из полученной биметаллической металлопродукции изготовлено оборудование и построены трубопроводы. При этом отмечена высокая технологичность биметалла - отсутствие расслоений при всех технологических операциях. Из двухслойных листов производства ОАО «Северсталь» и ЗАО «Красный Октябрь» в ОАО «Пензхиммаш» были изготовлены 3 вакуумные колонны агрегата по разделению мазута и еще более 10 аппаратов для нефтеперерабатывающих заводов. Оборудование пущено в эксплуатаци и успешно эксплуатируется до настоящего времени.

На нефтепромыслах ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» построены и находятся в эксплуатации трубопроводы из сварных и бесшовных биметаллических труб протяженностью более 20 км. В результате проведенных промысловых испытаний образцов биметаллических труб и образцов-свидетелей различных сталей можно сделать заключение, что срок службы трубопроводов из плакированных труб составит не менее 30 лет.

11. Результаты работы позволяют решить народнохозяйственную задачу обеспечения нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности качественно новой отечественной металлопродукцией, использование которой повышает долговечность и надежность оборудования, снижает трудоемкость его изготовления, приводит к улучшению экологической обстановки из-за снижения аварийности нефтепроводов. Новые технологии разработаны на российских промышленных предприятиях с использованием имеющегося оборудования и позволяют загрузить парк электрошлаковых печей. Эффект от использования результатов работы достигнут в нефтедобывающей и

нефтеперерабатывающей промышленности, металлургии, машиностроении.

Общий экономический эффект от внедрения результатов составил более 40

млн.рублей.

Основные результаты работы содержатся в следующих

публикациях:

1. Родионова. И.Г., Шарапов A.A., Липухин Ю.В. и др. Влияние состава шлака на качество наплавленного слоя из коррозионностойкой стали Сталь, 1990,12, с. 28-30.

2. Родионова И.Г., Бакланова О.Н., Липухин Ю.В. и др. Улучшение качества поверхности биметаллических листов, полученных электрошлаковой наплавкой. Сталь, 1991, № 8, с.70-72.

3. Коннов Ю.П., Киссельман М.А., Копнова И.Ю., Шарапов A.A., Родионова И.Г и др. Электрошлаковая наплавка с вертикальным расположением заготовки для получения коррозионностойких биметаллов. Сталь. №5 1993г., с.26-30

4. Шарапов A.A., Родионова И.Г., Пузачев В.И. и др. Опыт разработки технологии производства коррозионностойких биметаллических заготовок с использованием электрошлакового переплава. Сталь, 1996, № 12, с. 27-29.

5. Реформатская И.И., Завьялов B.C., Родионова И.Г. и др. Перспективы использования биметаллических труб на промысловых нефтегазопроводах Западной Сибири. Защита металлов, 2000, том 36, №1, с.51-57.

6. Родионова И.Г., Шаповалов Э.Т., Франтов И.И. и др. Перспективы использования труб, плакированных коррозионностойкими сталями, для обеспечения безаварийной работы нефтепроводов. Защита металлов, 1996, том 32, №4, С.386-388.

7. Рыбкин А.Н., Родионова И.Г., Голованов A.B. и др. Коррозионностойкий

двухслойный листовой прокат. Химия и технология топлив и масел, 2002, № 1, с.45-47.

8. Родионова И.Г., Рыбкин А.Н. Коррозионностойкие двухслойный листовой прокат и плакированные трубы. Химия и технология топлив и масел, 2002, № 1, с. 48-50.

9. Родионова И.Г., Рыбкин А.Н., Порецкий С.В. и др. Сварные трубы, плакированные коррозионностойкими сталями. Химия и технология топлив и масел, 2002, № 1, с. 51-53.

Ю.Балабан-Ирменин Ю.В., Рубашов A.M., Родионова И.Г. и др. Возможность использования труб из двухслойных стЕшей для прокладки тепловых сетей. Теплоэнергетика. №12 2003. с.39-41.

11.Родионова И.Г., Быков A.A., Бакланова О.Н. Перспективы использования биметаллической и многослойной металлопродукции для защиты оборудования и коммуникаций от коррозии. Практика противокоррозионной защиты, 1998, №3, с.50-55.

12.Родионова И.Г. Шарапов A.A., Шалимов А.Г. и др. Новая технология получения высококачественного двухслойного коррозионностойкого проката. Металлург, 1996,№7, с.34-35.

1 З.Родионова И.Г., Липухин Ю.В., Тишков В .Я. и др. Получение трехслойных холоднокатаных листов с использованием электрошлаковой наплавки. Черная Металлургия. Бюллетень научно-технической информации. Черметинформация. 1992, вып.З (1115), с.31-33.

14.Родионова И.Г., Павлов A.A., Рыбкин А.Н. и др. Закономерности формирования структуры плакирующего слоя и переходной зоны при производстве двухслойных листов методом электрошлаковой наплавки. Производство проката, 2005, №8, с.30-35.

15.Столяров В.И., Родионова И.Г., Быков A.A. Биметаллы: от исследования до применения. Металлы Евразии, 1998, №3, с. 86-89.

16.Родионова И.Г., Быков A.A., Рыбкин А.Н. и др. Бимгталлы, как способ

защиты оборудования и труб от коррозии. Металлы Евразии, 2005, №4, с.56-58.

17.Родионова И.Г., Быков A.A., Бакланова О.Н., Рыбкин А.Н. Новые разработки в области производства и применения коррозионностойких биметаллов. ЦНИИчермет им.И.П.Бардина - на рубеже столетий (научно-исследовательская деятеятельность за 1998-2000 гг.), М., Интермет Инжиниринг, 2001, с. 114-118.

18.Родионова И.Г. Состояние и перспективы производства биметаллического проката и плакированных труб и с использованием метода электрошлаковой наплавки. - Материалы конференции «Практическое развитие производства многослойной и биметаллической металлопродукции, а также возможные варианты её использования в народном хозяйстве», Москва, 2000 г., НПК «Кедр 89», с. 1-6.

19.Реформатская И.И., Липовских В.М., Родионова И.Г. и др. Влияние химического и фазового состава углеродистых и нержавеющих сталей на их стойкость против общей и локальной коррозии. IV химический форум в Санкт-Петербурге :Тсхнохимия. IX специализированная выставка: Защита от коррозии. 28-31 мая 2002 г. Тезисы доклада.

20.Родионова И.Г., Реформатская И.И., Рыбкин A.II и др. Новые экономичные виды коррозионностойкой металлопродукции и перспективы их использования в различных отраслях. IV химический форум в Санкт-Петербурге: Технохимия. IX специализированная выставка: Защита от коррозии. 28-31 мая 2002 г. Тезисы доклада.

21. Родионова ИГ., Рыбкин А.Н, Павлов АА. и др. Перспективы производства и применения качественно новых видов коррозионностойкой биметаллической металлопродукции, получаемой с использованием метода элекгрошлаковой наплавки. Новые перспективные материалы и технологии их получения - 2004, тез.докл. Международной конференции, г-Волгоград, 2004 -С.

22.3айцев В.В., Родионова И.Г., Киселев H.H. и др. Исследование структуры

и свойств двухслойной стали, полученной с использованием электрошлаковой наплавки. В кн.: Эффективные способы термической обработки и легирования для повышения свойств качественных сталей и сплавов. МЧМ СССР. - М.: Металлургия, 1988, с.52-57.

23.Родионова И.Г., Санчес-Болинчес E.H. и др. Повышение качества двухслойных коррозионностойких листов путем оптимизации режимов термической обработки. В сб.: Современное оборудование и технология термической обработки металлических материалов. - М.МДНТП им.Дзержинского. Материалы семинара, 1989, с.54-56.

24.Родионова И.Г., Зайцев В.В., Попов A.B. и др. Структура и свойства биметаллических листов, полученных из заготовок электрошлаковой наплавки. Тезисы научного семинара: Новые технологии производства слоистых металлов, перспективы расширения их сортамента и применения, Магнитогорск, 1987, с.5-6.

25.Родионова И.Г. и др. Плакированная коррозионностойкая сталь. - Патент №2015925 (RU) приоритет 17.03.1992 г.

26.Родионова И.Г. и др. Способ получения трехслойных листов и полос. -Патент №2014190 (RU) приоритет 26.03.1992 г.

27.Родионова И.Г. и др. Способ получения трехслойных листов и полос. -Патент № 2063852 (RU) приоритет 31.03.1993 г.

28.Родионова И.Г. и др. Способ получения биметаллических листов и полос. - Патент №2076793 (RU) приоритет 04.11.1993 г.

29.Родионова И.Г.и др. Плакированная коррозионностойкая листовая сталь для получения изделий холодной штамповкой. - Патент №2077984 (RU) приоритет от 11.01.1995 г.

30.Родионова И.Г.и др. Способ получения биметаллического слитка. -Патент №2087561 (RU) приоритет 14.06.1996 г.

31 .Родионова И.Г. Способ получения двухслойных горячекатаных листов с основным слоем из низколегированной стали и плакирующим слоем из

коррозионно-стойкой стали. - Патент № 2170274 (ТШ) приоритет от

23.11.1999 г.

32.Родионова и др. Способ получения биметаллического слитка. - Патент №2193071 (Ш) приоритет от 05.06.2000 г.

33.Родионова и др. Двухслойная коррозионно-стойкая листовая сталь и изделие, выполненное из нее. - Патент №2201469 (1Ш) приоритет от

07.06.2000 г.

34.Родионова и др. Способ получения биметаллического слитка (варианты). - Патент №2255994 приоритет от 31.03.2004г.

35.Родионова и др. Способ изготовления двухслойных горячекатаных листов. - Патент №2255848 приоритет от 31.03.2004 г.

36.Родионова И.Г. и др. Способ термической обработки двухслойных горячекатаных листов с основным слоем из низколегированной стали и плакирующим слоем из коррозионно-стойкой стали. Авторское свидетельство №1668428 приоритет 30.05.1989 г.

»166 63

РЫБ Русский фонд

2006-4 13265

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Состояние вопроса.

1.1 Анализ возможностей повышения коррозионной стойкости и эксплуатационной надежности оборудования путем использования коррозионностойкой биметаллической металлопродукции повышенного качества.

1.1.1 Эффективность использования коррозионностойкого биметалла для традиционных потребителей оборудования - нефтепереработки, химической промышленности, энергетики, судостроения и других отраслей.

1.1.2 Механизмы коррозии оборудования нефтедобычи и требования к коррозионной стойкости и другим характеристикам материалов. Мировой опыт • использования коррозионностойких сталей и биметаллов в процессах добычи и транспортировки нефти и газа.

1.2 Основные требования к коррозионностойким биметаллам нового поколения. Сравнительная оценка существующих способов промышленного производства биметаллической металлопродукции. Преимущества способа электрошлаковой наплавки. Определение цели исследования.

1.2.1 Основные требования к коррозионностойким биметаллам нового поколения для оборудования нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей промышленности и других назначений.

1.2.2 Основные способы производства коррозионностойких биметаллов.:.•.

1.2.3 Сравнительная характеристика разных способов получения биметалла. Преимущества способа широкослойной электрошлаковой наплавки. Определение цели исследования.

ГЛАВА 2. Практические и научные аспекты создания качественно новых коррозионностойких биметаллических материалов на базе способа электрошлаковой наплавки.

2.1 Сущность и основные разновидности способа электрошлаковой наплавки. Освоение производства биметаллических заготовок в ОАО «Северсталь» и в ЗАО «Красный Октябрь».

2.1.1 Сущность способа электрошлаковой наплавки, основные технологические параметры процесса, определяющие качество биметаллической заготовки.

2.1.2 Освоение производства листовых биметаллических заготовок методом наклонной электрошлаковой наплавки в ОАО «Северсталь».

2.1.3 Освоение производства листовых биметаллических заготовок 92 методом вертикальной электрошлаковой наплавки в ЗАО «Красный Октябрь».

2.1.4 Освоение производства трубных биметаллических заготовок методом вертикальной электрошлаковой наплавки в ЗАО «Красный Октябрь».

2.2 Марочный и размерный сортамент освоенных и перспективных видов биметаллической металлопродукции и возможные технологические схемы их производства.

2.3 Постановка задач исследования для создания качественно новых биметаллических материалов и освоения технологий их производства.

ГЛАВА 3. Трансформация химического состава, микроструктуры • и свойств переходной зоны биметалла при получении биметаллической заготовки методом электрошлаковой наплавки, в процессе горячей прокатки на лист и термической обработки. Оценка совместимости марок основного и плакирующего слоев. Оптимизация технологических параметров производства для обеспечения высокого качества соединения слоев.

3.1 Определение условий и разработка технологий получения качественного соединения слоев в биметаллической заготовке в зависимости от схемы наплавки и композиции биметалла.

3.1.1 Исследование технологических параметров вертикальной ЭШН, определяющих глубину и равномерность проплавления основного слоя при получении листовых биметаллических заготовок.

3.1.2 Исследование технологических параметров наклонной ЭШН, определяющих глубину и равномерность проплавления основного слоя.

3.1.3. Исследование технологических параметров вертикальной ЭШН, определяющих глубину и равномерность проплавления основного слоя при получении трубных биметаллических заготовок.

3.2 Исследование химического состава и микроструктуры переходной зоны биметаллической заготовки и листа в зависимости от марок сталей основного и плакирующего слоя и технологических параметров производства. Оценка совместимости марок основного и плакирующего слоев.

3.2.1 Анализ литературных данных о диффузионных процессах в биметаллах, закономерностях формирования структуры и свойств переходной зоны биметалла при термическом воздействии, влиянии температурно-временных параметров горячей прокатки и термической обработки на диффузионное перераспределение элементов между слоями и на свойства биметалла.

3.2.2. Особенности структуры и химического состава переходной зоны в биметаллической заготовке.

3.2.3 Микроструктура, микротвердость и химический состав переходной зоны двухслойных листов толщиной 70 мм марки 12ХМ+08Х18Н10Б.

3.2.4 Микроструктура, микротвердость и химический состав 'переходной зоны двухслойных листов толщиной 20 мм марки 09Г2С+08Х13.

3.2.5 Исследование микроструктуры, микротвердости и химического состава переходной зоны трехслойных холоднокатаных листов толщиной 0,8-1,5 мм марок 08Х18Н10+08Ю+08Х18Н10 и 08Х18ФБ+08Ю+08Х18ФБ.

3.3 Внутренние напряжения в биметаллах, их влияние на качество соединения слоев проката. Разработка рекомендаций по технологическим параметрам производства биметалла различного сортамента для предупреждения внутренних напряжений.

Современные технологии добычи и переработки нефти, химической промышленности диктуют особые требования к коррозионной стойкости и технологичности материалов для оборудования. Одним из наиболее эффективных металлических материалов, обеспечивающих стойкость против различных видов коррозии в сочетании с требуемыми механическими свойствами, является коррозионностойкий биметалл с основным слоем из углеродистой или низколегированной стали и плакирующим слоем из коррозионностойкой стали.

Сравнительный анализ известных способов получения биметаллов (литейное плакирование, пакетная прокатка, сварка взрывом, наплавка) показывает, что наилучшее сочетание качества соединения слоев, коррозионной стойкости и других характеристик можно получить при использовании метода широкослойной электрошлаковой наплавки (ЭШН) коррозионностойкого слоя на основу из конструкционной стали, если отработана технология, обеспечивающая оптимальный химический состав, структуру и свойства каждого из слоев и переходной зоны.

Поэтому создание качественно новых биметаллов с высокой прочностью соединения слоев и коррозионной стойкостью, освоение технологий их производства на базе способа ЭШН является актуальным. Использование таких биметаллов для оборудования нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей и других отраслей позволит повысить ресурс эксплуатации оборудования, сроки безаварийной эксплуатации трубопроводов, экологическую безопасность нефтедобычи.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось определение условий получения качественно новых видов биметаллической металлопродукции - листов и труб и обеспечение их производства при использовании методов ЭШН в ОАО «Северсталь» и на Волгоградском металлургическом заводе «Красный Октябрь». Исследованы и освоены в рамках данной работы биметаллы с плакирующим слоем из хромистых сталей, в том числе 08X13, 08Х14ФБ и др., хромоникелевых сталей типа 08X18Н10, 08X18Н10Б и др. и основным слоем из сталей 10, 20, 09Г2С, 12ХМ и др.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: исследовать закономерности формирования структуры и свойств коррозионностойких биметаллов, получаемых с использованием метода ЭШН, на всех переделах, основные из которых: получение исходных составляющих биметалла, электрошлаковая наплавка биметаллических заготовок, горячая прокатка, термическая обработка; исследовать влияние технологических параметров производства на микроструктуру, механические свойства, коррозионную стойкость и другие технологические и эксплуатационные характеристики; разработать рекомендации по оптимальным технологическим параметрам производства биметаллических листов и труб различного сортамента с использованием метода ЭШН; освоить производство и выпустить партии качественно новых коррозионностойких биметаллических листов и труб для оборудования систем нефтесбора, переработки нефти и других назначений.

Научная новизна. В результате проведенных исследований получены следующие новые результаты:

1. Установлены условия получения благоприятного химического состава, микроструктуры и свойств переходной зоны, а, следовательно, высокого качества соединения слоев (прочности и сплошности соединения) в биметалле, полученном методом ЭШН: оптимальная глубина проплавления основного слоя (в среднем не менее 5-10 мм), достигаемая выбором электрических режимов ЭШН, предупреждение появления в переходной зоне неблагоприятных структурных составляющих, достигаемое подбором композиций основного и плакирующего слоев, ограничением диффузионного образования хрупких прослоек путем оптимизации параметров горячей прокатки и термической обработки, уменьшением длительности пребывания двухслойных листов при температурах выше 600°С, ограничение внутренних напряжений от разницы линейного расширения составляющих биметалла путем выбора режимов нагрева и охлаждения в зависимости от марок сталей и толщины биметалла. Анализом тепловых процессов в шлаковой ванне выявлены основные технологические параметры ЭШН, определяющие глубину проплавления основного слоя: электросопротивление шлаковой ванны и скорость плавления электрода. Определены их оптимальные значения для разных схем ЭШН и композиций биметалла.

Исследованы механизмы изменения химического состава коррозионностойкой стали в процессе ЭШН, связанные с перемешиванием сталей основного и плакирующего слоев и с взаимодействием легирующих элементов со шлаком. Показано, что взаимодействие со шлаком может существенно изменить содержание алюминия, титана, серы, кислорода. Снижение содержания кислорода и серы при ЭШН повышает коррозионную стойкость плакирующего слоя. Переход алюминия и титана в шлак, помимо обеднения ими коррозионностойкой стали, меняет свойства шлака, приводит к увеличению глубины проплавления. Поэтому их содержание в расходуемых электродах должно быть минимальным. Для стойкости плакирующего слоя против межкристаллитной коррозии сталь типа 08X18Н10 следует стабилизировать не титаном, а ниобием. Содержание остальных легирующих элементов при ЭШН меняется, главным образом, из-за перемешивания со сталью основного слоя. Предложены формулы для расчета химического состава расходуемых электродов, обеспечивающего выполнение требований к химическому составу плакирующего слоя.

4. По результатам исследования литой структуры наплавленного слоя из различных марок • сталей установлена ее неравномерность, как в макромасштабах - по толщине и ширине слоя, так и в отдельных микрообластях - из-за сильного развития ликвации. Показано, что для устранения последствий ликвационной неоднородности и обеспечения высокой пластичности плакирующего слоя в готовых листах необходимы обжатия при горячей прокатке не менее 80%.

5. Показано, что основными дефектами поверхности плакирующего слоя, полученного с использованием метода ЭШН, являются раскатанные кристаллизационные трещины и плены. Для предупреждения кристаллизационных трещин нужно, как и при сварке, повышать отношение хромового эквивалента к никелевому (не менее 1,5). Тогда кристаллизация начинается с образования вместе с аустенитом некоторого количества 5-феррита, что снижает степень усадки и ликвации и предупреждает образование межкристаллитных трещин. Причиной образования плен при прокатке является низкая технологическая пластичность стали плакирующего слоя, повысить которую можно, увеличив содержание марганца и снизив содержание кислорода.

6. Показана возможность существенного повышения чистоты по примесям и неметаллическим включениям, а, следовательно, коррозионной стойкости и качества поверхности плакирующего слоя путем оптимизации состава шлака, используемого при ЭШН: обеспечения в многокомпонентных флюсах системы Са0-Сар2-8Ю2-А120з-1^0 (типа АНФ-29) от 7 до 10% А1203, при основности шлака не менее 2,6.

7. Определены условия формирования благоприятной микроструктуры и оптимальных свойств основного, плакирующего слоев и переходной зоны в процессе горячей прокатки и термической обработки. Это позволило получить требуемый комплекс свойств при рациональных и экономичных режимах термической обработки. В частности, найдены параметры нормализующей прокатки двухслойных листов марки 09Г2С+08Х13 на стане «2000» металлургического завода «Красный Октябрь», обеспечивающие формирование оптимальной микроструктуры основного слоя, высокий комплекс механических свойств и коррозионной стойкости при одностадийной термической обработке - отпуске при 710°С.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. Разработанные рекомендации по оптимальным технологическим параметрам производства в ОАО «Северсталь» (метод наклонной ЭШН) и на заводе «Красный Октябрь» (метод вертикальной ЭШН), в том числе по химическому составу исходных составляющих, режимам ЭШН, горячей прокатки; термической обработки позволили получить повышенный уровень качества биметаллических листов и труб различного сортамента;

2. Впервые в мировой практике освоено производство листовых и трубных двухслойных заготовок методом вертикальной ЭШН при использовании стандартного оборудования, предназначенного для электрошлакового переплава (ЭШП) - печей и кристаллизаторов завода «Красный Октябрь»;

3. На основё способа ЭШН разработаны технологические схемы и выпущены опытные, и промышленные партии- биметаллического - двух- и трехслойного листового проката и труб, в том числе: горячекатаные трехслойные листы толщиной 2-12 мм для сельхозмашиностроения и других назначений (ОАО «Северсталь»), холоднокатаная трехслойная листовая сталь толщиной 0,5-2,0 мм для. автомобилестроения, торгового оборудования (кооперация ОАО «Северсталь» - ОАО «МЕЧЕЛ»), двухслойные листы для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности толщиной 8-30 мм (ОАО «Северсталь», завод «Красный Октябрь») и толщиной 32-110 мм (ОАО «Северсталь»), сварные прямошовные трубы из двух- и трехслойного проката для. промысловых нефтепроводов (кооперация ОАО «Северсталь» - ОАО «Выксунский металлургический завод»), бесшовные биметаллические трубы для нефтепромысловых высоконапорных водоводов (кооперация завод «Красный Октябрь» - ОАО «Волжский трубный завод»).

На выпускаемую металлопродукцию разработана нормативно-' техническая документация, согласованная с Госгортехнадзором.

4. Из полученной биметаллической металлопродукции в ОАО «Пензхиммаш» по проектам ООО НПК «Кедр-89» изготовлено 3 вакуумные колонны для разделения мазута на ПО «Нафтан», г. Новополоцк и еще более десяти различных аппаратов массой от 30 т до 350 т; общая масса изготовленного оборудования - более 1500 т.

На нефтепромыслах ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» построены и находятся в эксплуатации трубопроводы из сварных и бесшовных биметаллических труб протяженностью более 20 км. В результате проведенных промысловых испытаний образцов биметаллических труб и образцов-свидетелей различных сталей сделано заключение, что срок службы трубопроводов из плакированных труб составит не менее 30 лет.

5. Результаты работы позволяют решить народнохозяйственную задачу обеспечения нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности качественно новой отечественной металлопродукцией, использование которой повышает долговечность и надежность оборудования, снижает трудоемкость его изготовления, приводит к улучшению экологической обстановки из-за снижения аварийности нефтепроводов. Новые технологии позволят загрузить простаивающий российский парк электрошлаковых печей (производительностью 200 тыс. т в год). Общий экономический эффект от внедрения результатов данной работы составил более 40 млн. рублей.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

•1. Установление закономерностей и условий формирования оптимального химического состава, структуры и свойств переходной зоны биметалла, полученного методом ЭШН, для обеспечения наиболее высокого качества л соединения слоев (прочность сцепления не менее 350 Н/мм ).

2. Исследование механизмов изменения химического состава коррозионностойкой стали при электрошлаковой наплавке и определение условий формирования химического состава, структуры и свойств плакирующего слоя, обеспечивающих высокую коррозионную стойкость и качественную поверхность при заданном уровне механических свойств.

3. Научное обоснование оптимальных технологических параметров производства коррозионностойких биметаллических листов и труб различного сортамента, обеспечивающих высокий комплекс технологических и эксплуатационных свойств.

1 1. Результаты работы позволяют решить народнохозяйственную задачу обеспечения нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности качественно новой отечественной металлопродукцией, использование которой повышает долговечность и надежность оборудования, снижает трудоемкость его изготовления, приводит к улучшению экологической обстановки из-за снижения аварийности нефтепроводов. Новые технологии разработаны на российских промышленных предприятиях с использованием имеющегося оборудования и позволяют загрузить парк электрошлаковых печей. Эффект от использования результатов работы достигнут в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, металлургии, машиностроении. Общий экономический эффект от внедрения результатов составил более 40 млн.рублей. .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ 5

Из анализа формирования механических свойств основного слоя и биметалла в целом сформулированы требования к технологическим параметрам горячей прокатки и термообработки биметаллов различного сортамента, направленные на обеспечение оптимальной структуры и свойств основного слоя при соблюдении определенных требований к структуре и свойствам плакирующего слоя и ограничения развития диффузионных процессов в переходной зоне.

Разработаны рекомендации по оптимальным технологическим режимам прокатки и термообработки двухслойных листов с основным слоем из стали 09Г2С и 12ХМ и плакирующим слоем из стали 08X13 и 08Х18НЮБ для обеспечения механических свойств в соответствии с ГОСТ 10885, применительно к оборудованию ОАО «Северсталь» и ЗАО «Красный Октябрь».' Требуемый комплекс- свойств получен при рациональных и экономичных режимах термической обработки. В частности, найдены параметры нормализующей прокатки двухслойных листов марки 09Г2С+08Х13 на стане «2000» ЗАО «Красный Октябрь», обеспечивающей высокий комплекс механических свойств и коррозионной стойкости при одностадийной термической обработке - отпуске при 710°С с замедленным охлаждением. В ОАО «Северсталь» наиболее высокий комплекс свойств основного слоя из сталей 09Г2С и 12ХМ может быть получен при нормализации в проходной печи.

ГЛАВА 6. Разработка технологии и освоение производства различных видов биметаллической металлопродукции. Особенности их структуры и . свойств. Разработка и согласование с потребителями нормативно-технической документации

6.1 Освоение в ОАО «Северсталь» производства горячекатаной трехслойной листовой стали толщиной 2-12 мм для сельхозмашиностроения и других назначений

На первом этапе освоения в ОАО «Северсталь» производства коррозионностойких биметаллов с использованием метода наклонной ЭШН основным видом металлопродукции были трехслойные коррозионностойкие листы марки 08Х18Н10+10+08Х18Н10, выпускаемые для сельскохозяйственного машиностроения. Для промышленного освоения способа ЭШН в ОАО «Северсталь» был создан участок, включающий две установки ЭШН, кантователь заготовок, стенды для сборки электродов, машину плазменной резки и печь для расплавления флюса. Установки предназначены для получения двух- и трехслойных заготовок массой до 16 т. Основные размеры выпускаемых листов составляли 2,5x1200x6000 мм.

Технологическая схема включала получение непрерывнолитых слябов размерами 200-250x1200-1400x5000 мм, сборку электродов из сортового проката диаметром 48-50 мм из стали марки 08Х18Н10, электрошлаковую наплавку поочередно на каждую сторону сляба коррозионностойкого слоя толщиной 25-30мм, зачистку наплавленных поверхностей, прокатку трехслойных слябов на стане «2000» на полосу конечной толщины, порезку полос на листы, проведение сдаточных испытаний.

В процессе работы были уточнены требования к листовой коррозионностойкой стали для изготовления деталей сельскохозяйственных машин. Коррозионные испытания показали, что для обеспечения высокой - стойкости трехслойной стали в условиях контакта с минеральными удобрениями достаточно толщины плакирующего слоя не менее 0,15 мм на сторону.

При освоении производства трехслойных листов рассматриваемого сортамента было исследовано влияние технологических параметров на структуру и свойства трехслойных заготовок и листов [160, 161]. Наиболее интересным вопросом было исследование влияния температуры смотки горячекатаных полос в рулоны на структуру и уровень механических свойств при испытаниях на растяжение (рис.6.1). В районе температур смотки 600-620°С наблюдается скачкообразное изменение значений ат, ов и 64. Это связано не только с измельчением зерна при снижении температуры смотки, но и с различным характером второй фазы. При температурах смотки выше 600-620°С структура основного слоя ферритно-перлитная, и зерно феррита тем крупнее, чём выше температура конца прокатки и смотки. При смотке ниже 600-620°С в структуре появляется мартенсит, что резко снижает пластичность (54). Первоначально горячую прокатку трехслойных полос заканчивали в интервале температур 900-980°С, полосу охлаждали на воздухе без душирования, а смотку проводили при температурах 680-720°С. Часть полос, прокатанных по такому режиму, не выдерживала испытаний на изгиб и на стойкость против межкристаллитной коррозии (МКК).

Поэтому исследовали влияние температур окончания прокатки и последующего охлаждения на структуру и свойства трехслойных полос. При окончании горячей прокатки выше 950°С собирательная рекристаллизация укрупняет зерно в коррозионностойкой стали, по границам зерен выделяются карбиды, что снижает стойкость против межкристаллитной коррозии. При окончании прокатки в интервале 870-900°С в плакирующем слое есть остаточное деформационное упрочнение, и для ряда образцов были получены неудовлетворительные результаты испытаний на изгиб. Необходимо окончание а л«а -Л х200 х200 х1600

Рис.6.1. Влияние температуры смотки на механические свойства и структуру основного слоя горячекатаной трехслойной стали: а, б - Тсм<600°С, в - Тсм>600°С прокатки в интервале 910-950°С: остаточное деформационное упрочнение отсутствует, структура мелкозернистая.

Высокая температура смотки или малые скорости охлаждения ухудшали микроструктуру переходной зоны и пластичность трехслойной стали. Охлаждение перед смоткой должно быть ускоренным (со скоростью не ниже 10°С/с), что может быть обеспечено применением душирования. Более низкие скорости охлаждения приводят из-за существенного развития диффузионных процессов к повышению содержания углерода' в плакирующем слое, особенно в переходной зоне (до 0,8-1,0%), что снижает его коррозионную стойкость и охрупчивает прокат. К аналогичным последствиям приводит и применение температур смотки выше 650°С (рис.6.2). В этом случае перераспределение углерода между слоями происходит в процессе медленного охлаждения трехслойной полосы в рулоне. Значения температуры смотки горячекатаных полос в рулоны должны быть ограничены как сверху, так и снизу. .

Для получения высоких механических и коррозионных свойств трехслойной стали рекомендовано: температура конца прокатки - 910-950°С, охлаждение полосы перед смоткой со скоростью не ниже 10°С/с, температура смотки 600-650°С.

Использование разработанных рекомендаций обеспечило высокое качество выпускаемых трехслойных листов. Более 10 лет объемы производства рассматриваемой металлопродукции для основных предприятий сельскохозяйственного машиностроения («Давыдовосельмаш»,

Мозырьсельмаш»») и др. составляли более 5000 т в год. При этом срок эксплуатации изделий, в частности кузовов разбрасывателей минеральных удобрений возрос в 5-10 раз.

Рис.6.2. Микроструктура граничной зоны трехслойных листов при температуре смотки: а - 680°С, б - 600°С.

6.2. Освоение производства холоднокатаной трехслойной листовой стали толщиной 0,5-2,0 мм для автомобилестроения, торгового оборудования и т.д. по кооперации ОАО «Северсталь» - ОАО «МЕЧЕЛ»

Разработана технология производства коррозионностойких трехслойных холоднокатаных листов из заготовок, полученных электрошлаковой наплавкой.

Для основного слоя использовали непрерывнолитые слябы из стали 10 или 08Ю, выплавленной в кислородно-конвертерном цехе ОАО «Северсталь», для плакирующего слоя — электроды из коррозионностойкой сталь типа 08X18Н10 или 08Х18ФБ, выплавленные с учетом требований получения заданного химического состава и удовлетворительного качества поверхности (см. главу 4).

Технологическая схема получения трехслойных холоднокатаных листов представлена на рис. 6.3. Изготовителем горячекатаного трехслойного подката является ОАО «Северсталь», холоднокатаных трехслойных листов — ОАО «МЕЧЕЛ».

По технологии наклонной ЭШН, описанной выше, наплавляли сначала одну, затем — другую сторону сляба. Горячую прокатку трехслойных заготовок размером 300x1200-1400x5000 мм на полосы толщиной 2,0-3,0 мм. на стане «2000» проводили в 2 стадии: после нагрева до 1250°С заготовки прокатывали в черновой группе клетей на толщину 180-200 мм, после повторного нагрева до 1250°С — в черновой и в чистовой группах клетей на толщину 2,0-3,0 мм с последующей смоткой полос в рулоны. Для уменьшения количества окалины поверхность одной из трехслойных заготовок (рулон № 1). подвергли сплошной зачистке перед повторным нагревом (приблизительно по 3 мм с каждой стороны).

Известно, что для предотвращения диффузии углерода из основного слоя в плакирующий следует свести к минимуму продолжительность пребывания биметаллической заготовки (или полосы) в интервале температур 650-900°С.

Ич| отопление и подготовка слябов основного слоя из сталей 08.08 10.10

Получение электродов в виде сортового проката(сталь 08 Х20Н11; 08Х20ФБ

Электрошлаковая наплавка слябов на установке ЭШН

Травление горячекатаного подката (НЗТА- I)

Холодная прокатка на стане I 700 до заданной толщины

Прокатка на стане 2000 до толщины 180-200 мм

Термообработка, травление холоднокатаных полос (НЗТЛ-2! 4

Абразивная зачистка плакирующего слоя

Правка растяжением или дрессировка

Прокатка на стане 2000 до толщины 2.5 мм

Порезка и разбраковка

Горячекатаный подкат в рулонах

ОАО «Северсталь»

Холоднокатаный лист или лен к

ОАО «МЕЧЕЛ»

Рис.6.3. Технологическая схема получения трехслойных холоднокатаных листов

При горячей прокатке в две стадии необходимо ускоренное охлаждение раскатов в указанном интервале температур после первой прокатки на толщину 180-200 мм, а также после прокатки на конечную толщину 2,5мм. Поэтому раскаты после первой прокатки охлаждали вразброс, а не в стопе, а после прокатки на конечную толщину охлаждение с температуры конца прокатки 910-950°С до температуры смотки 630°С проводили со скоростью не менее 10 °С/с, что достигалось применением душирования. Соблюдение перечисленных требований позволило избежать перераспределения углерода между слоями, о чем свидетельствует микроструктура горячекатаной стали (рис.6.4).

В табл. 6.1 приведены значения отношения хромового эквивалента к никелевому эквиваленту и содержание марганца в плакирующем слое, в также средние температуры конца прокатки и смотки.

1. Голованенко С.А., Меандров Л.В. Производство биметаллов. М., Металлургия, 1966, 304 с.

2. Столяров В.И., Родионова И.Г., Быков A.A. Биметаллы: от исследования до применения. Металлы Евразии, № 3, 1998, с.86-89.

3. Быков A.A. Коррозионностойкий биметаллический листовой прокат. Сталь, .Nil 6, 1979, с.446-450.

4. Быков A.A., Логвинова A.M., Степченко В.Н. и др. Эффективность применения двухслойной коррозионностойкой стали. Экспресс-информация, серия ХМ-9, № 1, М., ЦИНТИхимнефтемаш, 1979.

5. Г'оник A.A. Коррозия нефтепромыслового оборудования и меры ее предупреждения. М., Недра, 1976, 192 с.

6. Родионова И.Г., Шаповалов Э.Т, Франтов И.И. и др. Перспективы использования труб, плакированных коррозионностойкими сталями, для обеспечения безаварийной работы нефтепроводов. Защита металлов, 1996, том 32, N4, с.386-388.

7. Маричев Ф.Н. и др. Внутренняя коррозия и защита трубопроводов на нефтяных месторождениях Западной Сибири. Нефтяная промышленность. Обз.информация. Сер. Коррозия и защита в нефтяной промышленности. Вып.8, 1981,42 с.

8. Маняхина Т.И. Современное состояние защиты нефтерезервуаров от коррозии, 1986, N 3, 48 с.

9. Гутман Э.М., Гетманский М.Д., Клипчук О.В., Кригман JI.E. Зашита газопроводов нефтяных промыслов от сероводородной коррозии.,М., Недра, 1988,201с.

10. Взаимодействие оборудования с двуокисью углерода при нефтедобыче. J.Petrol.Technol., 1986, -38, N9, р.823-828.

11. Усиление борьбы с коррозией в сборных трубопроводных системах. Защита от коррозии и охрана окружающей среды, 1995, N6-7, с.32-34.

12. Ульянин Е.А. Коррозионностойкие стали и сплавы. М., Металлургия, 1991, 256с.

13. Медведев А.П., Маркин А.Н. Об усиленной коррозии трубопроводов систем сбора нефти. Нефтяное хозяйство, 1995, N11, с.56-59.

14. Абдуллин И.Г., Давыдов С.Н., Худяков М.А. и др. Механизм канавочного разрушения нижней образующей труб нефтесборных коллекторов. Транспорт и хранение нефти, 1984, N3, 51-53.1 7. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М., Наука, 1986, 512 с.

15. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Коррозия и коррозионностойкие сплавы. М., Металлургия, 1973, 232 с.

16. Томашов Н.Д. Теория коррозии металлов. Металлургия, 1952.

17. Чапля О.Н. и др. Исследование коррозионной стойкости сталей в сероводородсодержащей пластовой воде. Борьба с коррозией в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Тез.д. Всесоюз. н-т конф., г. Кириши, 15-17 июня, 1988, с.32.

18. Вдовин В.Б. и др. Исследование стойкости трубных сталей к углекислотной коррозии. ВНИИ разработки и эксплуатации нефтепромысловых трубопроводов, г. Куйбышев, 1988, Зс.

19. Кахраманов и др. Влияние пластовых вод нефтяных скважин на коррозионную стойкость сталей. Химическое и нефтяное машиностроение, 1991, N2, с.31-32.

20. Choi H.J., Cepulis R.L. Углекислотная коррозия труб из стали марки L-80 в текущих двухфазных средах нефть-рассол. Corrosion (USA), 1989, -45, N11, с.943-950. :

21. Kimura Mituo. Влияние хрома на стойкость стали для магистральных трубопроводов к коррозии под действием газообразной С0£. Curr.Adv.Mater, and Proc., 1991,-4, N6, с. 1984.

22. Нержавеющая сталь с 13% Cr для трубопроводов. Tube Int., 1991, -10, N4, с. 285-289.

23. Damian Liuba и др. Стали стойкие в средах СС-2 и H£S. Cere. Met, 1992, -31, с. 142-153.

24. Naganawa Yutaka. Свариваемость в полевых условиях магистральных трубопроводов из коррозионностойкой стали. Nippon КоЦап Techn. Rept., 1986, N47, с. 39-44.

25. Использование труб из нержавеющей стали для сооружения подводных промысловых трубопроводов. Offshore Eng., 1989, NSept., с. 105-106.

26. Kondo Masatoshi. Сварные плакированные стальные трубы. Sumitomo Metals, 1987, -39, Nl,c.35-45.

27. Опыты по выбору двухфазной нержавеющей стали и плакированной стали для подводных трубопроводов. Offshore and Arct. Pipelines, 1987, 6th Int.Symp., T.13, c.175-189.

28. Kazuchi Ohishi. Разработка плакированных стальных труб для магистральных трубопроводов. Curr.Mater, and Proc., 1991, №6, с. 1987.

29. Коррозионностойкие трубы. World Oil, 1991, -212, N1, c.l 13.

30. Kane R.D. Анализ устойчивости к коррозии биметаллических труб в кислой среде. Электронная техника. Сер.11, 1991, N2, с.291-296.

31. Lanan Glenn А. и др. Использование новых материалов и конструктивных решений при строительстве трубопроводов для транспорта коррозионноагрессивного газа месторождений Mobile Bay. Oil and Gas J., 1992, -90, N43, с.71-76.

32. Yoshitake А. Биметаллические трубы центробежного литья для коррозионностоиких морских трубопроводов. Proc. 4th Int. Offshore and Polar Eng., Conf., Osaka, Apr. 10-15, 1994, Vol.12, c. 180-185.

33. Саакиян JI.C. и др. Защита от локального разрушения алюминиевых сплавов в высокоминерализованных растворах, содержащих сероводород и углекислый газ. Защита металлов, 1994, -30, N2, с. 172-174.

34. Саакиян JI.C. и др. Внутри промысловые трубопроводы из алюминиевых сплавов. Защита от коррозии и охрана окружающей среды, 1994, N6, с.9-14.

35. Каган JI.C. Исследование коррозионной стойкости нефтепроводных труб из алюминиевых сплавов. Защита от коррозии и охрана окружающей среды, 1995, N6-7, с.6-8.

36. Каган JI.C. Показатели коррозионной стойкости нефтепромысловых труб из стали и алюминиевых сплавов. Нефтяное хозяйство, 1993, N6, с.27, 30-31.

37. Титановые трубы. Anti-Corros. Meth. and Mater, 1995, -42, N1, c.33.

38. Коррозия легированных сталей в условиях воздействия жидкостей, применяемых при добыче нефти. Коррозия 87. Сан-Франциско, Калифорния, 913 марта, 1987, Док. N302.

39. Опыт использования труб из сталей, содержащих 13%Сг, в скважинах, агрессивность среды которых обусловлена СС>2. SPE Int. Symp.

40. Oilfield and Geotherm.Chem., Phoenix, Aris., Apr.9-11, 1985, c.37-44.

41. FieiTo G. и др. XPS-исследования коррозии нержавеющей стали AISI 420 в условиях нефтяных и газовых скважин. J. Mater.Sci., 1990, -25, N2B, с. 14071415.

42. Новая нержавеющая сталь с 15%Сг, пригодная для трубных изделий в условиях нефтедобычи. Коррозия 91, Цинциннати, Огайо, 11-15 марта, 1991, Док. N28.

43. Сталь с 15%Сг для труб нефтяных скважин с превосходной коррозионной стойкостью. Techno Jap., 1992, -25, N2, с. 78.

44. Cojic M. и др. Коррозия трубопровода в нефтяных и газовых скважинах. Nafta (SFRJ), 1992, -43, N12, с.591-599.

45. Gunts G и др. Трубы из нержавеющих аустенитно-ферритных сталей для газовых и нефтяных скважин с кислыми средами. Bull.Cercle etud. métaux:, 1986,-15, NÍ1, 19/1-19/4.

46. Harrison J.D. и др. Работа материалов в кислых средах нефтяных скважин -проблемы и решения. Отчет о конференции. Brit.Corros.J., 1992, -27,N2, с.95.

47. Craig Bruce D. Опыт эксплуатации биметаллических труб из стали API Grade L-80 (с покрытием из стали с 13% Cr). Mater.Perform., 1986, -25, N6, с.48-50.

48. Успешное освоение выпуска бесшовных плакированных труб из высоколегированного сплава. Brit. Corros.J., 1992, -27, N1, с.2.

49. Fukuda Takashi. Плакированные стальные трубы для месторождений кислого газа. Int.Conf.Pipeline Reliab., Calgary. June 2-5, 1992, Proc.Vol.l-Houston.-C.ÍIl/7/l-l 11/7/11.

50. Томашов H.Д., Чернова Г.П. Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы. М., Металлургия, 1986г.,359с.

51. А.С. 0178334 от 11.10.84, ЕПВ.

52. A.c. 0233437 от 26.08.87, ЕПВ.

53. A.c. 63-18663 от 19.04.88, Япония.

54. A.c. 64-11105 от 23.02.89, Япония.

55. A.c. 3906700 от 26.07.90, ФРГ.

56. A.c. 3-60904 от 18.09.91, Япония. 60 A.c. 5049210 от 17.09.91, США.

57. A.c. 4-50366 от 14.08.92, Япония.

58. A.c. 93/11270 от 10.06.93 POT(WO).

59. A.c. 2033460 от 20.04.95., РФ.

60. Кобелев. А.Г., Лысак В.И., Чернышев В.Н., Быков A.A., Востриков В.П. Производство металлических слоистых композиционных материалов, М., Интермет Инжиниринг, 2002, 496 с.

61. Быков A.A., Дорошев Ю.Ф., Булат С.И., Соловьев B.C. Непрерывная отливка двухслойных и многослойных заготовок. Обзорная информация ин.-та Черметинформация, Сер. Сталеплавильное производство, М., 1981, Вып.З, 21 с.

62. Кудинов В.М., Коротеев А .Я. Сварка взрывом в металлургии. М., Металлургия, 1987, 168 с.

63. Конон Ю.А., Первухин Л.Б., Чудновский А.Д. Сварка взрывом. М., Машиностроение, 1987, 216 с.

64. Потапов И.Н., Лебедев В.Н., Кобелев А.Г., Кузнецов Е.В., Быков A.A., Ключников P.M. Слоистые металлические композиции. М., Металлургия, 1986, 216с.

65. Патон Б.Е., Медовар Б.И., Цыкуленко А.К. и др. Многослойная сталь в сварных конструкциях, Киев, Наукова думка, 1984, 288 с.

66. Патон Б.Е., Стеренбоген Ю.А., Мосендз H.A. и др. Новый процесс получения биметалла с коррозионностойким плакирующим слоем, Сталь, 1983, .4« 7, с. 16-17.

67. Медовар Б.И., Медовар Л.Б., Чернец A.B. и др. Электрошлаковая наплавка жидким металлом новый способ производства высококачественных композитных заготовок прокатных валков. Труды третьего конгресса прокатчиков, М., Черметинформация, 2000, с. 369-372.

68. Коннов Ю.П., Киссельман М.А., Коннова И.Ю. и др. Электрошлаковая наплавка с вертикальным расположением заготовки для получения коррозионностойких биметаллов. Сталь, 1993, № 5, с. 26-30.

69. Родионова И.Г. и др. Плакированная коррозионностойкая сталь. Патент №2015925 (RU) приоритет 17.03.1992 г.

70. Родионова И.Г. и др. Способ получения трехслойных листов и полос. -Патент №2014190 (RU) приоритет 26.03.1992 г.

71. Родионова И.Г. и др. Способ получения трехслойных листов и полос. -Патент № 2063852 (RU) приоритет 31.03.1993 г.

72. Родионова И.Г. и др. Способ получения биметаллических листов и полос. -Патент №2076793 (RU) приоритет 04.11.1993 г.

73. Родионова И.Г.и др. Плакированная коррозионностойкая листовая сталь для получения изделий холодной штамповкой. Патент №2077984 (RU) приоритет от 1 1.01.1995 г.

74. Родионова и др. Способ получения биметаллического слитка. Патент №2193071 (RU) приоритет от 05.06.2000 г.

75. Родионова и др. Двухслойная коррозионно-стойкая листовая сталь и изделие, выполненное из нее. Патент №2201469 (RU) приоритет от 07.06.2000г.

76. Родионова и др. Способ получения биметаллического слитка (варианты). -Патент №2255994 приоритет от 31.03.2004г.

77. Родионова и др. Способ изготовления двухслойных горячекатаных листов. -Патент №2255848 приоритет от 31.03.2004 г.

78. Родионова И.Г. и др. Способ получения биметаллического слитка. Патент №2087561 (RU) приоритет 14.06.1996 г.

79. Родионова И.Г., Шарапов A.A., Шалимов А.Г., Пузачев В.И., Зуев С.А. Новая технология получения высококачественного двухслойного коррозионностойкого проката. Металлург, 1996, №7, с.34-35

80. Шарапов A.A., Родионова И.Г., Пузачев В.И., Зуев С.А., Дружинин Ю.В., Гришин В.А. Опыт разработки технологии производства коррозионностойких биметаллических заготовок с использованием электрошлакового переплава. Сталь, 1996, №12, с.27-29.

81. Меандров JI.B. Двухслойные коррозионностойкие стали за рубежом. M., 1970, 232 с.

82. Голованенко С.А. Сварка прокаткой биметаллов. М., 1977 160 с.

83. Чарухина К.Е., Голованенко С.А., Мастеров В.А. и др. Биметаллические соединения. М., 1970, 280 с.

84. Голованенко С.А., Земский C.B., Устименко В. А. и др. Анализ перераспределения углерода в биметаллах с промежуточным слоем. Специальные стали и сплавы: Отраслевой, сб. МЧМ. М., 1974, с. 149-156.

85. A.c. I4476I2 СССР. МКИ В 23 К 20/04.

86. Черных Н.П., Арсентьев В.И., Турицина А.П. и др.Влияние диффузии углерода при отпуске и эксплуатационном нагреве на механические свойства двухслойных сталей. МиТОМ. 1975. №11, с.25-27.

87. Маслов A.M., Чернышев О.Г., Быков A.A. и др. Исследование внутренних напряжений в двухслойных сталях. Термическая обработка и металловедение качественных сталей и сплавов: Отраслевой сб. МЧМ. 1983, с.25-28.

88. Быков A.A., Маслов A.M., Устименко В.А. Физико-механические свойства и качество коррозионностойких биметаллов. Ин-т «Черметинформация» М., 1980 (Обзор информ Сер. Металловедение и термическая обработка. Вып.2, 28 с.).

89. Быков A.A., Маслов A.M. Повышение эффективности пакетной прокатки при производстве коррозионностойких биметаллических листов. Черная металлургия: Бюл.ин-та «Черметинформация». М., 1983, Вып.11, с.23-41.

90. Маслов A.M., Устименко В.А., Быков A.A. и др. Свойства и качество коррозионностойких металлов для изготовления химических аппаратов. ЦИНТИ химнефтемаш. М., 1981 (Обзор, информ. Сер. ХМ 9. 36 е.).

91. Гельман A.C. Остаточные напряжения в двухслойной стали. Сварочное, производство. 1974, № 10, с.34-35.

92. Кобрин М.М., Бируля A.JI Кудрявцева JI.B. Методика раздельного определения остаточных реактивных внутренних напряжений в биметалле. Заводская лаборатория. 1971. № 9, с.1131-1135.

93. Биргер И.А., Козлов M.JI. Определение остаточных напряжений в пластине с переменными по толщине параметрами упругости. Заводская лаборатория. 1975. №2, с. 239-241.

94. Несмих B.C., Малевский Ю.Б., Кушнарева Т.Н. Методика определения остаточных напряжений в соединениях разнородных металлов. Автоматическая сварка, 1978, К 4, с.76-77.

95. Маслов A.M., Байков A.M., Лонгинов М.Ф. и др. Исследование характера напряжения, возникающих при охлаждении биметаллов. Металловедение качественных сталей и сплавов: Сб. тр. МЧМ. М., 1982, с.26-28.102. «Дзайрё», 1976. У.25. № 269, р. 186.

96. Маслов A.M., Устименко В.А., Быков A.A. и др. Измерение прогиба биметаллических пластин при высокотемпературном нагреве. Заводская лаборатория. 1977, Л I, с,. 102-103.

97. Маслов A.M., Устименко В.А., Быков A.A. и др. Исследование прогиба при нагреве и охлаждении биметаллических пластин. Качественные стали и сплавы: Сб. тр. МЧМ. М., 1978, №3, с. 104-105

98. Заявка 52-116710 Японии, МКИС21 Д 1/00.

99. Покатаев Е.П., Трыков Ю.П., Храпов A.A. Остаточные напряжения в соединениях, полученных сваркой взрывом. Сварочное производство, 1972, .N»9, с. 10-11

100. A.c. 524660 СССР. МКИ В 23 Р 3/06.

101. Заявка 62-104625 Японии, МКИ В 21 Д 1/05.

102. Заявка 61-159221 Японии. МКИ В 21 Д 1/00, В 21 Д 1/02. 1 10: Заявка 62-13214 Японии. МКИ В 21 Д 1/05, В 21 Д 1/00.1 1 1. Заявка 61-135423 Японии МКИ В 21 Д 1/00.

103. Быков A.A. Исследование и разработка технологии получения коррозионно-стойких и износостойких биметаллических листов. Дис. канд. техн.наук. М., 1971, 152 с.

104. Клюев М.М., Каблуковский А.Ф. Металлургия электрошлакового переплава. М.:»Металлургия», 1969, 256 с.1 14. Голиков И.Н., Масленков С.Б. Дендритная ликвация в сталях и сплавах. М, Металлургия, 1977, 224с.

105. Патон Б.Е., Медовар Б.И., Артамонов B.J1. и др. О механизме формирования поверхности слитка при ЭШП с относительным перемещением кристаллизатора и слитка. В сб. "Рафинирующие переплавы", вып.2, Киев.,"Наукова думка", 1975, 49-54.

106. Меликов В.В. Многоэлектродная наплавка. М.: Машиностроение, 1988, 140с.

107. Медовар Б.И., Жаховский B.C., Мартын М.В. и др. Разработка кислого шлака для ЭШП и исследование некоторые: его свойств. Спецэлектрометаллургия, 1984, № 43, с.38-43.

108. Сварные материалы для дуговой сварки: Справочное пособие в 2-х томах. Т1 Защитные газы и сварочные флюсы. Под редакцией Н.Н.Потапова. М.Машиностроение., 1989, 544с.

109. Кристапь М.М., Хапизова В.Н., Адугина H.A. Коррозионная стойкость двухслойных листов. Химическое и нефтяное машиностроение. 1966, JT 4, с.3639.

110. Родионова И.Г. и др. Способ термической обработки двухслойных горячекатаных листов с основным слоем из низколегированной стали- и плакирующим слоем из коррозионно-стойкой стали. Авторское свидетельство №1668428 приоритет 30.05.1989 г.

111. Заявка 62-110880 Японии. МКИ В 23 К 20/00, В 21 В 3/00.

112. Крупина Е.М., Веденкин С.Г., Зайцев В.В. и др. Биметаллические материалы для кузова вагонов-минераловозов. Вестник Всесоюзного НИИ Железнодорожного транспорта. 1982, № 1.

113. Маслов A.M., Устименко В.А., Быков A.A. Термическая обработка коррозионностойких биметаллов. Сталь, 1983, № 6, с.69-70.

114. Заявка 2430561 ФРГ. МКИ С 21 Д 9/52.

115. Заявка 2333867 Франции. МЕСИ С 21 Д 9/52, С 21 Л 1/26.

116. Заявка 62-54020 Японии. МКИ С 21 Д 8/02, В 21 В 3/00.

117. Заявка 62-124229 Японии. МЩ С 21 Д 9/46, В 21 В 3/02.

118. Заявка 62-124230 Японии. МКИ-С 21 "Д 9/46, В 21 В 3/02.

119. Заявка 62-74025 Японии. МКИ С 21 Д 9/52.

120. Агишев Д.А., Никитин В.Д. Разработка технологии производства трехслойного холоднокатаного, коррозионностойкого листа. Сталь, 1990, № I, с.62-63.

121. Китада Тоёфуми. Плакированная сталь. "Киндзоку", 1986, У. 56, № 9, р. 32.

122. Черникова Л.П., Бородин Ю.А., Гиндин А.Ш. и др.Совершенствование технологии производства двухслойных коррозионностойких листов. Металлург, 1983, № 4, с.34-35.

123. A.c. 561350 СССР. МКИ В 23 К 20/04.

124. A.c. 568527 СССР. МКИ В 23 Р 3/06.

125. Парамошин А.П., Плеханов Г.П., Левитан С.М. и др.Новый температурно-деформационный режим горячей прокатки двухслойных листов. Черная металлургия: Бюл. ин-та «Черметинформация». М., 1979, вып.11, с.40-41.

126. Быков A.A., Голованенко С.А., Меандров Л.В. и др. О выборе оптимального температурного режима прокатки биметаллов СтЗ+0Х17Т и СтЗ+Х25Т. Специальные стали и сплавы: Сб.тр.ЦНИИчермета. М., 1970, вып. 77, с. 177-181.

127. Ниппон Кокан. Джэпэниз ферм девеллопс нью стейнлесклэд стил плэйт. Мет. Инд. Ньюз. 1986, т.З, № I, с. 145.

128. Мацумото-Кацуаки. Тэпу то хаганэ. Джорнэл Айрон энд стил Инст. Джэр. 1985, V.71,№13,s. 1413.

129. Заявка 62-137108 Японии. МКИ В 21 В 3/00, С 21 Д 8/02.

130. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов. М., Мир, 1970.

131. Ярославский Д.И., Мебель Б.А., Максюта О.И. Освоение технологии закалки биметаллических раскатов с прокатного нагрева. Металлург, 1983, Л 8, с.32-33.

132. Белоконь Ю.И., Хорошилов Н.М., Остапенко В.М. и др. Совершенствование технологии производства двухслойной стали. Сталь, I960, Л 3, с.230-231.

133. Adeiezyk I., Barton J.// Hutnik (Polska), 1972, т. 59, N 9, s. 447.

134. Плеханов Г.П., Хорошилов H.M., Белоконь Ю.И. и др. Повышение качества двухслойных толстых листов Черная металлургия: Бюл. ин-та «Черметинформация», М., 1979, вып. 6, с.58-59.

135. A.c. 341849 СССР. МКИ С 21 Д 9/46, С 21 Д

136. A.c. 729263 СССР. МКИ С 21 Д 9/46.

137. A.c. 502056 СССР. МКИ С 21 Д 9/46, С 21 Д 1/78.

138. Заявка 62-57786. Японии МКИ В 23 К 20/00.

139. Быков A.A., Маслов A.M., Устименко В.А.и др. Разработка технологии получения биметалла 10X2MI+08XI8H10T. Сталь, 1979, Л 8, с. 613-614.

140. Коломиец Е.М. Сухолитко Н.П., Самохина Т.И. Оптимальные режимы термической обработки биметаллических листов, полученных сваркой взрывом. Сталь, 1989, Л 1, с. 62-64.

141. Матросов Ю.И., Литвиненко Д.А., Голованенко С.А. Сталь для магистральных газопроводов. М., Металлургия, 1989, с.288.

142. Рыбкин А.Н., Родионова И.Г., Шарапов A.A. и др. Способ изготовления двухслойных горячекатаных листов с основным слоем из низколегированной стали и плакирующем слоем из коррозионностойкой стали. Патент 2170274 (RU) Опубл.10.07.2001 Бюл.№19.

143. Химушин Ф.Ф. Нержавеющие стали. М., Металлургия, 1966.-640с.

144. Родионова И.Г., Липухин Ю.В., Тишков В.Я. и др. Получение трехслойных холоднокатаных листов с использованием электрошлаковой наплавки. Черная Металлургия. Бюллетень научно-технической информации. Черметинформация. 1992, вып.З (1115), с.31-33.

145. Родионова И.Г., Быков A.A., Бакланова О.Н. Перспективы использования биметаллической и многослойной металлопродукции для защиты оборудования и коммуникаций от коррозии. Практика противокоррозионной защиты, 1998, №3,-с.50-55.

146. Рыбкин А.Н., Родионова И.Г., Голованов A.B. и др. Коррозионностойкий двухслойный листовой прокат. Химия и технология топлив и масел, 2002, № 1, с.45-47.

147. Родионова И.Г., Рыбкин А.Н. Коррозионностойкие двухслойный листовой прокат и плакированные трубы. Химия и технология топлив и масел, 2002, № 1, с. 48-50.

148. Родионова И.Г., Рыбкин А.Н., Порецкий C.B. и др. Сварные трубы, плакированные коррозионностойкими сталями. Химия и технология топлив и масел, 2002, № 1, с. 51-53.

149. Реформатская И.И., Завьялов В.Б., Родионова И.Г. и др. Перспективы использования биметаллических труб на промысловых нефтегазопроводах Западной Сибири. Защита металлов, 2000, том 36, №1, с.51-57.

150. Родионова И.Г., Быков A.A., Сорокин В.П. Особенности термической обработки коррозионностойких биметаллических листов. Обзор.инф.сер. «Металловедение и термическая обработка». 1993, вып. 1-2, 27 с.