Бесшовные трубы из супердуплексной нержавеющей стали UNS S32750 Исследование процесса экструзии

Введение

Поскольку энергетическая и нефтехимическая инфраструктура нового поколения требует высококоррозионных сервисных трубопроводов., Супердуплексные нержавеющие стали привлекают широкое применение благодаря своему уникально сбалансированному сочетанию прочности., прочность и коррозия сопротивление превосходит традиционные сплавы. В семействе аустенитно-ферритных материалов Fe-Cr-Ni-Mo., UNS S32750 часто используется из-за повышенной стойкости к точечной/щелевой коррозии благодаря специально подобранным добавкам Mo и W.. тем не мение, Несмотря на изобилие приложений, изготовление бесшовных труб требует глубокого понимания и оптимизированной обработки.. Целью данного отчета является изучение технологии экструзии, применяемой при производстве супердуплексных бесшовных труб S32750, путем оценки металлургии и поведения сплава на различных этапах, включая предварительный нагрев., бесконтейнерная экструзия, и постобработка.

Микроструктура и свойства

Основные микроструктурные фазы, определяющие производительность S32750, включают почти равный баланс высококоррозионностойкого аустенита γ-Fe.(Ni,CR) и феррит α-Fe, обеспечивающий синергетический эффект. Ключевые легирующие элементы способствуют созданию дуплексной структуры за счет:

• Хром (24-26%) стабилизирует как феррит, так и аустенит, придавая при этом коррозионную стойкость
• молибден (3.5-4.5%) и вольфрам (1.5-2.5%) повысить устойчивость к локальной коррозии, такой как точечная коррозия
• Никель (5-7%) увеличивает долю аустенита, что затем придает способность к удлинению

В совокупности это дает микроструктуру 40-60% островки аустенита, диспергированные в ферритной матрице, обладающей оптимальной устойчивостью к повреждениям и стойкостью к повреждениям.. S32750 обычно демонстрирует предел прочности на разрыв, превышающий 90 кси с 20% минимальное удлинение и отличная прочность вплоть до криогенных температур.

Производство заготовок

Производство необходимого сырья S32750 (заготовки) экструзия начинается с чистых исходных элементарных ингредиентов, расплавленных в инертном газе аргона с использованием вакуумных индукционных печей.. Тщательная корректировка обеспечивает соответствие составов спецификациям ASTM, сводя к минимуму нежелательные элементы внедрения, такие как сера., фосфор и азот связаны с вредными вторичными фазами. Машины непрерывного литья быстро превращают расплавленный металл в прямоугольные заготовки, требующие дальнейшей обработки для реализации всех свойств..

Предварительный нагрев

Основная цель перед экструзией заключается в гомогенизации заготовок для улучшения зеренной структуры и растворения включений карбидов/нитридов, которые могут ухудшить эксплуатационные характеристики трубы.. Поскольку механизм выделения упрочняющего сплава основан на измельчении вторичной фазы, обычно применяется многоэтапный предварительный нагрев.:

• Начальная выдержка выдерживает температуру заготовок 900-1020°C, обеспечивая медленное растворение включений, которые переосаждаются в виде более мелких дисперсоидов.
• Медленное охлаждение 1-2 дней сохраняет осадки до окончательного отпуска в дуплексном диапазоне (850-950° C) для обеспечения полного микроструктурного баланса при медленном воздушном охлаждении

Строгий контроль температуры сохраняет металлургический баланс на этапах нагрева/выдержки, которые в целом могут длиться до недели..

Бесконтейнерная экструзия

Прямая экструзия без контейнеров означает процесс, при котором заготовки сжимаются через коническую стальную матрицу без какого-либо окружающего контейнера.. Это дает эксплуатационные преимущества по сравнению с традиционной экструзией в контейнерах при производстве труб S32750.. Ключевые аспекты:

• Заготовки, предварительно нагретые до 1050-1150°С, поступают во входную часть матрицы на изолированном башмаке и толкаются гидроцилиндром.
• Коническая геометрия, ориентированная под углом 8–15°, создает равномерное напряжение сжатия., заставляя металл плавно течь через передаточное число в 3-10 раз
• Форма, близкая к чистой, экструдированные «бревна» выходят из матрицы, сохраняя 95% точность размеров без разрывов/трещин
• Производительность процесса достигает 30 м/мин при минимальном образовании вспышек и уровне дефектов ниже 1 стр./мин.
• Бревна немедленно закаливают в воде для фиксации дуплексной микроструктуры, а затем выпрямляют.

Бесконтейнерная экструзия использует предварительную подготовку заготовок, контролируемые напряжения и оптимизированная конструкция матрицы для производства высококачественных труб S32750 без риска дефектов тары.

Постобработка

Дальнейшее формование и термическая обработка настраивают микроструктуру и свойства.:

• Фрезерование/токарная обработка устраняет дефекты поверхности и обеспечивает допуски по округлости и толщине стенок трубы.
• Отжиг на раствор проведен 1 час между 1000-1100°C повторно растворяет наклепанные слои перед быстрой закалкой
• Отверждение осаждением включает старение 2-6 часов при 600–750°C для зарождения желаемого распределения упрочняющих частиц нанометрового размера, таких как карбиды.
• Неразрушающий контроль оценивает надежность и подтверждает соответствие механических свойств нормам применения.
• Дополнительное покрытие/оболочка, наносимая перед отправкой, защищает от коррозии во время будущего обслуживания.

После последующей обработки бесшовная труба S32750 демонстрирует целевой сверхвысокий профиль прочности и вязкости, достигнутый благодаря усовершенствованным технологиям обработки, таким как безконтейнерная экструзия в сочетании с прецизионной термической обработкой..

Заключение

отвечающее строгим требованиям, предъявляемым в оффшорной сфере, нефтегазовый и химический рынки требуют оптимизированных технологий производства. В этом отчете подробно описан процесс многоэтапной бесконтейнерной экструзии, применяемый для производства высококачественных бесшовных труб из супердуплексного нержавеющей сплава UNS S32750.. Путем предварительной подготовки заготовок, использование контролируемых деформационных напряжений и улучшение микроструктуры, Бесшовные трубы обладают уникальными сбалансированными свойствами благодаря дуплексной матрице этого сплава, что делает их незаменимыми для долговечных трубопроводов, транспортирующих агрессивные жидкости.. Постоянное развитие расширяет возможности экструзии, обеспечивая устойчивую инфраструктуру в будущем..