SAE 1541 Безшевна стомана тръба е типичен представител на стоманените материали със средно въглеродни мангани. Съдържанието на неговия фосфор (P) и сяра (и) оказва значително влияние върху механичните свойства, характеристиките на обработката и експлоатацията на стоманената тръба. Комбиниране на принципите на науката за материалите и индустриалната практика, следният анализ се извършва от три аспекта: Механизъм на действие, Корелация на ефективността и стратегия за контрол:
1. Металургични свойства и механизъм на действие на фосфор и сяра
Форма на появата на фосфор и вреда
Фосфорът съществува във феритовата решетка в стоманата като твърд разтвор или образува сегрегация на границата на зърното. Основните му отрицателни ефекти включват:
Увеличаване на студената бритълност: За всеки 0. 01% Увеличаване на съдържанието на фосфор, температурата на пластичните чупливи преход (DBTT) се увеличава с около 20-30 градус, като значително намалява ударната здравина на стоманената тръба в ниска температурна среда.
Отслабване на границата на зърното: Сегрегацията на фосфор на границата на зърното ще намали силата на свързване на границата на зърното, което ще доведе до ускорена скорост на растеж на пукнатината на умора.
Съществуване и опасности от сяра
Сярата се комбинира с манган, за да образува MNS включвания и неговите ефекти са както следва:
Риск от гореща бритълност: Когато съдържанието на сяра е по -голямо от 0. 040%, MNS се топи при гореща работна температура (800-1200 градус), което води до внезапен спад в границата на зърното и пукнатините.
Анизотропията се засилва: MNS се разпределя във верига по посока на търкаляне, което води до намаляване на напречното въздействие на стоманената тръба с 30% -50% в сравнение с надлъжната посока.
II. Градиентен ефект на съдържанието на фосфор и сяра върху свойствата на стоманените тръби
(I) Корелация на механичните свойства
Баланс на силата и пластичността
Когато съдържанието на фосфор се увеличава от {{0}}. 020%до 0,045%, якостта на опън (σ _ b) от 3%-5%.
Съдържанието на сяра, по -голямо от 0. 030% ще засили анизотропията, причинявайки свиването на напречната секция (ψ) да падне под 60% от надлъжната посока.
Праг на ниска температура на здравина
Когато съдържанието на фосфор е по -голямо от 0. 025%, -20 степен на въздействие (KV2) спада от 80 J до по -малко от 50 j, което не може да отговаря на изискванията на стандартите на тръбопровода с ниска температура (като GB\/T 18984).
Съдържанието на сяра, по-голямо от 0. 015% ще увеличи температурата на пластичния преход от -40 градус до -20 градус, ограничавайки прилагането на стоманени тръби в студени райони.
(Ii) Влияние на характеристиките на обработката
Гореща производителност на обработката
За всеки 0.
Заваръчни показатели
Синергичният ефект на фосфор и сяра значително увеличава чувствителността на пукнатините за заваряване: когато сумата на P+S е по -голяма от 0. 060%, скоростта на студената пукнатина на неразгадано заваряване може да достигне 30%.
Съдържанието на сяра, по-голямо от 0. 020% ще увеличи порьозността на заваряването, което трябва да бъде компенсирано от Argon Arc Welding + двуслоен екраниращ газов процес.
(Iii) Специално изпълнение на услугата
Корозионна устойчивост
Съдържание на фосфор> 0. 030% ще ускори скоростта на изкопване на стоманени тръби в CL⁻-съдържащи среди и ще увеличи степента на загуба на тегло с корозия с 2-3 пъти.
Включенията на MNS, образувани от сяра, се разтварят за предпочитане в кисела среда и стават начална точка на корозия.
Живот на умора
Когато общото съдържание на фосфор и сяра е> 0. 070%, якостта на умората на стоманената тръба при 10^6 цикъла спада от 450 MPa до 380 MPa, намаление с 15%.
Iii. Стратегия за контрол на оптимизацията на компонентите на фосфор и сяра
(I) Подобряване на процеса на топене
Технология за рафиниране извън обшит
Процесът на двойно рафиниране на LF+RH може да се използва за контрол на съдържанието на фосфор до по-малко или равно на 0. 0 15% и съдържанието на сяра до по-малко или равно на 0,008%, достигащо нивото на ултра-лилава стомана.
Контрол на морфологията на включване
Добавянето на лечение с калций (ca\/si =1. 2-1. 5) превръща MNs в сферична CAS за намаляване на анизотропните опасности.
(Ii) Компонентен баланс на дизайна
Фосфор-сулфурен синергичен контрол
P По -малко или равен на {{0}}. 020%, s по -малко или равни на 0,010%, понастоящем и двете силата (σ _ b, по -голяма или равна на 900 MPa) и здравина (-40 градус KV2, по -голям от или равен на 50 j), може да се вземе в предвид.
Микро слягане на компенсация
Добавянето 0. 02%-0. 05%редки земни елементи (като CE) може да прецизира зърната и да фиксира остатъчния фосфор и сяра, което може да увеличи живота на умора с 20%.
IV. Сценарии на приложение и предложения за избор на материали
Автомобилен вал
P по -малко или равен на {{0}}. 018%, s по -малко или равен на 0,008%, комбиниран с процеса на укрепване на изстрела, животът на торсионната умора може да достигне повече от 10^7 пъти.
Хидравличен цилиндър
Процесът на лечение на калций (CA\/S =1. 5) се използва за разпръскване на сулфида, а твърдостта достига HV800 след хромиране на повърхността.
Така че според нас оптималният диапазон на контрол на съдържанието на фосфор и сяра в SAE 1541 безшевна стомана тръба е P по -малък или равен на 0. 0 20%, S по -малко или равни на 0,010%, при които силата, здравината и ефективността на обработката могат да бъдат балансирани. Бъдещите изследователски указания включват: Разработване на технология за онлайн мониторинг на фосфор и сяра за постигане на динамично регулиране на процеса на топене; Прилагане на електромагнитно разбъркване за усъвършенстване на структурата на втвърдяване и намаляване на риска от фосфор и сегрегация на сяра; Проучване на рядкото технология за лечение на Земята-Калций за оптимизиране на разпределението на включванията. Чрез прецизен контрол на съдържанието на фосфор и сяра и поддържаща оптимизация на процесите, всеобхватната работа на стоманената тръба SAE 1541 може да бъде допълнително подобрена, за да се отговори на търсенето на високоефективни тръби при производството на оборудване от висок клас.
