澳大利亚6年级Низкоуглеродистаястальвтрубопроводах——МикроструктурныеОпределениехарактеристикисвойстватвердости

М。nЭрвинаEfzan *, s . Kesahvanveraragu j·爱默生

1.0ВВЕДЕНИЕ

1.1МорскойтрубопроводМатериал

Трубопроводывморскихплатформахизготовленыизразличныхматериалов。Выборматериалазависитотопределенныхусловий,такихкакстоимость,функциональноетребование,Рабочиеусловиядавленияитемпературы,коррозияСкоростьит.д.[1-2]。Посколькусуществуютразновидноститрубопроводоввморскойплатформы，Выборматериалаиэтисоображениявысокотребуется。Воффшорнойпромышленности，металлявляетсявесьмаиспользуемымматериалом，которыйможетбытьсортированвчерныйицветныеметаллы[1-3]。Металлы，содержащиежелезо（Fe）的вкачествепремьеракомпозицийизвестныкакчерныеметаллы，втовремякакметаллы，содержащиедругиеэлементы，называютсяцветнымиметаллами[4-5]。Чугунистальотноситсякчернойкатегорииметалла，втовремякакцветныеметаллывключаюталюминий（Al）等Медь（Cu）的，верить（Sn）的икремния（Si）的[3-5]。По马姆杜[6]，Цветныеметаллыявляютсявосновномиспользуютсяметаллыпостроительствуморскихтрубопроводовплатформыиз-заэкономическуюэффективностьиспособностьвыдерживать
рабочеесостояние。

1.2Обычнаяуглеродистаясталь

Углеродистаястальпредставляетсобойматериал,состоящийизуглеродавкачествеосновноголегирующегоэлемента。Углеродистаястальсостоитизжелеза(Fe)углерод(С)фосфор(P),Марганец(Миннесота)сера(S)икремния(Si) [7]。Внастоящеевремянамировомрынке,углеродистаястальпроизводитсяииспользуетсявбольшихколичествахдлятяжелойпромышленности,особеннонашельфетранспортнаясистемаидобычанефти[8]。Этопроисходитпотому,чтоизуглеродистойсталиимеетвысокуюпрочность,хорошаясвариваемость,耐高温,хорошаязащитаповерхностиквнешнейсредеидешевле,чемвдругихлегированныхсталях,такиекакнизколегированнаястальинержавеющаясталь[3 - 4]。

Изуглеродистойсталимогутбытьклассифицированынанизкое,средниеивысокиеуглеродистыесталинаосновеегосодержанияуглерода(Индийскийинституттехнологии,2010)。Низкоуглеродистаястальтакженазываюткакмягкаястальи,какправило,содержитменееуглерод0.3%。междутем,средниеивысокиеуглеродистаясталиимеетсодержаниеуглерода0.3 - 0.45%атакжесоответственно0.45 - 0.75% [4][9]。Трубопроводныепромышленности,особенноморскиетрубопроводынемогутиспользоватьсреднююивысокуюуглеродистуюстальиз-заихнизкуюпрочностьхрупкостииснижениясвариваемости[10]。Такимобразом,низкоуглеродистаястальявляетсяпредпочтительнойвморскихтрубопроводахсредидизайнеров,Изготовителиирегуляторы。Онохватываетсетьтрубопроводоввысокихтемпературсосудов,热交换器，компрессорыитрубопроводыпередачи[9] [10]。Подробнаяинформацияобиспользованиинизкоуглеродистыхсталейвморскихтрубопроводахобработкиплатформыприведенавтаблице1.Изтаблицы1，низкоуглеродистаястальТипAPI 5LХ52Классимеетсамыйвысокийпределпрочностинаразрыв455兆帕，втовремякактипAPI 5LсортВ，обладаетсамойнизкойпрочностьюнаразрыв413兆帕。

Таблица1:Типынизкоуглеродистыхсталейвморскойплатформыобработкивсоответствииснормамиистандартами,пределпрочности,Составматериалаиприложения:

нет。	Кодыистандарты (ASTM / API)	растяжимый Прочность (MPa)	Композиция материалов	Применениев Морскаяплатформа	Ссылка
1	A106МаркаБ （Бесшовнаятруба）	415	С<= 0.30 Миннесота< = 1.06 P < = 0.035 S < = 0.035	1.системазабортнойводы 2.закачиваниеводы система 3.Произведеноводы система 4.Питьеваявода система 5.Сухоетопливоигаза система 6.Системапожарнойводы 7.гликольи впрыскаметанола система 8.Инертныйгаз/воздухзавода трубы	[2] [11] [12]
2	API 5 lМаркаБ (сварнаятруба)	413	С<= 0.28 Миннесота< = 1.20 P < = 0.030 S < = 0.030		[2] [11] [13]
3.	A671年级CC60 (сварнаятруба)	415	С< = 0.21 Миннесота< = 0.98 P < = 0.035 S < = 0.035		[2] [11] [14]
4	API 5 lОценкаX52 （Бесшовнаятруба）	455	С<= 0.28 Миннесота< = 1.40 P < = 0.030 S < = 0.030		[2] [11] [13]
5	澳大利亚6年级 （Бесшовнаятруба）	415	С<= 0.30 Миннесота< = 1.06 P < = 0.025 S < = 0.025	1.системавыравнивания 2.системазабортнойводы 3.Системапожарнойводы 4.Слейтеводуисточныеводы система	[2] [11] [15]

1.3澳大利亚6年级Низкоуглеродистаястальнаятруба

Наосновекомплексныхданныхвтаблице1，материалтипаA333Оценка6былвыбрандляанализамикроструктурыхарактеристики

имеханическиесвойстваматериала。Вцелом,澳大利亚6年级трубыназываетсятемпературойтрубынизкой,таккаконможетвыдерживать

ударнаявязкостьпринизкойтемпературекак-45°C [15]。

数字1показаныобразцы澳大利亚6年级стальныетрубыснизкимсодержаниемуглерода。

2.0МЕТОДИКА

2.1Микроструктурнаяхарактеристика

ПоШармила[17]，увеличенноеизображениеимеетважноезначениедляизученияморфологии，микроструктура，иформаразличныхфункций，включаязерно，фазыивстроенныечастицы。Внастоящеевремя，Существуютразличныеметодымикроскопииширокоиспользуютсявобластиисследований，такиекакоптическаямикроскопия（О），сканирующаяэлектроннаямикроскопия（SEM）ипросвечивающейэлектронноймикроскопии（HAS）。ПословамГрабб[18]，Существуютразличныепреимуществаспомощьюоптическогомикроскопа，такиекакзахватываетизображениясвысокимразрешением，быстрыйсборданныхиобеспечиваетболееколичественныерезультаты。Такимобразом，МетодсветовогомикроскопабылиспользовандляхарактеристикимикроструктурыA333级6материал。

Оптическаямикроскопиянуждаетсяповерхностьособибытьплоской，гладкойибезцарапин。
Однако,оннедолженнебытьвкакой-либоопределеннойформы,такиекакпрямоугольная,круговыеилидругиегеометрическиеформы。Кактаковой,надлежащаяподготовкаобразцабыласделанапередпроведениеммикроструктурыхарактеристикичерезоптическуюмикроскопию。澳大利亚6年级низкоуглеродистойобразецстальнойтрубыразрезаютна1длинасм,иломметаллическийлистприкрепленкобразцубылудаленчерезпроцессшлифования。Послерезкиобразца,поверхностьбылаизмельчают,чтобыудалитьгрубуюповерхностьицарапинынаобразце。болеетого,дваразличныхрешенияполировки,такиекакполикристаллическийалмаз(3мкми1мкм)инекристаллическогоколлоидныйдиоксидкремниявыливалиравномернонаиспытательныхсковородки,чтобыобеспечитьэффективныйпроцессполировки,。Отражающаяповерхностьбыладостигнутапослезавершенияпроцессаполировки。

Травлениеявляетсязаключительнымэтапомподготовкиобразцадонаблюдениямикроструктурыспомощьюоптическогомикроскопа。Травлениеиспользуетсядляобозначенияфизическогоихимическогопилингаатомныхслоевматериала[17]。ПоНияз[19],ниталяявляетсялучшимрешениемдлятравлениянизкоуглеродистыхсталей[20]。此外,времятравленияявляетсяважнымфактором,которыйнеобходимоучитыватьдлятого,чтобыобеспечитьповерхностьобразцатравлениюдоточногоуровня。Вобщем-то,низкоуглеродистыхсталейдолжныбытьвытравленысиспользованиемниталявпериодвремениотнесколькихсекунддонесколькихминут[21]。澳大利亚6年级низкийобразецизуглеродистойсталибылтравлениюдля3минчтобыобеспечитьточноеотображениемикроструктуры。数字2отображаетпроцесстравленияA333 6级низкоуглеродистаястальнаяповерхностьобразца。

数字2:(1)ТравлениеПроцесс;(2)Послетравленияиочисткипроцесса

Послеподготовкиобразцабылазавершенаточно,Микроструктураповерхностиматериаланаблюдаличерезоптическиймикроскоппритрехразличныхоптическихувеличений,аименнов10раз20 xи50 x。

2.2ТвердостьпоВиккерсуИспытание

ПодготовленобразецбылсмонтированнанаковальнетестераустройстваВиккерсаподмикроскопомзрения。10кгснагрузкабылазатемпримененаиспоследующимнажатиемалмазнойпирамидывплоскуюповерхностьобразцадляпродолжительности15 s。Послезавершениявременизадержки,вмятинанаблюдаласьчерезмикроскопическуюточкузрения。Размервмятиныдолженбытьрассчитанпутемизмерениядвухдиагоналей[22]。

3.0РЕЗУЛЬТАТЫИОБСУЖДЕНИЕ

3.1Микроструктурнаяхарактеристика

数字3:Микроструктура澳大利亚6年级НизкаяСтальуглеродистаяприувеличении10Х。Перлитаиферритаслоипомечены,чтобыдифференцироватьфазовуюструктуру。

Изрезультатовсветовоймикроскопии,Микроструктураповерхностиобразцаприувеличении10ХХ20и50 xпоказанынарисунках3、4атакже5соответственно。

ПословамСкотта[23],низкоуглеродистаястальимеетдвеосновныесоставляющие,которыеперлитиферрит。Перлитопределяетсякактемныеобластивмикроструктуре,исостоитизтонкойсмесиферритаижелезныхчастицкарбида。междутем,всоответствиис古永锵[24],перлитзерноваляетсявдольграницзеренферрита。另一方面,болеесветлыеучасткиизвестныкакферрит,играницызеренмеждуферритовымичастицамиотчетливовидны。Вцелом,снизкимсодержаниемуглерода0.16%Содержаниеуглеродасостоитизобъемнойдоли,0.79%доэвтектоидногоферритаперлитаи0.21%,соответственно[24]。Обаперлитаиферритаслоиобозначенынарисунках3、4атакже5。Ктомуже,микроструктурыприувеличении10ХХи20отображениячеткихграницзеренвмеждуферритнымизернами。数字6показанаформаферритавнизкоуглеродистойстали,чтобыоправдатьзаявлениеотносительнограницзеренвферритногозерна。

数字6:границазернааллотриоморфновнизкоуглеродистойстали[23]

Важностьанализамикроструктурыматериала，особенносталиилисплавы，заключаетсявопределениесвойствматериалапутемнаблюденияразмерачастициколичествавсамомматериале。НаосновеХолла-Петчотношения，уменьшениеразмеразеренимпровизируетпрочностьстали[25]。также，Изрезультатов，полученныхспомощьюоптическогомикроскопа，низкоуглеродистаястальТипA333Оценка6состоитизменьшегоразмераферритныхграницзерен。

3.2ТвердостьпоВиккерсуИспытание

2.2Согласноданным,полученнымизразделаВиккерсурезультатыиспытанийтвердостизависитотприложеннойнагрузки,жилищепродолжительностьиОтступятдиаметры。Такимобразом,дляэтоготеста10кгсбылприменендля15秒дляотступана澳大利亚6年级стальныеобразцыснизкимсодержаниемуглерода。Тестбылповторен5различныеобластиобразца,которыйвключаетвсебя4краяисерединаобразца。Послетого,какиндентораВиккерсасделалямунаобразецввидепирамидыформыалмаза,заполняющиелиниибылиприспособленыкобоимкраямдиагоналей,изначениябылизаписанывустройстве。затем,Результатыбылипредставленывтерминах高压,которыйпоказываетуровеньтвердости,представленныйтвердомерпоВиккерсу。Полученныерезультатывключаютдиагональныедиаметрыизначениятвердостидля5точкиасредний高压дляобразцапоказанвтаблице2。

Таблица2:ТвердостьЗначениеобразца澳大利亚6年级Низкоуглеродистаясталь

Низкоуглеродистаясталь：A333 6级 (20мм10ммхх2мм) ПрямоугольныеОБРАЗЦЫ
точка	Диаметр1(мкм)	Диаметр2(мкм)	ТвердостьпоВиккерсу（HV）
1	330.075	332.100	169.131
2	336.960	340.605	161.535
3.	336.555	333.315	165.268
4	329.670	326.835	172.065
5	328.455	333.720	169.131
СредняяТвердостьпоВиккерсуЗначение			166.826

Полученныерезультатыбылипровереныспомощьюмикроструктурыотступачерезоптическуюмикроскопию。数字7изображенобразецмикроструктурывформеалмазаотступанаПоинт1、3атакже5образцасоответственно。

Этопоказывает,чтоестьнебольшоеразличиемеждурезультатами硬度стоимости(高压)。Хотяиспытаниебылосделано5различныеточки,значениятвердости,полученныедолжныбытьидентичнымииз-затогожеиспытуемогоматериала。ПословамТанакаиКамия[22],шероховатостьповерхностивлияетнаизмерениевеличинытвердости。Хотяповерхностьобразцаизмельчалиравномерно,былоухудшениеточностирезультата。Однако,всоответствиисСэмюэлс[26],уровеньтвердостинизкоуглеродистойстали(0.1%содержаниеуглерода)является140高压。междутем、результатыполученныедля澳大利亚6年级низкоуглеродистаясталь,показывает,чтозначениетвердостипримерно166.826高压。

4.0ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вобщемицелом,можносделатьвывод,что澳大利亚6年级низкоуглеродистаястальобладаетмикроструктуройсменьшимразмеромзеренименьшимсодержаниемперлита。Этаинформациябылапроверенанавысокуюпрочностьипластичностьматериала。междутем,среднеезначениетвердостиэтогоматериалаявляется166.836高压,иэтосоответствуетдиапазонувеличинытвердостидлянефте——игазопроводов,чтомаксимум250高压。Таккак澳大利亚класса6низкоуглеродистаястальимеетсоответствующуюкристаллическуюструктуруиуровеньжесткости,онподходитдляиспользованиявкачествеоффшорногоматериалатрубопроводаплатформы。
此外，результатыданнойработымогутспособствоватьдальнейшиеисследованиянашельфематериалатрубопровода。

РЕКОМЕНДАЦИИ

[1]。TanzoshГлаваA3:Трубопроводныематериалы,в管道手册、Нью-Йорк,麦格劳-希尔,(2000)。

[2]。TanzoshГлаваA3:Трубопроводныематериалы,в管道手册、Нью-Йорк,麦格劳-希尔,(2000)。

[3]NorsokСтандартный,М- 001Выборматериала,Норвежскаянефтянаяпромышленность,Норвегия,(2004)。

[4] Papavinasam，Глава3 - материалы，Контролькоррозиивнефтянойигазовойпромышленности，（2014）133-177。

[5] F.Ashby，Выборматериаловвмашиностроениидизайна，伯灵顿：爱思唯尔Издательство，（2005）。

[6]Лион,5 -черныеицветныеметаллы,Материалыдляархитекторовистроителей,3 (2006)149 - 196。Subrata,Справочник近海工程、平原镇:爱思唯尔有限公司(2005)。

[7]H.S.WenyongВу、микроструктурамеханическиесвойстваиповедениекоррозиилазерасварныхсоединенийразнородных

междуферритнойнержавеющейстальюиуглеродистойсталью,Материалы&дизайн,65 (2014)855 - 861。

[8]Stipanicev F。Turcu, l .ЭноO。Росас,r . BasseguyМ。Sztyler, I.B.бук,Коррозияуглеродистойсталибактериями

отсистемвпрыскаоффшорнойморскойводыСеверногоморя:Лабораторныеисследования,Биоэлектрохимия97 (2013)76 - 88。

[9]кузнец,ТрубопроводыматериалыВыбориприменение,伯灵顿:海湾地区专业出版(2005)。

[10] A.J.Bryhan，W.尔纳特罗耶，СвариваемостьизнизкоуглеродистойМо-NB，Х-70трубопроводнойстали，СваркаИсследования，1（1980）37-47。

[11] NORSOKСтандартный，МатериалПаспортдлятрубопроводов，издание6，Норвежскаянефтянаяпромышленность，Норвегия（2013）。

[12]АмериканскиеТрубопроводныепродукты，Каталогтоваров，Имеетсявналичии：HTTP://www.amerpipe.com/products。(2014)。

[13]ГуандунLizz钢管有限公司,有限公司,猿规范5 l Gr.BизуглеродистойсталиТрубы,Имеетсявналичии:HTTP://www.apisteel.com/api-spec-5l-gr-b-carbon-steel-piping-1611/。(2014)

[14] AesteironСтали私人有限公司，ASTM A671 EFWТрубы，http://www.asplpipe.com/stainlesssteel - 347 products.html。(2014)。

[15]Американскоеобществопоиспытаниюиматериалов（ASTM），ASTM A333：Стандартныеспецификациидлябесшовныхисварныхстальныхтрубдлянизкихтемпературслужбы，Американскоеобществопоиспытаниюиматериалов（ASTM），Вашингтон，（2013）。

[16]Солнечный钢铁企业有限公司、ASTM澳大利亚6年级Бесшовнаятруба,Солнечный钢铁企业有限公司,2011。Имеетсявналичии:HTTP://www.sunnysteel.com/astm-a333-grade-6_seamless-pipe.php # .VDBllXkcT6U。(2014)。

[17]М。Mukhopadhyay,Подготовкаобразцовдлямикроскопическихиспектроскопическогоопределенияхарактеристиктвердыхповерхностейипленок,

Примерыметодыподготовкиваналитическойхимии162 (2003)377 - 411。

[18] D.Грабб，2.17 - оптическаямикроскопия，高分子科学：ВсесторонняяСсылка，2（2012）465-478。

[19]f .НиязМ。r .ханЯ。Хак”Микроструктурнаяхарактеристиканизкоуглеродистойсталииспользоватьсявавиационнойпромышленности,摩根大通конференция问题,Пакистан,(2010)。

[20]P.G.УльяновD.Yu。Усачев前任所长A.V.ФедоровКАК。Бондаренко,容积Сеньковский,O.F. Vyvenko, S.V. Pushko, K.S. Balizh,Мальцев,K.I.

Borygina，上午Добротворский，V.K.Адамчук，Микроскопияуглеродистыхсталей：КомбинированноеAFMиисследованиеЭИ，应用表面科学267（2013）216-218。

[21]Е。Жиро,p .Жак博士HarletК。Молс,j .отHumbeeckЕ。Aernoudt, f . DelannayМеталлографическиеметоды

ВыявлениемногофазнойМикроструктураTRIP-Assistedсталей,материалыХарактеристика40 (1998)111 - 118。

[22]M.A.H.Камия,АнализизмельчениятонералистовсиспользованиемтвердостипоВиккерсувкачествеиндексаразмолоспособности,Порошковыетехнологии164 (2006)82 - 88。

[23]D.A.Скотт,Металловедениеимикроструктурадревнихиисторическихметаллов,Сингапур:j .ПолГетти(1991)。

[24]K.M. 'Яу古永锵Дикон上半叶из,C.C.H.это,ХарактеристикаперлитныхзеренвобычнойуглеродистойсталипутемэмиссииБаркгаузена,

МатериалыНаукаитехника:一个， 351(2003) 310-315。

[25]泡利ЛЕХТО,Хейккиrem,ТапиоСаукконен,ХаннуХаннинен,ЯниRomanoff,ВлияниераспределениязеренпоразмерамнаотношенияхХолла-Петчесварныхстальныхконструкций,МатериалыНаукаитехника592 (2013)28-39。

[26]l .Е。Сэмюэлс,СветМикроскопияуглеродистыхсталей,СоединенныеШтаты:ASM国际,1999年。