Эксплуатационная надежность котельных кованых труб из стали 15х1м1ф производства ЧАО НКМЗ

Abstract

RU: Цель работы: на основе комплексных исследований химического состава, структуры и свойств, в том числе жаропрочности, оценить эксплуатационную надежность металла котельных кованых труб из стали 15Х1М1Ф производства ЧАО НКМЗ (г. Краматорск). Методики. Использованы современные стандарты, методы и методики металлографических исследований, химического анализа, испытаний кратковременных механических и жаропрочных свойств. Результаты. Показано, что отличительной особенностью химического состава металла кованых труб из стали 15Х1М1Ф производства ЧАО НКМЗ является неблагоприятное (с точки зрения обеспечения высокой жаропрочности и работоспособности) отношение массовой доли ванадия к массовой доле углерода (V/С ˂ 1,6). Структура металла характеризуется неоднородностью в соотношении и распределении структурных составляющих по толщине стенки и длине труб всех исследованных размеров. В металле труб, наряду с удовлетворительной микроструктурой, выявлены браковочные структуры, не обеспечивающие требуемый нормативной документацией уровень длительной прочности. Показана необходимость корректировки на ЧАО НКМЗ химического состава и режимов термической обработки котельных кованых труб из стали 15Х1М1Ф для гарантированного получения удовлетворительной структуры и требуемого уровня служебных свойств в металле труб широкого сортамента Установлена необходимость разработки современных технических условий на котельные кованые трубы из стали 15Х1М1Ф большого сортамента с включением требований по микроструктуре и режимам термической обработки взамен устаревших и не действующих в настоящее время в Украине ТУ3-923. Научная новизна. Впервые выявлены особенности химического состава и структуры металла кованых труб производства ЧАО НКМЗ из стали 15Х1М1Ф различного сортамента и их влияние на длительную прочность. Практическое значение. Полученные результаты исследований послужат основой для совершенствования технологии производства котельных труб на ЧАО НКМЗ и позволят обеспечить потребность энергетики Украины в трубах высокой эксплуатационной надежности из стали 15Х1М1Ф диаметром 620 мм и более.

UK: Мета роботи: на підставі комплексних досліджень структури і властивостей, в тому числі жароміцності, оцінити експлуатаційну надійність металу котельних кованих труб зі сталі 15Х1М1Ф виробництва ПрАТ НКМЗ (м. Краматорськ). Результати. Показано, що відмінна риса хімічного складу металу кованих труб зі сталі 15Х1М1Ф виробництва ПрАТ НКМЗ − це несприятливе (з точки зору забезпечення високої жароміцності і працездатності) відношення масової частки ванадію до масової частки вуглецю (V/С ˂ 1,6). Структура металу характеризується неоднорідністю у співвідношенні та розподілі структурних складових по товщині і довжині труб усіх досліджених розмірів. У металі труб, поряд із задовільною мікроструктурою, виявлені бракувальні структури, які не забезпечують потрібний нормативною документацією рівень тривалої міцності. Показана необхідність коригування на ПрАТ НКМЗ хімічного складу та режимів термічної обробки котельних кованих труб зі сталі 15Х1М1Ф для гарантованого отримання задовільної структури і потрібного рівня службових властивостей в металі труб широкого сортаменту. Встановлено необхідність розроблення сучасних технічних умов на котельні ковані труби великого діаметра зі сталі 15Х1М1Ф із включенням вимог до мікроструктури та режимів термічної обробки натомість застарілих і не чинних на даний час в Україні ТУ3-923. Наукова новизна. Вперше виявлено особливості хімічного складу та структури металу кованих труб зі сталі 15Х1М1Ф виробництва ПрАТ НКМЗ різного сортаменту та їх вплив на тривалу міцність. Практичне значення. Отримані результати досліджень послужать основою для вдосконалення технології виробництва котельних труб на ПрАТ НКМЗ та дозволять забезпечити потребу енергетиків України в трубах високої експлуатаційної надійності зі сталі 15Х1М1Ф діаметром 620 мм і більше.

EN: Purpose: To assess operational reliability of metal of forged boiler tubes of 15Cr1MoV steel manufactured by NKMZ PJSC (Kramatorsk) based on comprehensive studies of chemical composition, structure and properties, including high-temperature strength. Procedures. Modern methods and procedures of metallographic studies, chemical analysis, tests of short-term mechanical and high-temperature strength properties were used. Results. It has been shown that a distinctive feature of metal of forged tubes of 15Cr1MoV steel manufactured by NKMZ PJSC consists in unfavorable (from the point of view of ensuring high-temperature strength and working capacity) ratio of mass fraction of vanadium to mass fraction of carbon (V/С˂1.6). Metal structure is characterized by inhomogeneity in a relation to distribution of structural components across the wall thickness and along the length of tubes of all sizes under study. In metal of the tubes studied, along with a satisfactory microstructure, objectionable structures were found, which do not provide the level of long-term strength required by the normative documents. Necessity of adjusting chemical composition and conditions of heat treatment of forged boiler tubes made of 15Cr1MoV steel at NKMZ PJSC to ensure a satisfactory structure and required level of service properties in metal of a wide range of tubes was shown. A need to develop a new specification for forged boiler tubes of 15Cr1MoV steel in a wide product range, including requirements for microstructure and conditions of thermal treatment instead of outdated Technical Specification 923 not applied currently in Ukraine, has been established. Scientific novelty. Chemical composition and structure of forged 15Cr1MoV steel tubes produced by NKMZ PJSC in a wide product range and their effect on long-term strength were established for the first time. Practical value. The obtained study results will serve as a basis for improving technology of production of boiler tubes at NKMZ PJSC and will make it possible to meet the demand of Ukrainian power engineering industry in 620 mm and more diameter 15Cr1MoV Ф steel tubes having high operational reliability.