La aplicación práctica de tubería con buena resistencia al pandeo

Cuando los cimientos de la zona del terremoto y la zona de la tundra cambian, las tuberías colocadas en la zona pueden doblarse y romperse. Por lo tanto, mejorar la resistencia al pandeo de las tuberías de conducción es muy importante para garantizar la seguridad de las tuberías. El diseño tradicional de tuberías utiliza el método de aumentar el grosor de la pared de la tubería de acero para evitar que la tubería de acero se doble. Este método no puede lograr el propósito de usar tubos de acero de alta resistencia para hacer los tubos de acero más delgados y reducir los costos de las tuberías. JFE Steel Corporation utiliza la última tecnología de tratamiento térmico de deformación de placa gruesa para controlar la estructura multifásica del acero y desarrolla nuevos productos con mejor resistencia al pandeo que las tuberías de acero tradicionales, y se ha puesto en uso práctico como tuberías de acero para tuberías en zonas sísmicas y Zonas de suelo congelado.

La tubería de acero es un cuerpo estructural y el fenómeno de pandeo de la tubería de acero está determinado por las propiedades mecánicas de la tubería de acero, especialmente la relación tensión-deformación. Las propiedades mecánicas de la tubería de acero están determinadas por la microestructura de la tubería de acero. La estructura de la tubería de acero se puede controlar optimizando la composición química, las condiciones de laminación y tratamiento térmico de la tubería de acero. Para desarrollar nuevos productos de tubería de acero, es importante conocer las siguientes relaciones: 1) la relación entre la resistencia al pandeo de la tubería de acero y la resistencia a la tracción de la tubería de acero, 2) la relación entre la resistencia a la tracción de la tubería de acero tubería de acero y la microestructura de la tubería de acero, y 3) la microestructura de la tubería de acero La relación entre la organización y las condiciones de fabricación de la tubería de acero. Entre ellos, según el estudio de las propiedades mecánicas de la microestructura, la investigación experimental se llevó a cabo principalmente en el pasado. Esta investigación ha desarrollado una tecnología que utiliza el análisis TEM para predecir la estructura y el comportamiento de deformación de las tuberías de acero para optimizar la estructura de las tuberías de acero.

Identificar la relación entre la resistencia al pandeo de la tubería de acero y la resistencia a la tracción de la tubería de acero.

Primero, la curva de tensión-deformación y la relación entre el diámetro y el espesor de la pared (D / t) de diferentes tubos de acero se utilizan para las pruebas de compresión axial y pandeo. La Figura 1 es la relación entre la deformación máxima por pandeo y el valor de ny un diagrama modelo de la curva tensión-deformación. En términos generales, los tubos de acero con un diámetro de tubería pequeño (D) y un espesor de pared grande (t) no son propensos a pandearse, es decir, los tubos de acero con D / t pequeño tienen una mayor deformación por pandeo final. Cuando D / t es el mismo, cuanto mayor es el valor de n, mayor es la presión final. Cuanto mayor es la deformación por flexión. Además, la deformación máxima por pandeo de la tubería de acero con una curva de tensión-deformación de tipo meseta de fluencia es baja. Por lo tanto, para evitar pandeo, el acero de la tubería debe tener una curva tensión-deformación continua y un valor n alto.

Control de las propiedades de tracción del acero para estructuras multifase

Este artículo estudia la relación entre la microestructura del acero y las propiedades de tracción del acero. Esta investigación se centra en el acero de estructura de dos fases ferrita-bainita de alto valor n fabricado mediante el proceso de laminación controlada y enfriamiento acelerado. Se modela la estructura del acero y se analiza su comportamiento de deformación. De acuerdo con la continuidad y simetría de la estructura, la unidad de cálculo del modelo de estructura tridimensional con la fase dura dispersa en la fase blanda se utiliza para el análisis axisimétrico bidimensional. Según este modelo, los resultados del análisis FEM de las curvas de tensión-deformación y las características de endurecimiento por trabajo de los aceros ferrita-bainita con diferentes fracciones de volumen estructural se muestran en la Figura 2. El resultado del análisis FEM es muy consistente con el resultado de la medición experimental. Por lo tanto, se puede considerar que las características de endurecimiento por trabajo del acero multifásico se pueden predecir con este modelo analítico. Además, se puede ver en la Figura 2 que tanto la ferrita monofásica como la bainita monofásica tienen valores n bajos, y el valor n máximo se obtiene cuando la fracción de volumen de bainita en el acero es del 40%.

Al ajustar el proceso de fabricación del acero, también se pueden obtener varias segundas fases duras distintas de la bainita. Por lo tanto, el análisis FEM también se realizó en el caso de segundas fases duras como perlita y martensita. Los resultados muestran que el aumento de la fracción de varias fases duras aumenta el valor de n. Y cuanto mayor sea la diferencia de fuerza entre la fase blanda y la fase dura, mayor será la influencia sobre el valor de n. Por lo tanto, utilizando martensita como segunda fase dura, incluso si la fracción de volumen de martensita es pequeña, se puede obtener un valor alto de n.

 Tecnología innovadora de control de estructuras multifase de tratamiento térmico en línea

La característica principal de la innovadora tecnología de control de estructuras multifase de tratamiento térmico en línea para placas de acero gruesas es que después de un laminado controlado, el enfriamiento acelerado (ACC) por debajo de la temperatura Ar 3 puede producir estructuras de acero de ferrita-bainita. Los tubos de acero ferrítico-bainita de alta deformación se han utilizado como gasoductos en Japón. Sin embargo, en el extranjero, para evitar la corrosión, el exterior de la tubería de acero debe recubrirse con anticorrosión a 200-250 ° C. Por lo tanto, existe el problema de que el envejecimiento por deformación hace que disminuya el rendimiento de deformación. Para resolver este problema, el dispositivo de tratamiento térmico en línea (HOP?) Después del enfriamiento acelerado se utiliza para hacer que la estructura de acero sea multifase y reducir el envejecimiento por deformación.

Cuando se realiza un enfriamiento acelerado después de un laminado controlado, el enfriamiento acelerado se detiene en medio de la transformación de bainita y el tratamiento térmico en línea se realiza directamente. En este momento, el C se concentra en austenita sin transformar y se forma martensita en forma de isla (MA) en el proceso de enfriamiento por aire después del calentamiento en línea del tratamiento térmico. Por tanto, se obtiene una estructura multifase con MA disperso en bainita. Además, la precipitación de carburos como Nb y Mo se produce durante el proceso de calentamiento del tratamiento térmico en línea, lo que reduce significativamente la cantidad de solución sólida C e inhibe la aparición del envejecimiento. Este tipo de estructura multifase en la que MA se dispersa y distribuye en la fase de bainita blanda es una estructura que no se puede obtener en el proceso de producción pasado.

Propiedades mecánicas del acero estructural bainita-MA y aplicación práctica de tuberías de acero.

El calentamiento del revestimiento de acero de la estructura de bainita-MA provoca un pequeño aumento en el límite elástico, y la forma de la curva de tensión-deformación no cambia mucho, y el revestimiento todavía tiene un alto valor n después del calentamiento. El calentamiento del revestimiento de acero con estructura de ferrita-bainita provoca un aumento sustancial del límite elástico y una disminución del valor de n. Se sabe en el pasado que MA es el punto de partida de la fractura frágil en la zona afectada por el calor de soldadura y otras partes, lo que deteriora la tenacidad del acero. Sin embargo, el MA obtenido por el tratamiento térmico en línea es un material granular fino, que no tiene ningún efecto adverso sobre la tenacidad del material base. Además, dado que MA está rodeado por muchos granos de bainita con diferentes orientaciones, se suprime la propagación de grietas en la interfaz bainita / MA.

La prueba de pandeo por compresión se realiza en la tubería de acero bainita-MA, lo que demuestra que tiene una excelente resistencia al pandeo. Las tuberías de acero bainita-MA de grado API X80 se han utilizado en tuberías de gas natural en la zona de tundra sísmica de China y Canadá.

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