Влияние серы (S) на свойства стальных труб
Дата:2025-09-03
Сера, как правило, считается вредным элементом в стали, а ее негативные последствия намного перевешивают положительные.
1. Основные опасности:
Горячая короткость: это самая значительная опасность серы. Сера соединяется с железом в стали с образованием сульфида железа (FeS), который образует низкоплавкую эвтектику с железом (температура плавления около 989 ° C). Во время горячей обработки стали (такой как ковка, прокатка и сварка), когда температура достигает выше этой эвтектической точки плавления, эти эвтектики, расположенные на границах зерен, плавятся, вызывая резкое снижение прочности межкристаллитного соединения и высокий риск растрескивания под технологическим напряжением. Это фатальный недостаток для стальных труб, требующих последующей термообработки.
Деградированные механические свойства: сульфидные включения (такие как MnS) имеют низкую прочность и плохую пластичность. Когда стальная труба подвергается воздействию внешних сил, они легко становятся точками концентрации напряжений, что приводит к инициированию и распространению трещин. Это значительно снижает пластичность стальной трубы, ударную вязкость, усталостную прочность и поперечные свойства (поскольку сульфиды простираются в полосатом виде вдоль направления прокатки), что делает ее хрупкой.
Воздействие на качество поверхности: сильная сегрегация серы может вызвать трещины и образование накипи на поверхности стальной трубы во время горячей работы, что влияет на качество готовой продукции.
Влияние на коррозионную стойкость: сульфидные включения имеют другой электродный потенциал от матрицы, легко образуя микроэлементы в агрессивных средах, ускоряя локализованную коррозию, такую как точечная коррозия, в стальной трубе.
2. Контроль и использование:
Хотя сера вредна, ее форма может контролироваться и даже использоваться с помощью металлургических методов:
Добавление марганца (Mn): современное производство стали обычно включает достаточное количество марганца. Марганец имеет большее сродство к сере, чем железо, преимущественно образуя сульфид марганца (MnS), который имеет более высокую температуру плавления (приблизительно 1620 ° C). MnS трудно расплавить во время горячей работы, что значительно снижает горячую хрупкость. Однако MnS остается включением, и его негативное влияние на прочность и анизотропию сохраняется.
Сталь без обработки серы: в некоторых приложениях содержание серы намеренно увеличивается (обычно 0,08%-0,35%) для производства «стали без обработки». Обильные включения MnS помогают разбивать стружку и смазывать инструмент во время резки, значительно улучшая обрабатываемость стали и чистовую поверхность. Однако этот тип стали обычно не используется для критических структурных компонентов или в приложениях, подверженных динамическим нагрузкам.
