Анализ плотности стали: Основные различия между низкоуглеродистыми и среднеуглеродистыми сталями и их промышленное применение

Плотность стали - один из ключевых параметров, определяющих ее физические свойства и промышленное применение. Теоретическая плотность стали составляет 7,85 г/см³, но фактическая плотность с содержанием углерода меняется: Низкоуглеродистая сталь около 7,85 г/см³, среднеуглеродистая сталь снижается до 7,82 г/см³, высокоуглеродистая сталь еще больше снижается до 7,81 г/см³. Чем выше содержание углерода, тем больше разрывы в кристаллической структуре, что приводит к снижению плотности.  

Низкоуглеродистые и среднеуглеродистые стали: взаимосвязь между содержанием углерода и свойствами  

Основное различие между этими двумя видами стали заключается в содержании углерода и обусловленных им механических свойствах:  

1. Диапазон содержания углерода:  

   - Низкоуглеродистая сталь: Содержание углерода 0,05%-0,25%, в кристаллической структуре преобладает феррит, хорошая пластичность.  

   - Среднеуглеродистая сталь: Содержание углерода 0,25%-0,60%, образование большего количества перлита, твердость значительно увеличивается.  

2. Сравнение механических свойств:  

Среднеуглеродистые стали подходят для изготовления несущих элементов благодаря своей высокой прочности, но они менее пластичны, чем низкоуглеродистые, и склонны к образованию трещин при сварке.  

Прямошовная труба, сваренная под флюсом (СТАЛЬНАЯ ТРУБА LSAW): выбор материала и применение в промышленности  

Трубы LSAW прокатываются из одного листа средней толщины, а затем свариваются двухсторонней дуговой сваркой под флюсом. Его основные преимущества заключаются в высокой несущей способности, точном контроле размеров (например, диаметр 457-1450 мм, толщина стенки 8-45 мм) и превосходной устойчивости к низкотемпературной коррозии.  

Пригодность материала:  

- Применение низкоуглеродистой стали: больше, чем 60%, в основном используется для транспортировки жидкостей под низким давлением (например, водопроводные трубы, строительные трубы) благодаря отличной формуемости и свариваемости.  

- Применение среднеуглеродистой стали: используется для нефте- и газопроводов высокого давления (например, марки X70 и выше) с толщиной стенки до 26,4 мм, чтобы соответствовать требованиям суровых климатических условий, таких как горные и глубоководные районы.  

Рыночные данные и технологические тенденции:  

Мировой рынок труб LSAW достиг 8 792 млн долларов США в 2023 году, при этом на Китай пришлось 20,82% (1 830 млн долларов США). В производственном процессе доминирует формовка JCOE (доля 88,36% в 2022 году) благодаря низкой стоимости оснастки и адаптивности, в то время как процесс UOE подходит для высококачественных толстостенных труб, но требует больших инвестиций.  

Распределение труб LSAW по областям применения в 2023 году

 В будущем промышленность будет двигаться в направлении "зеленого" производства (снижение выбросов CO₂) и "интеллектуального" (лазерная система отслеживания швов для увеличения скорости сварки на 10 м/мин).  

 III. Синергетическая эволюция выбора материала и промышленных потребностей  

В области энергетики и инфраструктуры выбор материала должен строго соответствовать условиям работы:  

- Трубы из мягкой углеродистой стали : доминируют над городской газовой сетью, строительными лесами, полагаясь на их экономичность и простоту сварки.  

- Толстостенные трубы из среднеуглеродистой стали : используемые в подводных трубопроводах (например, в. API 5L Стальная труба L450N PSL2), которые снимают напряжение в процессе холодного расширения, гарантируя 50 лет надежной службы.  

Ведущие предприятия, такие как СТАЛЬНАЯ ТРУБА ALLLAND (доход 1,5 млрд. юаней в 2023 году) достигли годовой производственной мощности в 150 000 тонн толстостенных труб благодаря оптимизации процесса JCOE, подтвердив незаменимость среднеуглеродистой легированной стали в высокопроизводительных трубах.  

 Заключение: Материальная логика, лежащая в основе плотности  

От разницы в плотности (7,85→7,82 г/см³) до градации содержания углерода, микроструктура стали определяет разделение макроприложений. Трубы LSAW, как ключевой носитель, с низкоуглеродистой сталью, составляющей более 60% в текущей ситуации, и высокий рост среднеуглеродистой стали в энергетическом секторе (совокупный годовой темп роста 1,51%), вместе отражают промышленную сцену точного требования к характеристикам материала. В будущем, с популяризацией "зеленой" металлургии и интеллектуальных технологий сварки, эти два вида стали будут способствовать инновациям в трубопроводной промышленности в более тонком измерении.