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 are rolled from a single sheet of medium-thickness plate and then welded by double-sided submerged arc welding. Its core advantages lie in high pressure-bearing capacity, precise dimensional control (e.g., diameter 457-1450 mm, wall thickness 8-45 mm), and excellent low-temperature corrosion resistance.  

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:  

The global LSAW pipe market reached USD 8,792 million in 2023, with China accounting for 20.82% (USD 1,830 million). The production process is dominated by JCOE molding (88.36% share in 2022) due to its low tooling cost and adaptability, while the UOE process is suitable for high-quality thick-walled pipes but with higher investment.  

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 L450N PSL2 steel pipe), which are stress relieved by the cold expansion process, guaranteeing 50 years of service safety.  

Ведущие предприятия, такие как СТАЛЬНАЯ ТРУБА ALLLAND (revenue of 1.5 billion yuan in 2023) have achieved an annual production capacity of 150,000 tons of thick-walled pipes through the optimization of the JCOE process, confirming the irreplaceability of medium-carbon alloy steel in high-performance pipes.  

 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.