Сталь

 

СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, медь, бор, азот, железо, отличающаяся тем, что. П & с целью повышения коррозионной стойкости, она дополнительно содер .жит ниобий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: 0,01-0,10 Углерод 0,2-0,9 Марганец 0,2-0,8 Кремний 17,0-19,0 Хром 12,0-14,0 Никель 2,0-3,8 Молибден 2,5-3,5 Медь 0,002-0,007 Бор § 0,035-0,10 Азот (Л 0,3-0,9 Ниобий 0,11-0,20 Кальций Остсшьное Железо

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) С 2 2 С 3 8 5 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,01-0,10

0,2-0,9

Углерод

Марганец

Кремний

Хром

Никель

Молибден

Медь

0,2-0,8

17,0-19,0

12,0-14,0

2,0-3,8

2,5-3 5

0,002-0,007

0,035-0,10

0,3-0,9

0,11-0,20

Остальное

Бор

Азот

Ниобий

Кальций

Железо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3383034/22-02 (22) 18.11.81 (46) 15.12.83. Бюл. )) 46 (72) Г.И. Герасименко, A.A. Быков, В.A Устименко, .Б.A. Кардонов, В.И. Жохов, Г.П. Герасименко, Л.В. Терешкин, Т.И. Корникова, Н. С. Никифорова, A.Å. Евдокимов, Б.С.Петров, Н.П. Орджоникидзе, Л. A. Бородин и В.Н. Карпушин (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (53) 669.14.018.52-841.194(088.8) (56) 1 ° ГОСТ 5632-72.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 579338, кл. С 22 С 38/54, 1977. (54) (57) СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, медь, бор, азот, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости, она дополнительно содер.жит ниобий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

1060700

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталям, предназначенным для изготовления сварных котлов. многоцелевых железнодорожных цистерн, перевозящих меланж, слабую азотную кислоту-, ортофосфорную и серную кислоту, а также для химической аппаратуры, эксплуатирующейся в агрессивных средах. Сталь в виде монолитного и двухслойного ,металла может найти применение для 10 аппаратуры и емкостей для хранения, транспортирования и переработки капролактама, минеральных удобрений и др. продукции химической промышленности. 15

Известны стали 08Х18ГВН2Т, 12Х18Н10Т, 10X17H13M2T., которые находят применение для изготовления сварной емкостной аппаратуры и котJloB желеэнодородных цистерн f3)

Эти стали характеризуются недостаточной коррозионной стойкостью и условиях эксплуатации на железнодорожном транспорте. Так, йри сливе из котла цистерны меланжа, серной кислоты и других грузов в емкость поступает влажный воздух и на. стенках котла (на поверхности металла) происходит разбавление кислоты, что во многих случаях приводит к интенсификации коррозиснного процесса. Разбавление.кислоты на поверхности стали протекает достаточно быстро, достигая наиболее, опасных в корроэионном,отношении концентраций (50-60%-ная HgS04 ). B условиях воздействия 55%-ной Н S0z скорость коррозии сталей 12Х18Н10Т и

10Х17Н13М2Т даже при 20ОС достигает соответственно 36 и 12 мм/год, что приводит к быстрому выходу цистерн 40 из эксплуатации из-эа сквозных повреждений, а перевозимая кислота загрязняется продуктами коррозии и происходит снижение ее сортности.

Наиболее близкой к изобретению 45 по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь (21, содержащая, мас.Ъ:

Углерод 0,02-0,06 50

Хром 17-19

Никель 6-8

Молибден 2-3

Медь 2,5-3,5 55

Бор 0,002-0 03

Азот 0,035-0,1

Остальное

Железо

Недостатком этой стали является низкая корроэионная стойкость стали в меланже.

Целью изобрЕтения является повышение коррозионной стойкости стали. 65

Цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, медь, бор, азот, железо, дополнительно содержит ниобий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.б:

0,01-0,10

Углерод

Марганец

Кремний

Хром

Никель

Молибден

Медь

0,2-0,9

0,2-0,8

17,0-19,0

12,0-14,0

2,0-3,8

2,5-3,5

0 002-0,007

0,035-0,10

0,3-0,9

0,11-0,20

Бор

Азот

Ниобий

Кальций

Железо Остальное

Исследованию подвергают 10 плавок предлагаемой стали (табл. 1). Как показывают металлографические исследования, сталь имеет аустенитную структуру, хорошо деформируется при ковке и прокатке, удовлетворительно сваривается. Так, при испытаниях на стойкость против горячих трещин, по методике МВТУ им. Баумана, критическая скорость деформации предлагаемой стали составляет 2,33,6 мм/мин, т.е. находится на уровне широко применяемых сталей 12Х18Н10Т и 10Х17Н13М2Т. При .сварке стали в околошинной зоне имеет место незначительный рост аустенитных зерен, практически не оказывающий влияния на механические свойства и коорозионную стойкость металла. Механические свойства металла характеризуются достаточно высокими прочностными и пластическими свойствами (табл. 2).

Угол загиба стали 180 .

Предлагаемая сталь обладает высокой коррозионной стойкостью в серной кислоте всех концентраций (скорость коррозии менее 0,2 мм/год), а также в меланже, ортофосфорной кислоте, слабой азотной кислоте (табл. 3) и др. средах. За счет комплексного легирования (Mo, МЬ, В, N) предлагаемая сталь не склонна к межкристаллической коррозии при испытании по методу AM ГОСТ 6032-75 как в с х=тоянии после сварки,так и после длительных до б ч температурных воздействий на сталь при 650 С.При отсутствии в стали ниобия склонность к межкристалли есной коррозии обнаруживается уже после 2-часовых нагревов.

Применение предлагаемой стали взамен используемых сталей 12Х18Н10Т

1060700 и 10Х17Н13М2Т позволяет получить.,значительный экономический эффект за:, счет увеличению срока службы сварных конструкций, в частности сварных котлов железнодорожных кислотных цистерн (с 7-10 до 30-40 лет), исключения ремонтов дпя ликвидации .сквозных корроэионных повреждений, уменьшения эксплуатационных расходов.

1060700 д I

Яе 2х хя хх

K о с х

О, е х ж >, Ц % хх х е

g !!!

aR их

0 х х о хе ах

Х С4 Х Х ао сх

5 С4 9 х

CON hm

I

1

1 э !

1ч о о

1л о о

1 ! 1 I I 1

1

< ) гЮ сЕ с

М С4 Г 0 Л СО О с-! с-! -! с"! т"1 -1 Г4 (Ч

» » Ъ » » »

О О О О О O О О

СЧ

%-!

Ю

CO Ф О г ю!

О Î Î О

О О O O

Ъ » с

О О О Ю

01 м г- м O O O O

О Î О О

» » » E

О О О О

СЧ

О

Ь о

ГЧ

O

Г» C4 e Ol СЧ N М О м г- а а г- и> со о о

О О О О О О О т-»

» » » » » » » »

О О О О О О О О O

Ю

М

»

I c P

О Г-! CO

О СО Г

» т-4 О О

lO с3

0Ъ сО

» »

О О

М Ю

Г СО

» »

О О

Г4

М о

М

О

СЧ

01

Ю Г-! Г 1 с-! Ф О

» »

М С4 М

СО СЧ 10 Ul Ol

Ol CO Г сР Ф

» » » » »

СЧ ГЧ М М

1!I о

1-<

Х е

»

С4,о о о

С4 Ol СО

Ю СЧ,!

» » »

С4 М М

Ю

С 4

Г О

СО CO

» » сЧ Г4

С 4

СО

М

С4

»

СЧ

О

СЭ с.4 О

» М

С 4 М, I

I

Г1

»

С4

%-!

Ф х х о

РФ ж

Е х

Х г»

01

»

CO т-4

01 СЧ

М CO

»

CO

%-! %-! (Ч, с-!!

СО с-!

М »

CO CO

%4 % сГ Ю Ю

О сГ (4

» »

СО С0

Г4 ! - -!

О

» г»

I т4 < 4

1 СЧ С 4

»

О О

1

СО .ГЧ сГ Г 1

О О

СЧ

Г СО

» »

О О

О 0l

ill Ф

О О

% \ !

ЧР

°, О О

Ol

О р Г» О СО сг и1 ж

» » » с

О O О O

С4 М с3

В I» CO

» с

О О О

Г 4 с

СЧ

»

М М М il1

О О О О с »

О O O О

%!

СЧ

О

» о

01 Ol

О О, О

» »

O О O ()

1

1 !

1 %

1 х ф с

i И

»

О.. !

1 м -!

I Ю

I О

1

I г4

I с-(ГЧ Г с-(Г -(О СО с-! Ol

» » » »

СЧ М М М ГЧ т-1 г4 с4 с"4 3 lA с-1 Г-4

М Г Ю, О

» М с »

М СЧ М й

1 %! Т % 1

Та блица 2

Механические. свойства и скорость коррозии в 60%-ной Н SOq при комнатной температуре предлагаемой стали ан 2

rc. м/см

2. кгс/мм

2 кгс/мм

S, е

Плавка, В

33 3-38 9

0,164

28,5-32 6

61,1-63,8

28,0-30 5 — 2У.у-с28 6-32 1 0 151

35,0-44,8

62.,3-64,4

30, 0-34;7

-1тт

34,1-39,3

27 4-34 4 0 136

61,9-65,2

31,4-37 8

25,7-29 6 0,141

62,0-66,9

32,9-38,6

37 3-42,8

30,7-33 6

30,4-33,5 0,119

63,1-64,8

35,5-41,7

29 8-34 0

62,7-65,1

24,9-30 2

0,123

3499 37, 3

30,1-33 9

63,0-66,7

0,153

27 1-32 1

32,2

27,8-29,9

36 4-45 6

30,4-33/5 0,117

61,8-63,3

27,9-31,8 0,102 — ЗГ3- 29 9-32 5

64,0-66,1

Ь7

36 3-42 4

24 3-28 5 0 095 !

35 2-42 3

30 6-34 2

10 Таблица 3

Коррозионная стойкость сталей и сварных соединений в условиях эксплуатации цистерн при перевозках агрессивных грузов

Вид образцов ортофосфор- улучшенную серную кислоту ную кислоту меланж

Основной металл

10Х17Н132Т

Сталь (марка или номер плавки) Скорость корроз ии, мм/год

Скорость коррозии образцов мм/год, испытанных в цистернах, перевозивших

Сварные соединения : 0,0076-0,0090 . 0,0110-0,0124 0,0836-0,1021 i б,яът " 7 5н4

1060700

Продолжение табл. 3

Скорость коррозии образцов мм/год, испытанных в цистернах, перевоэивгггих Ст ал ь мар на или номер плавки

Вид образцов глеланж ортофосфорную кислоту

Предлагаемая

Основной металл

0,0047-0, 0058 О, 0051-0, 0062 0 0324-0 0375 — — Г:ПЯГ— 0,0052-0,0056 О, 0061-0,0063 0,0328-0, 0411

7:7Я+ . Г5ПЪ П

Предлагаемая

Основной металл. Сварные соединения

Предлагаемая

Основной металл

0,0036-0,0049

Сварные соединения

О, 0049-0, 0060 О, 0041-0, 0047 О 0264-0, 0356

Основной металл

Предлагаемая

0,0228-0,0290

Сварные соединения

О,ООЗЗ -О,ООЗ9

0,0241-0,0313

Основной металл

Предлагаемая

0,0031-0,0039 0,0039-0,0043 б Г ГОЪ П

0,0032-0,0042 0,0039-0,0046

Основной металл

0,0433-0,0655

Сварные соединения

О, 055 3-0, 0801

0,0339-0, 0989

Составитель Л. Суязова

Редактор Л. Повхан Техред М.Гергель Корректор О. Тигор

Заказ 9976/29 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, Ул. Проектная, 4

Известная сталь

Сварные соединения

Сварные соединения улучешенкую серную кислоту