Коррозионностойкая сталь

 

1. КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, серу, фосфор, железо , отличающаяся тем, что, с целью повьшения механичес|ких свойств и коррозионной стойкос ти , а также снижения склонности к тепловому охрупчиванию, она дополнительно содержит молибден, иттрий и сурьму при следующем соотношении компонентов, мае.%: Углерод 0,03-0,10 Кремний О,3-0,8 Марганец 0,1-0,5 Хром 27,0-29,0 Сера 0,005-0,015 Фосфор 0,003-0,009 Молибден О,1-0,5 Иттрий 0,01-0,08 Сурьма 0,0008-0,002 Железо Остальное 2. Сталь по п. 1, отличающая с я тем, что суммарное содержание фосфора и сурьмы равно ;или меньше 0,01%.g

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5 ) C 22 С 38/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3528992/22-02 (22) 24.12.82 (46 ) 28,02.84. Бюл. 9 8 (72) В,В. Рыбин< Л.A.Áoýèíà, A.Ñ.Ðóáöîâ, И .А.Ïîâûøåâ и В.В.ВасилЬев (53) 669.14.018.8-194(088.8) (56 ) 1. Сталь 15Х25Т. ГОСТ 5632-72

2 ° Сталь 15Х28. ГОСТ 5632-72 ° (54)(57) 1. КОРРозионностойкля

СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний,,марганец, хром, серу, фосфор, железо, отличающаяся тем, что, с целью повыаения механичес1ких свойств и коррозионной стойкости, а также снижения склонности к тепловому охрупчиванию, она допол„„SU„„7648 А нительно содержит молибден, иттрий и сурьму при следующем соотношении компонентов, мас.В:

Углерод 0,03-0,10

Кремний 0,3-0,8

Марганец О, 1-0,5

Хром 27,0-29,0

Сера 0,005-0,015

Фосфор 0,003-0,009

Молибден О, 1-0,5

Иттрий 0,01-0,08

Сурьма 0,0008-0,002

Железо Остальное

2. Сталь по п. 1, о т.л и ч а ющ а я с я тем, что суммарное содержание фосфора и сурьмы равно или меньше 0,01%.

107б489

Изобретение относится к металлургии, в частности к коррозионностойким сталям, и может быть использовано в энергетическом машиностроении.

Известна сталь марки 15Х25Т, применяемая в укаэанных отраслях техники (1) .

Недостаток указанной стали— низкая коррозионная стойкость.

Наиболее близкой к предлагаемой стали по технической сущности и достигаемому эффекту является коррозионностойкая сталь Г23 ферритного класса марки 15Х28, содержащая, мас.Ъ:

Углерод 0,15

Кремний 1,0

Марганец 0,8

Хром 27,0-30,0

Сера 0,025

Фосфор 0,035

Железо Остальное

Однако известная сталь, обладая способностьюю к пассивации, имеет недостаточно высокую .сопротивляемость щелевой и питтинговой коррозии в хлоридсодержащих водных средах, ° а также повышенную склонность к хрупкому разрушению после длительных эксплуатационных нагревов, что не обеспечивает требуемого уровня коррозионно-механической прочности и надежности материала.

Цель изобретения — повышение механических свойств и корроэионной стойкости, а также снижение склон.ности к тепловому охру чиванию.

Укаэанная цель достигается тем, что коррозионностойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, серу, фосфор, железо, дополнительно содержит молибден, иттрий и сурьму при следующем соотношении компонентов, мас.Ф:

Углерод 0,03-0,10

Кремний 0,3-0,8 Марганец 0,1-0,5

Хром 27,0-29,0

Сера 0,.005-0,015

Фосфор 0,003-0,009

Молибден 0,1-0,5

Иттрий 0,01-0,08

Сульма 0,0008-0,002

Железо Остальное

Суммарное содержание сурьмы и фосфора равно или меньше 0,01%.

Соотношение легирующих элеМентов в стали выбрано таким, чтобы структура предлагаемой стали в результате стандартной термической обработки обеспечивала в, процессе эксплуатации наилучшее сочетание корроэионных и механических свойств. Введение в твердый раствор молибдена в укаэанных пределах эффективно повышает стойкость стали к питтин1 овой и щелевой коррозии в водных растворах хлоридов и влажной пароводяной среде. При этом потенциал активации .,питтингообразования )существенно возрастает. Сочетание молибдена и модифицирующих добавок иттрия в высокохромистых ферритных сталях благоприятно влияет на повышение сопротивления коррозионному растрескиванию и межкристаллитной корро10 зии,что делает предлагаемому композицию перспективным материалом для различно, го теплообменного оборудования.

Кроме того, обладая высокой химической активностью, иттрий обеспечи15 вает сильное рафинирующее воздействие на металл в процессе выплавки и способствует очищению границ зерен от легкоплавких цветных примесей.

В результате улучшаются пластичность и вязкость стали, что положительно влияет на сопротивление стали хрупкому и вязкому разрушению.

Повышение технологической пластичности позволяет существенно снизить

25 отбраковку металла на стадйн метал1 лургического предела.

Обеспечение высокой однородности твердого раствора, очищение границ зерен от вредных примесей и сниже ние загрязненности металла по неметаллическим включениям обусловливает значительное повышение коррозионно-механической прочности стали.

Уменьшение содержания марганца и фосфора, а также наличие в тверЗ5 дом растворе сурьмы в указанных пределах позволяет получить более высокий комплекс механических свойств, что проявляется пржде всего на характеристиках ударного разрушения, 40,являющихся важнейщими показателями материала с точки зрения его эксплуатационной надежности. При этом заметно меняется механизм пластической деформации. Фрактографический анализ поверхности зоны разрушения, проведенный на растровом электронном микроскопе, свидетельствует о значительном увеличении в изломе вязкой составляющей.

Увеличение содержания сурьмы выше указанного предела в присутствии марганца приводит к опасной концентрации этого элемента в приграничных.областях, что повышает склонность стали к отпускной хрупкости, аналогично ведет себя сталь при сочетании фосфора и хрома. Уменьшению эернограничной сегретации фосфора и снижению его предельной растворимости- в хромистом феррите способствует также присутствие в твердом растворе вводимых добавок молибдене.

Сталь плавят в плазменно-дуговых печах емкостью 2 т на чистых шихтовых материалах.

1076489 г

В табл. 1 приведен химический состав исследованных сталей.

Ожидаемый технико-экономический эффект изобретения выразится в повышении эксплуатационной надежности и ресурса работы теплообменного оборудования, элементы и узлы

5 которого выполнены из предлагаемой стали.

В табл. 2 приведены механические свойства и результаты определе.ния коррозионной стойкости исследо.ванных материалов.

Таблица 1

Сталь

Содержание элементов, вес, Ъ

Углерод Крем- Марга- Хром Молиб ттри Сурь- Сера Фос- Желений нец ден . ма фор. зо

Предлагае мая

Ос0,1 27,0 0,1 0,01 0,0020 0,015 0,003 таль0,3 ное

0,5

0,8

0,025 0,035

0,8 28,.5

0,9

Таблица 2

Механические свойства CTcUIb

Скорость коррозии, мм/г.

Относитель- Число ное суже- тверние, Ъ дости, НВ

Относительное удлинение, Ъ

Ударная вязкость

КСУ, к Гсм/cM редел екуести

Предла,гаемая

465 365

510 410

585 440

60

25

22

Извест ная

460 315

146 1,3

0,035

П р и м е ч а н и е: Результаты испытаний усреднены по трем образцам на точку. о

Сталь предварительно термообрабатывают по режиму: 750 С 2 ч, вода. Склонность стали к тепловому охрупчиванию опреде ляют на ударных образцах после длительного провокационного нагрева при 300 C - 2000 ч. Коррозионную стойкость исследуемых сталей определяют в деаэрированной воде, содержащей

Cl = 10 мг/л при следующих параметрахз 300 С, давление среды в автоклаве 8,5 МПа, длительность испытаний 75 ч.

ВНИИПИ Заказ 1649

Тираж 603 Подписное

Эилиал ППП "Патент", r.ужгород, ул. Проектная. 4

1 . 0,03

2 0,05

3 Oi10 ! Известная 0,12

Предел прочно ти,.

MIIa

0,3 28,0 0,3 0,05 0,0015 0,005 0,007

0.,5 29,0 0,5 0,08 0,0008 0,010 0,009

143 9,0

159 6,5

167 7,6

0,015

0,010

0,008