Сталь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) (5D 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ никель, алюминий, яедь и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения пластичности, хла-. достойкости и усталостной прочности, алюминий и кальций взяты в соотношении 5 : 10 при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Углерод

Марганец

Кремний

Хром

Кальций

Никель

Алюминий

Медь

Железо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3797265/22-02 (223 06.07.84 (46) 15.04.86. Бюл. У 14 (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (72) Д.М.Махсименко, Л.И.Крупман, В.П.Крикунов, Г.Г.Житник, С.А.Кадигробова, Н.ИЛопик, Б.В.Солодовников, В.л:Шполянский, M.Ë.Ïëåïëåð,Í.Ô.Àäñньева и Ю.Г.Ярославцев (53) 669. 14.018. 292-194 (088. 8) (56) Ост. 14-21-77. Сталь "Дб".

Авторское свидетельство СССР

Р 522260, кл. С 22 С 38/50, 1976. (54)(57) СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, кальций, О, 35-0,55

0,50-1,20

0,15-0,50

0 10-0,30

0,003-0,01

0,05-.0,30

0,015-0,05

0 10-0,30

Остальное

1224351

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составу стали для бурильных труб.

Целью изобретения является повышение пластичности, хладостойкости и усталостной прочности стали.

Для предлагаемой стали необходимо выполнение условия, чтобы алюминий и кальций были взяты в соотношении 5 : 10 в сочетании с содержани- 1б ем серы до 0,015 мас. Х и фосфора до 0,020 мас. X.

Присутствие в стали одновременно кальция и алюминия приводит к модифицированию включений и изменению 15 их размеров.

При соотношении алюминия и кальция в стали 5 : 10 вместо корунда происходит образование кальциевых алюминатов и глиноземистых шпинелей. 20

Увеличение этого соотношения ()10) приводит к нежелательному загрязнению металла включениями корунда, уменьшение этого соотношения (C5) к загрязнению металла крупными легко- 25 плавкими силикатными включениями.

Наиболее опасным включением в стали с точки зрения усталости металла является корунд. Достаточно создать на:глиноземистых: или алюмо- Зб силикатных остроугольных включениях пластинную оболочку, чтобы повысить усталостную прочность стали. При этом содержание в стали кальция должно быть таково, чтобы произошло образование глиноземистой шпинели с содержанием СаО до 70Х и кальциевых алюминатов с ЗОХ Са0. Такой состав оксисульфидов обеспечивает их глобулярную форму и слабую деформируемость 4О при прокатке.

В случае недостаточного количества кальция образуются хрупкоразрушающиеся кальциевые алюминаты с содержанием СаО до 15Х. Такие включения

45 а также включения типа корунда оказы.вают наиболее вредное влияние на стали при усталостном разрушении. Эти вкшочения имеют сравнительно низкий коэффициент термического расширения и высокое значение модуля нормальной упругости. При охлаждении металла вокруг этих включений неметаллнческая матрица испытывает значительные термические остаточные растяжения, которые в некоторых случаях могут достичь или превысить величину предела текучести металла.

Кроме того, очагами усталостного разрушения металла являются включения неправильной остроугольной формы.

Наиболее близкими по свойствам к металлической матрице являются неметаллические включения GaS u (Са0) AL. 0 с содержанием кальция

4ЗХ.

Содержание в стали кальция на нижнем пределе (О,ООЗХ) еще обеспечивает образование неметаллических включений требуемого состава. При содержании кальция свьппе 0,010Х образуются очень крупные легкоплавкие включения, которые при прошивке трубной заготовки на прошивном стане способствуют образованию внутренней плены на трубах.

Для обеспечения получения заданных пластических свойств сталь должна быть хорошо раскислена, что достигается при содержании кислоторастворимого алюминия не менее 0,015Х. При этом соотношение алюминия и кальция составляет 5 : 1.

При увеличении содержания алюминия в стали вьппе 0,05Х металл загрязняется неметаллическими включениями на основе глинозема, что является причиной увеличения поверхностных дефектов.

Предлагаемая сталь можат быть вы-.. плавлена в электро- или мартеновских печах. Сталь разливается в слитки массовой 5,5 т.

В табл. 1 представлены составы сталей; в табл. 2 — их свойства.

Показатель усталостной прочности при циклическом нагружении является важнейшим эксплуатационным критерием стали.

Данные табл. 1 и 2 свидетельствуют, что при получении химического состава стали в предлагаемых пределах, а также при обеспечении отношения.алюминия к кальцию 5 : 10 значи

I тельно повышается значение ударной вязкости при отрицательных темперао турах и при -60 С получают ее значеz. ние не менее 4 кгсм/см против

2,3 кгсм/см . Это позволяет испольй зовать трубную заготовку из указанной стали для изготовления труб, работающих в условиях Сибири и Крайнего Севера.

При этом повышается также в 2,22,5 раза предел усталости, что позволяет рекомендовать ее для получе1224351 4 нагрузки. Применение такой стали повышает долговечность бурильных труб.

Tabлица1

Ь ь «> б > .1, 1

Сталь

Химический состав стали мас.Х

Т 1"

l ЬI > с

gс „ »гсJ» с

Предловеинея

5 0 Остальное

0,35 0,50 0,15 0,10 0,011 0,004 0,003 0,015 - 0,05

0>10

0,55 1,20 0,50 0,30 0,020 0>015 0,010 0,050 — 0,30

0,30 0 ° 45 0,13 0,10 0,010 0,005 0,002 0>010 - 0,05

0>60 1 ° 25 0>55 0>28 0>024 0>020 0>020 0>054 - О ° 16

0,30 5,0 То ве

50 „«»

0,12

27 -и

0>15

Иввестная

0,31 0,81 0>35 0,63 0,027 0,034 0>06 0,03 0,06 0>27 0,04 0,!7 0,5

П р и и а ч а> н и ei Плавки предловенной стали 3, 4 выходят sa пределы легироваиия предлагаемого состава. Т аблица2

:,Предел Предел прочнос- текучесвязкость, Предел

Е при, усталости, С Н/мм

Сталь

ОтносительОтносиное удлинение,X тельное сужение

Ж ти ти7 кгс/мм кгс/мм

-60

Предлагаемая

68,0

165,0

39,5

20,0

500 58 4 t

76,0

59,0

19,6

48,8 4,6 3,8

50 3 5 1 3,2

68 0

40,0

21,5

34,2

78,0

16,0

40,0 4,2

2,2

Известная

79,6

59,5

10 6

2215723

65,0

Составитель Л.Суязова

Редактор Н.Швыдкая Техредp .Ñoïêî Корректор С.Шекмар

Заказ 1894/26 Тираж 567 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 ния трубной заготовки для бурильных труб, испытывающих в процессе эксплуатации значительные знакопеременные

158,0

120,0

100,0