Сталь

 

Изобретение относится к сталям, :используемым для изготовления труб и свариваемых установок для переработки газов и реакторов, работающих в условиях контакта с сероводородсодержащими средами. Цель изобретения - повышение технологических свойств, коррозионной стойкости,пластичности и ударной вязкости. Сталь содержит, мас.%: С 0,15-0,25; Si 0,150 ,50; Мп 0,3-0,8; А1 0,02-0,06; Са 0,0005-0,012; Ti 0,005-0,05; N 0,ОО50 ,018; Си 0,05-0,27; Fe остальное. Свойства стали: G 485-500 МПа; G; 345-350 МПа; ,5-32,5%; 3 ,0-22 , 1 кгМ/см ; количество поглощеинного водорода 3,3 7 ,1 см/100 г; относительная площадь , пораженная блистерингом, 1820%; время до разрушения под нагруз (Л кой 256 МПа 140-320 ч; скорость роста субтрещин 0,2-3,0 мм/с; потеря массы 0,1-0,9 мм/год. Микроструктура сварного .шва плотная, количество проката 3-5 шт. дефектов на 1 2 табл. tC О) О5 СХ) со «4;

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 22 С 38/! 6.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3777100/22-02 (22) 03.08.84, (46) 30.10.86. Бюл. № 40 (71) Металлургический ордена Трудового Красного Знамени завод ,им. А.К.Серова (72) В.И.Гудов, В.А.Носов, Т.К.Сергеева, В,M.Áðåóñ и И.А.Тамарина (53) 669.15-194 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 639962, кл. С 22 С 38/14, 1979.

Заявка Японии ¹ 49-39370, кл. С 22 С 38/00,.10 J 172, 1974.

Заявка Японии ¹ 56-33434, кл. С 21 D 9/08, В 21 С 37/08, 1.981 . (54) СТАЛЪ (57) Изобретение относится к сталям, используемым для изготовления труб и свариваемых установок для переработки газов и реакторов, работающих,. Я0„„1266894 Л в условиях контакта с сероводородсодержащими средами. Цель изобретения — повышение технологических свойств, коррозионной стойкости,плас-тичности и ударной вязкости. Сталь содержит, мас.X: С 0,15-0,25; Si О,150,50; Мп 0,3-0,8; Al 0,02-0,06; Са

0,0005-0,012; Ti 0,005-0,05; N 0,0050,018; Си 0,05-0,27; Fe остальное.

Свойства стали: О, = 485-500 МПа;

, =345 350 МПа; = 31,5-32,57.;

KCV 13,0-22,I кг м/см ; количество поглощеннного водорода 3,3

7,1 см /100 г; относительная площадь, пораженная блистерингом, 1820Е; время до разрушения под нагрузкой 256 NIIa 140-320 ч; скорость роста субтрещин 0,2-3,0 мм/с; потеря массы 0,1-0,9 мм/год. Микроструктура сварного .шва плотная, количество дефектов на 1 м проката 3-5 шт.

2 табл.

1266894

15

Таблица 1

Содержание компонентов, мас.Х

) 1 ((1. и

Плавка

Si Mn Al Са

0,0090 0,035

0,0018 0,027

0,0120 0 005

0,0004 0,004

О, 15 0,50 0,80 0,03

0,20 0,37 0,30 0,04

0,25 0,15 0,55 0,02

4 0,27 0,52 0,28 0,07

5 0,14 0,14 0,83 . 0,019 0,0125 0,055

6 (3) 0 31 0 17 1 0 0 03

0,008 0,029

Продолжение табл, 1.Содержание компонентов, мас.7.

1 (I t

Си (Р

S Fe В

0,009 0,27

0 005 0 17

0 0l 2 0 05

0,007 0,20

0,009 0,15

Остальное

0,27 0,015 0,007

0,007

0,00!3

Изобретение относится к металлургии, в частности к низколегированным сталям, используемым для изготовления труб и свариваемых установок для переработки газа и реакторов, работающих в условиях контакта с сероводородсодержащим газонефтяным конденсатом, когда материал подвергается интенсивному коррозионному воздействию и 1 наводораживанию.

Целью изобретения является улучшение технологической пластичности, повышение пластических свойств, ударной вязкости и коррозионной стойкости в сероводоросодержащих средах.

Стали выплавляли в индукционной мечи, Металл прокатывали в горячем состоянии, вырезали заготовки толщиной 12 мм, которые затем подвергали нормализации при температуре 920 С, При проведении испытаний под технологической пластичностью стали понимали технологичность стали при разливке, горячей деформации и сварке.

Определяли стандартные механические свойства, количество поглощенного водорода, скорость общей коррозии, ударную вязкость, пораженность блистерингом, субкритическую скорость роста трещины и время до разрушения в сероводородсодержащей среде. Свариваемость оценивали по макрострукгуре сварного соединения.

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

1266894

««!

Е х

Х о

С4

1

&< Х

Cf о о

М д

Х I

v о х

1 I

Р Р Ф х

М - а о о х оохох

v@3 хх5

0Хе

Д Ю С4

Ф о ч л

v

««I

Ю с« л л ю о!

1 I

v о л

М

ТИХ

ЦО0, «II g 0 л

Ф Е

1- о х м

О K о л

Ю

« 4

1 Ю о ю

С4

О

Ц л о«сЕ

m av о

О S

m00

1- ц х

О (ч х ео э

Р И Ef

Ю а л

1 О

1 Р3

1 с!

1 э х!

««! х

Ю Ю л

Р 1 Р ) Ф

i о о о х

t( о о

k(0

5

l о х

И хоЕ х х

Х

Я Р

0ee нюх

А ю

Ю о 3, а!. и

О «0 Х

"„53

Р 1-(pa x

Ко К

Ц

c«I х

& 2

Д . о

1 О 1 «е

1 л л л

o o o

o o с 4 сЧ Р

«11 Г Ch л л

«ч со

o «"1 о л сО â€” n сО Ю л л л л л

««> «о ю « — o л . л л л с Ъ О CV .4

СЧ о сi н o o л л л сч сч сч 1О

« 1 « 1 Р ) Р1 с ъ о а Ю

- Q ch со

Ю Л Ю Ю

O cO e rl O со

Х х а

° «!! а 2 ««I

X X 0 х ф L"

«У лс х а,ю

Ое

1266894

S

Оценку стойкости металла .в сероводоросодержащих средах проводили при испытаниях в насыщенном растворе сероводорода по международной методике

NACE TM-О1-77. 5

Время до разрушения определяди по продолжительности испытаний образцов под нагрузкой 256 KIa.

Субкритическую скорость роста трещин определяли по приросту ее длины 10 на образце с предварительно нанесенной трещиной, находящемся нод нагрузкой в вышеуказанном растворе.

Относительную площадь, пораженную блистерингом, определяли с помощью 15 методов ультразвукового контроля образцов, выдержанных в вьппеуказанном растворе в течение 96 ч.

Количество поглощенного водорода определяли по разнице между содержанием водорода в образцах до и после испытаний методом восстановительного плавления с помощью газоанализатора фирмы "Леко".

Потери в массе оценивали по разнице в массе образца до и после испытаний.

В предлагаемой стали железо является основой, углерод, кремний, мар30 ганец, медь — основными легирующими элементами, кальций, азот, алюминий и титан — основными микролегирующими элементами и модификаторамн.

Азот, образуя с входящими в состав стали элементами нитридные и карбонитридные включения, обеспечивает измельчение исходного аустенитного зерна, Алюминий в сочетании с азотом и другими элементами — раскислителями и нитридообразующими элементами — регулирует фазовый состав и морфологию неметаллических включений, а также распределение азота между твердым раствором и нитридами.

Элементы, входящие в состав предлагаемой стали, формируют ее структуру в процессах кристаллизации, последующеГо охлаждения слитка, горячей прокатки и термической обработки 50 и, находясь в сложной взаимосвязи, обеспечивают комплекс высоких ее свойств.

При содержании углерода менее

0,15 сталь не имеет достаточной проч-55 ности, а при содержании углерода более 0,25Х происходит снижение вязкости разрушения, ускоряется рост субкритических трещин, падает долговечность в наводороживающих средах.

Кремний увеличивает прочность по механизму твердорастворенного упроч-, нения и повышает коррозионную стойкость. При содержании кремния менее

0,15Х сталь не имеет достаточной прочности, а образующиеся на поверхности коррозионные пленки не обладают защитными свойствами; при содержаниях более 0 50Х появляется хрупкость и происходит ухудшение стойкости в сероводородсодержащих средах, не компенсируемое повышением защит- . ных свойств пленки вследствие хрупкости матрицы.

Марганец увеличивает прочность стали и, связывая серу, предохраняет ее от красноломкости. В заданных пределах он увеличивает вязкость при отрицательных температурах. При содержании марганца менее 0,30Х не достигается необходимый уровень прочностных свойств, при содержаниях более 0,80Х ухудшается свариваемость, развивается ликвационная неоднородность и формируются строчечные или полосчатые структуры. Образование полосчатых структур в совокупности с известной склонностьюфосфора к сегрегации приводит к увеличению склонности к блистерингу и ступенчатому растрескиванию.

В стали предлагаемого состава нижний предел содержания меди 0,05Х. диктуется требованиями сплошности защитной пленки, верхний предел

0,27Х ограничен ухудшением горячей пластичности, охрупчиванием и снижением стойкости в наводороживающих средах. При более высоких содержаниях меди наблюдается также интенсивный рост субкритических трещин.

Легированные кальцием. в количествах менее 0,0005Х недостаточно для предотвращения образования пластичных сульфидов простого состава и не обеспечивает требуемого повышения пластических и вязкостных свойств, тех нологичности, снижения чувствительности к блистерингу. При содержаниях более 0,012Х наблюдается ухудшение свойств, проявляющееся в низкой жидкотекучести металла, образовании крупных включений и зарождении в агрессивных средах питтинга и язвенной коррозии, понижении вязких свойств и долговечности при наводороживании, 1266894

Составитель А.Османцев

Те хре д А. Крав чух КоРРектоР А,Обручар

Редактор И.Рыбченко

Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5727/21

Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгороц, ул.Проектная,4 ускоренном развитии блистеринга, ухудшении свариваемости.

Содержания титана менее 0,0057 недостаточно для достижения необходимого уровня прочности, пластичности и долговечности в наводораживающих средах. При содержании титана более 0,057. образуются крупные нитриды и сульфиды, ухудшаются пластические и вяэкостные свойства, увеличи- 10 вается склонность к хрупкому разрушению при отрицательных температурах и в наводороживающих средах, появляется склонность к блистерингу, ухудшается технологичность при прокатке 15 и сварке.

Содержание алюминия менее 0,01Х, недостаточно для одновременного свя.зывания азота и кислорода и образования необходимого для измельчения 20 зерна количества нитридов; содержание его более 0,06Х. ухудшает свойства в результате образования крупных кислородных и нитридных включений и шпинделей, резко снижающих пластич- 25 ность и вязкость стали и являющихся центрами развития блистеринга.

Содержание азота менее 0,05Х. недостаточно для достижения необходимых прочностных свойств, а более 0,018Х 30 нецелесообразно из-эа ухудшения технологичности при выплавке, разливке и горячей прокатке, ухудшения свариваемости и коррозионной стойкости, возникновения склонности к блистерингу, питтингу и язвенной коррозии, снижения долговечности в наводорожиг. вающих средах, Приведенные в табл .2 данные показывают,что по сравнению с известной предлагаемая сталь имеет более высокий комплекс технологических, корроэионных и механических свойств, что позволит уменьшить себестоимость изготавливаемых из нее иэделий и повы-. сить их надежность и долговечность.

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, алюминий, титан, кальций, азот, медь и железо, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения ее технологической пластичности, повышения пластических свойств, ударной вязкости и корроэионной стойкости в сероводородсодержащих сре-. дах, она содержит компоненты в следующем соотношении,.мас.X:

Углерод 0,15-0,25

Кремний 0,15-0,50

Марганец 0,30-0,80

Алюминий 0,02-0,06

Кальций О, 0005- О, O l 2

Титан 0,005-0,05

Азот 0,005-0,018

Медь 0,05-0,27

Железо Остальное