Коррозионностойкая аустенитная сталь

 

Изобретение относится к металлургии, в частности, к коррозионностойкой аустенитной стали, используемой при производстве немагнитных труб для корпусов и охранных кожухов телеметрических систем для контроля траектории при бурении и других изделий, работающих в условиях знакопеременной нагрузки. Коррозионностойкая аустенитная сталь, содержащая компоненты, мас.%: углерод 0,05-0,16 хром 16,0-18,0, никель 6,0-8,0, марганец 3,0-6,0, кремний 0,3-1,0, медь 0,1-3,0, азот 0,3-0,6, цирконий 0,01-0,02, железо - и неизбежные примеси - остальное, причем оптимальное содержание циркония выбирают по соотношению Zr = 610-3N-4, где N - содержание азота. Введение циркония обеспечивает повышение стойкости к усталостному разрушению за счет образующихся мелкодисперсных нитридов циркония и твердого раствора внедрения несвязанного азота. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности, к производству немагнитных труб для корпусов и охранных кожухов телеметрических систем для контроля траектории при бурении и других изделий, работающих в условиях знакопеременной нагрузки.

Известна немагнитная сталь содержащая, мас. углерод 0,01-0,05; хром 21,0-24,0; марганец 12,0-15,0; никель 1,0-8,0; азот 0,65-0,80; молибден 5,5-1,0; ванадий 0,25-1,0; кальций 0,0015-0,020; железо остальное [1] Указанное соотношение элементов, а также высокое содержание азота и ванадия в известной стали создает условия для образования уже в жидком расплаве при высокой температуре очень крупных нитридов мощных концентратов напряжений, которые снижают предел выносливости при знакопеременных нагрузках.

Наиболее близкой по составу является коррозионностойкая аустенитная сталь содержащая, мас. углерод 0,005-0,01; хром 17,5-19,5; никель 7,0-8,5; марганец 8,1-11,0; кремний 0,3-1,9; молибден 2,1-3,5; медь 0,01-3,0; азот 0,3-0,65; по крайней мере один металл из группы ШЗМ (кальций, барий, магний, стронций) 0,01-0,05; по крайней мере один металл из группы РЗМ (лантан, церий, иттрий, неодим) 0,001-0,05; железо и неизбежные примеси остальное [2] При указанном соотношении компонентов в известной стали происходит недостаточное ее нитридное упрочнение, что не обеспечивает требуемый предел выносливости -1из,-10C в условиях знакопеременных изгибающих и осевых нагрузок. В результате при бурении скважин происходит усталостный излом труб, как правило, в зоне соединительной резьбы.

Цель изобретения повышение предела выносливости стали при знакопеременных нагрузках, то есть повышение стойкости к усталостному разрушению.

Цель достигается тем, что коррозионностойкая сталь, содержащая углерод, хром, никель, марганец, кремний, медь, азот и железо дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас. углерод 0,05-0,1; хром 16,0- 18,0; никель 6,0-8,0; марганец 3,0-6,0; кремний 0,3-1,0; медь 0,1-3,0; азот 0,3-0,6; цирконий 0,01-0,02; железо и неизбежные примеси остальное, причем оптимальное содержание циркония выбирают по соотношению Zr 610-3N-1, где N содержание азота.

Введение циркония в указанном соотношении обеспечивает повышение стойкости к усталостному разрушению за счет образующихся мелкодисперсных нитридов циркония и твердого раствора внедрения несвязанного азота.

При введении в сталь циркония менее 0,01% снижается температура нитридообразования, вследствие чего образуется незначительное количество мелкодисперсных нитридов, при этом не достигается требуемое упрочнение и повышение предела выносливости стали.

При введении в сталь циркония более 0,02 повышается температура образования нитридов циркония. В жидком расплаве они сильно укрупняются, становятся концентраторами напряжений. В результате уменьшается стойкость к усталостному излому, то есть уменьшается предел выносливости стали.

Соотношение Zr 610-3N-1 позволяет стабилизировать температуру нитридообразования и нитридное упрочнение за счет оптимального количества мелкодисперсных нитридов циркония в стали.

Уменьшение содержания марганца в предлагаемой стали по сравнению с известной не влияет на предел выносливости, но существенно улучшает экологию, так как снижает содержание оксидов марганца в атмосфере при выплавке стали.

Отсутствие молибдена в предложенном составе стали не сказывается на величине предела выносливости, но уменьшает себестоимость стали.

Пример. Выплавку стали производят в индукционной печи по методу переплава с использованием чистых шихтовых материалов со следующими особенностями. 60-70% азотированного феррохрома дают по расплавлению остальное в конце периода плавления. Перед выпуском стали определяют содержание азота в стали и в зависимости от его содержания вводят силикоцирконий в количестве соответствующем предложенному соотношению Zr 6-3oN-1.

Разливку стали производят в машине центробежного литья труб. Трубы подвергают термической обработке закалке с 1050oС в воду.

Из труб вырезают образцы для испытания на выносливость. Испытания производят на вращающихся образцах с приложением постоянной изгибающей нагрузки. Определяют величины напряжений и число циклов n, соответствующее усталостному разрушению. На основании результатов испытания строят кривую усталости (кривую Веллера) в координатах напряжений число циклов n, по которой определяют предел выносливости s-1из.

В таблице приведен химический состав стали и предел выносливости. Как видно из таблицы, предел выносливости предлагаемой стали (составы 2-6) имеет более высокие значения (на 10-12%) по сравнению с известной сталью. Выносливость запредельных составов стали (составы 1, 7, 8) выше всего лишь на 2-5% чем известной стали.

Повышение предела выносливости -1из обеспечивает более высокую долговечность и ресурс работы при эксплуатации труб корпусов и охранных кожухов телеметрических систем для контроля траектории при бурении в условиях воздействия жестких знакопеременных нагрузок.

Формула изобретения

Коррозионностойкая аустенитная сталь, содержащая углерод, хром, никель, марганец, кремний, медь, азот, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,05 0,1 Хром 16,0 18,0 Никель 6,0 8,0 Марганец 3,0 6,0 Кремний 0,3 1,0 Медь 0,1 3,0 Азот 0,3 0,6
Цирконий 0,01 0,02
Железо и неизбежные примеси Остальное
причем оптимальное содержание циркония выбирают по соотношению Zr 6 10-3 N-1, где N содержание азота.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Сталь // 2093601
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составу износостойкой стали

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к износостойкой хладостойкой стали для изготовления ножей, зубьев и коронок горнодобывающей техники и рыхлителей бульдозеров, работающих в гидро-, абразивноизнашиваемых условиях

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к составам коррозионностойкой стали, используемой для изготовления корпусов погруженных МГД насосов для перекачки алюмоцинкового расплава

Изобретение относится к аустенитной стали для оболочек ТВЭЛов реакторов на быстрых нейтронах и направлено на повышение сопротивляемости распуханию в оболочках ТВЭЛов при выгораниях выше 10,0-12,0% при сохранении на высоком уровне технологичности, фазовой и структурной стабильности и других характеристик

Изобретение относится к металлургии легированных сталей и сплавов и предназначено для использования в энергетическом и химическом машиностроении при производстве сварного теплообменного оборудования, сосудов и трубопроводов высокого давления

Изобретение относится к составу стали для сварочной проволоки, используемой при дуговой автоматической сварке под флюсом

Изобретение относится к составу стали для сварочной проволоки для дуговой автоматической сварки под флюсом

Сталь // 2061783
Изобретение относится к металлургии, в частности к составу стали, и может быть использовано в машиностроении и приборостроении для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения (подшипники скольжения, втулки, направляющие и др.)

Сталь // 2048590

Сталь // 2048589
Изобретение относится к металлургии, в частности к литым жаростойким, жаропрочным сталям, применяемым для изготовления элементов печного оборудования (валки, ролики), работающего в области температур 700-1100оС в среде печных газов

Изобретение относится к аустенитной нержавеющей стали, содержащей включения выбранного состава, полученные произвольно, состав в зависимости от общего состава стали выбирают таким, чтобы физические свойства этих включений благоприятствовали их горячей трансформации стали

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным сталям, и может быть использовано при производстве центробежных труб, предназначенных для изготовления змеевиков трубчатых печей, роликов и других деталей, работающих в агрессивных средах при высоких температурах и давлениях
Изобретение относится к металлургии стали, в частности к производству полосовой заготовки для профилирования

Изобретение относится к области металлургии, в частности к коррозионно-стойким нержавеющим сталям, предназначенным для медицинских целей, изготовления фармацевтического оборудования, инструмента, используемого в пищевой промышленности, контактирующего непосредственно с продуктами питания, и столовых приборов

Изобретение относится к металлургической промышленности и касается состава жаропрочной стали, используемой для производства жаропрочных специальных литых и деформируемых изделий и арматуры, работающих в условиях стационарного и переменного температурно-силового воздействия, а также длительного абразивного изнашивания при высоких температурах

Изобретение относится к металлургии

Изобретение относится к черной металлургии в частности к составу жаростойкой аустенитной стали для изготовления деталей, работающих в условиях высоких температур, теплосмен и агрессивных сред, например для изготовления цепей вращающихся печей для обжига клинкера в цементной промышленности

Изобретение относится к металлургии, а именно к сталям, используемым в машиностроении для изготовления конструкций, подвергающихся ударно-абразивному износу и работающих при температуре ниже 40oС

Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочному сплаву, который может быть использован для изготовления реакционных труб установок производства этилена, водорода, аммиака, сероуглерода, метанола и др

Изобретение относится к металлургии деформируемых высокопрочных коррозионно-стойких сталей, используемых в судостроении, гидротурбостроении, в частности при производстве деталей судовых гребных винтов и рабочих колес гидротурбин, работающих в коррозионной среде под действием значительных статических и циклических нагрузок
Наверх