Мартенситная нержавеющая сталь



Мартенситная нержавеющая сталь
Мартенситная нержавеющая сталь
Мартенситная нержавеющая сталь
Мартенситная нержавеющая сталь
Мартенситная нержавеющая сталь

 


Владельцы патента RU 2416670:

СУМИТОМО МЕТАЛ ИНДАСТРИЗ, ЛТД. (JP)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к мартенситной нержавеющей стали, используемой для производства изделий, эксплуатирующихся в коррозионных средах, содержащих сероводород, газообразный диоксид углерода и ионы хлора. Сталь включает в мас.%: от 0,010% до 0,018% С, от 0,30% до 0,60% Мn, максимум 0,040% Р, максимум 0,0100% S, от 10,00% до 15,00% Сr, от 2,50% до 5,83% Ni, от 1,00% до 5,00% Мо, от 0,050% до 0,250% Ti, от 0,05% до 1,00% Сu, максимум 0,25% V, максимум 0,07% N, и по меньшей мере один компонент из максимум 0,50% Si, и максимум 0,10% Al, Fe и неизбежные примеси остальное. Содержания углерода и титана связаны зависимостью 6,0≤Ti/C≤10,1. Сталь имеет 0,6% предел текучести, измеренный согласно ASTM, от 758 МПа до 848 МПа. Обеспечивается высокая прочность, стойкость к коррозии и сопротивление немедленному разрушению под воздействием пластической деформации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к мартенситной нержавеющей стали, а более конкретно к мартенситной нержавеющей стали, которая может быть использована в вызывающей коррозию среде, содержащей вызывающее коррозию вещество, такое как сероводород, газообразный диоксид углерода и ионы хлора.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последние годы происходит глубокое бурение все большего количества нефтяных и газовых скважин. Стальные изделия, используемые в виде нефтегазопромысловых и трубопроводных труб в таких глубоких нефтяных и газовых скважинах (в дальнейшем в целом называемых "нефтяными скважинами"), должны иметь высокий предел текучести. Стальные материалы, в последнее время используемые для нефтегазопромысловых и трубопроводных труб, должны иметь высокое напряжение текучести порядка 110 ksi (тысячи фунтов силы на дюйм) (при котором 0,6% общий предел текучести при удлинении составляет от 758 МПа до 862 МПа).

Кроме того, такие нефтяные скважины содержат сероводород, газообразный диоксид углерода и ионы хлора. Поэтому стальные материалы для нефтегазопромысловых и трубопроводных труб должны иметь высокую стойкость к SSC (сульфидное растрескивание в результате коррозии под напряжением) и высокую стойкость к коррозии под воздействием газообразного диоксида углерода.

Обычно в нефтяных скважинах используют сталь, содержащую много компонентов. В нефтяных скважинах, содержащих газообразный диоксид углерода, используют мартенситную нержавеющую сталь SUS420, имеющую высокую стойкость к коррозии под воздействием газообразного диоксида углерода. Однако мартенситная нержавеющая сталь SUS420 не подходит для нефтяных скважин, содержащих сероводород, поскольку ее стойкость к SSC под воздействием сероводорода является низкой.

Для устранения этого недостатка были разработаны изделия из мартенситной нержавеющей стали, обладающие не только стойкостью к коррозии под воздействием газообразного диоксида углерода, но и стойкостью к SSC. В JP 5-287455 А (в дальнейшем называемом "Патентный документ 1") описана мартенситная нержавеющая сталь для нефтяных скважин, обладающая высокой стойкостью к SSC и высокой стойкостью к коррозии под воздействием газообразного диоксида углерода в нефтяных скважинах, содержащих такие вещества, как сероводород и газообразный диоксид углерода. Для повышения стойкости к SSC необходимо снизить растягивающее напряжение. Поэтому, согласно описанию Патентного документа 1, растягивающее напряжение мартенситной нержавеющей стали понижают, таким образом обеспечивая высокую стойкость к SSC. Более того, уровень колебаний растягивающего напряжения после отпуска снижается благодаря снижению величины растягивающего напряжения.

В последнее время в области изделий из нержавеющей стали для нефтегазопромысловых и трубопроводных труб существует потребность в способности стальных изделий не подвергаться немедленному разрушению под воздействием пластической деформации, вызываемой прилагаемой снаружи силой, помимо упомянутой выше высокой прочности, стойкости к SSC и стойкости к коррозии под воздействием газообразного диоксида углерода. Более конкретно, величина, получаемая в результате вычитания величины напряжения текучести (0,06% общего предела текучести при удлинении) из величины растягивающего напряжения должна составлять по меньшей мере 20,7 МПа (=3 ksi).

Мартенситная нержавеющая сталь для нефтяных скважин, описанная в Патентном документе 1, имеет низкое растягивающее напряжение. Поэтому в том случае, когда напряжение текучести стали составляет 110 ksi (от 758 МПа до 862 МПа), величина, получаемая в результате вычитания величины предела текучести из величины растягивающего напряжения, составляет менее 20,7 МПа.

Более того, как описано выше, стальное изделие для нефтегазопромысловых и трубопроводных труб должно обладать стойкостью к SSC. В том случае, если твердость одного и того же стального изделия сильно колеблется, стойкость к SSC снижается. Поэтому колебание твердости стального изделия для нефтегазопромысловых и трубопроводных труб должно быть предотвращено.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью данного изобретения является получение мартенситной нержавеющей стали типа 110 ksi (имеющей предел текучести от 758 МПа до 862 МПа), обеспечивающей величину, получаемую в результате вычитания величины предела текучести из величины растягивающего напряжения, составляющую по меньшей мере 20,7 МПа и способную предотвратить колебания твердости.

Авторы данного изобретения обнаружили, что отношение содержания Ti к содержанияю С в стали и величина (в дальнейшем также называемая "TS-YS"), получаемая в результате вычитания величины напряжения текучести (в дальнейшем также называемой "YS") из величины растягивающего напряжения (в дальнейшем также называемой "TS"), имеет корреляцию. Далее следует описание данного открытия.

Авторы данного изобретения получили множество видов мартенситной нержавеющей стали, содержащей в мас.% от 0,010% до 0,030% С, от 0,30% до 0,60% Мn, максимум 0,040% Р, максимум 0,0100% S, от 10,00% до 15,00% Сr, от 2,50% до 8,00% Ni, от 1,00% до 5,00% Мо, от 0,050% до 0,250% Ti, максимум 0,25% V, максимум 0,07% N, и по меньшей мере одно из максимум 0,50% Si, и максимум 0,10% Al, при этом баланс составляют Fe и неизбежные примеси, а отношение Ti/C составляет от 7,4 до 10,7. Во время получения осуществляли закалку-отпуск, при этом температуру отпуска регулировали таким образом, что напряжение текучести каждого вида мартенситной нержавеющей стали составляет 110 ksi (от 758 МПа до 862 МПа). Полученные виды мартенситной нержавеющей стали были подвергнуты испытаниям на растяжение при комнатных температурах, и были установлены их растягивающие напряжения и напряжения текучести. Следует отметить, что за напряжение текучести, согласно стандарту ASTM, принимают 0,6% предела текучести при общем удлинении.

Результаты исследований приведены на фиг.1. Абсцисса на фиг.1 представляет Ti/C, а ордината представляет TS-YS (ksi). Как показано на фиг.1, Ti/C и TS-YS имеют отрицательную корреляцию. Более конкретно, при понижении Ti/C TS-YS повышается. На основании данного нового открытия авторы настоящего изобретения установили, что условие TS-YS≥20,7 МПа (3 ksi) может быть выполнено при соблюдении следующего выражения (А):

в котором элементы символов представляют содержание данных элементов

(мас.%).

Более того, авторы данного изобретения впервые обнаружили, что в том случае, если Ti/C является слишком низким, твердость сильно варьируется. Более конкретно, они обнаружили, что в том случае, когда значения Ti/C находятся в рамках соответствующего диапазона, значение TS-YS составляет не менее 20,7 МПа, поэтому уровень колебания твердости может быть снижен.

Основываясь на вышеописанных технических фактах, авторы создали следующее изобретение.

Мартенситная нержавеющая сталь согласно настоящему изобретению включает, в мас.%, от 0,010% до 0,030% С, от 0,30% до 0,60% Мn, максимум 0,040% Р, максимум 0,0100% S, от 10,00% до 15,00% Сr, от 2,50% до 8,00% Ni, от 1,00% до 5,00% Мо, от 0,050% до 0,250% Ti, максимум 0,25% V, максимум 0,07% N, и по меньшей мере один вид максимум 0,50% Si, и максимум 0,10% Al, при этом баланс составляют Fe и неизбежные примеси. Мартенситная нержавеющая сталь согласно настоящему изобретению также удовлетворяет выражению (1) и имеет напряжение текучести от 758 МПа до 862 МПа. Величина напряжения текучести в данном изобретении составляет 0,6% предела текучести при общем удлинении согласно стандартам ASTM.

в котором элементы символов представляют содержание данных элементов в

мас.%.

Мартенситная нержавеющая сталь предпочтительно включает по меньшей мере один из максимум 0,25% Nb и максимум 0,25% Zr вместо части Fe.

Мартенситная нержавеющая сталь предпочтительно дополнительно включает максимум 1,00% Сu вместо части Fe.

Мартенситная нержавеющая сталь предпочтительно дополнительно включает по меньшей мере один компонент из максимум 0,005% Са, максимум 0,005% Мg, максимум 0,005% La и максимум 0,005% Се вместо части Fe.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой график, показывающий взаимосвязь величины, полученной в результате вычитания величины напряжения текучести из величины растягивающего напряжения, и Ti/C; a

фиг.2 представляет собой поперечный вид в разрезе стальной трубы, показывающий места измерения твердости.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее варианты осуществления данного изобретения описаны подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.

1. Химический состав

Мартенситная нержавеющая сталь согласно одному из вариантов осуществления данного изобретения имеет следующий состав. В дальнейшей части описания "%", относящиеся к элементам, означают "мас.%".

С: от 0,010% до 0,030%

Избыточное содержание углерода (С) повышает твердость после отпуска слишком сильно, повышая, таким образом, чувствительность к сульфидному растрескиванию в результате коррозии под напряжением. В том случае, если содержание С является слишком низким и предел текучести стали составляет по меньшей мере 100 ksi (от 758 МПа до 862 МПа), выражение TS-YS≥20,7 МПа не может быть удовлетворено. Поэтому содержание С должно составлять от 0,010% до 0,030%, предпочтительно - от 0,012% до 0,018%.

Мn: от 0,30% до 0,60%

Марганец (Мn) улучшает обрабатываемость в горячем состоянии. Однако при избыточном содержании Мn дальнейшего улучшения действия не происходит. Поэтому содержание Мn должно составлять от 0,30% до 0,60%.

Р: 0,040 или менее

Фосфор (Р) представляет собой загрязняющую примесь, снижающую стойкость к SSC. Поэтому содержание Р должно составлять не более 0,040%.

S: 0,0100% или менее

Сера (S) представляет собой загрязняющую примесь, снижающую обрабатываемость в горячем состоянии. Поэтому содержание S предпочтительно является как можно более низким. Содержание S должно составлять не более 0,0100%.

Сr: от 10,00% до 15,00%

Хром (Сr) улучшает стойкость к коррозии, вызванной газообразным диоксидом углерода. Однако избыточное содержание Сr препятствует образованию мартенситной фазы в структуре после отпуска. Поэтому содержание Сr должно составлять от 10,00% до 15,00%.

Ni: от 2,50% до 8,00%

Никель (Ni) эффективно способствует образованию в основном мартенситной фазы в структуре после отпуска. В том случае, если содержание Ni является слишком низким, в отпущенной структуре в осадок выпадает большое количество ферритной фазы. С другой стороны, избыточное содержание Ni, в основном, вызывает образование аустенитной фазы в отпущенной структуре. Поэтому содержание Ni должно составлять от 2,50% до 8,00%, предпочтительно - от 4,00% до 7,00%.

Мо: от 1,00% до 5,00%

Молибден (Мо) улучшает стойкость к SSC высокопрочной стали в среде, содержащей сероводород. Однако при избыточном содержании Мо дальнейшего улучшения действия не происходит. Поэтому содержание Мо должно составлять от 1,00% до 5,00%.

Ti: от 0,050% до 0,250%

Титан (Ti) улучшает ударную вязкость, предотвращая формирование в структуре крупных зерен. Однако избыточное содержание Ti препятствует образованию, в основном, мартенситной фазы в структуре после отпуска, поэтому ударная вязкость и стойкость к коррозии (стойкость к SSC и стойкость к коррозии, вызванной газообразным диоксидом углерода) снижаются. Поэтому содержание Ti должно составлять от 0,050% до 0,250%, предпочтительно - от 0,050% до 0,150%.

N: 0,07% или менее

Азот (N) представляет собой примесь. Избыточное содержание N вызывает выпадение в стали в осадок большого количества включений на основе азота, что снижает стойкость к коррозии. Поэтому содержание N должно составлять не более 0,07%, предпочтительно - не более 0,03%, более предпочтительно - не более 0,02%, еще более предпочтительно - не более 0,01%.

V: 0,25% или менее

Ванадий (V) связывает С в стали, формируя карбид, и таким образом повышает температуру отпуска и стойкость к SSC. Однако избыточное содержание V предотвращает образование мартенситной фазы. Таким образом, содержание V должно составлять не более 0,25%. Нижний предел содержания V предпочтительно составляет 0,01%.

Мартенситная нержавеющая сталь согласно данному варианту содержит по меньшей мере один из таких элементов, как Si и Al.

Si: 0,50% или менее

Al: 0,10% или менее

Как кремний (Si), так и алюминий (Al) эффективно действуют в качестве раскислителя. Однако избыточное содержание Si снижает ударную вязкость и обрабатываемость в горячем состоянии. Избыточное содержание Al вызывает образование в стали большого числа включений, что снижает стойкость к коррозии. Поэтому содержание Si должно составлять не более 0,50%, а содержание Al - не более 0,10%. Нижний предел содержания Si предпочтительно составляет 0,10%, а нижний предел содержания Al предпочтительно составляет 0,001%. Следует отметить, что в том случае, если содержание Si и/или Al меньше указанных нижних пределов, вышеописанное действие достигается всего лишь в некоторой степени.

Баланс мартенситной нержавеющей стали согласно настоящему изобретению включает Fe. Следует отметить, что по различным причинам в стали могут содержаться загрязняющие примеси, отличные от вышеописанных неизбежных примесей.

Более того, содержание Ti и содержание С в вышеописанном химическом составе удовлетворяют следующему выражению (I):

в котором элементы символов представляют содержание данных элементов (в

мас.%).

Как показано на фиг.1, по мере снижения Ti/C TS-YS повышается. В том случае, если Ti/C превышает 10,1, выражение TS-YS≥20,7 МПа не может быть удовлетворено.

С другой стороны, если Ti/C слишком мало, колебание твердости повышается. Более конкретно, колебание твердости (HRC), определяемое при помощи следующего выражения (2), составляет не менее 2,5.

Колебание твердости

Согласно настоящему изобретению Нmах и Hmin измеряют следующим способом. Как показано на фиг.2, измеряют твердость поперечного сечения, соответствующего центру стальной трубы, используя шкалу твердости по Роквеллу С (в дальнейшем называемую просто "твердость по Роквеллу" и выражаемую в единицах HRC), на центральных участках толщины Р1-Р4 с промежутком 90° в направлении вдоль окружности. Из четырех полученных значений твердости по Роквеллу максимальное значение представляет собой Нmах, а минимальное значение - Hmin.

При колебании твердости не менее 2,5 стойкость к SSC проявляет тенденцию к снижению. В том случае, если Ti/C равно не менее 6,0, колебание твердости составляет менее 2,5 и может быть предотвращено. Несмотря на отсутствие четкого объяснения, это может происходить по следующей причине. В том случае, если Ti/C слишком мало, содержание Ti в стали невелико. Поэтому большое количество VC выпадает в осадок во время отпуска. Выпавшие в осадок VC имеют неравные размеры, в зависимости от места, в котором они выпадают в осадок в стальной трубе. В результате, твердость сильно колеблется. С другой стороны, в том случае, если Ti/C велико, содержание Ti в стали является высоким. Поэтому Ti/C выпадает в осадок во время отпуска, а выпадение в осадок VC подавляется. Следовательно, уровень колебания твердости снижается.

Мартенситная нержавеющая сталь согласно настоящему изобретению удовлетворяет выражению (1), поэтому TS-YS составляет не менее 20,7 МПа, а колебание твердости составляет менее 2,5.

Верхний предел Ti/C предпочтительно составляет 9,6, более предпочтительно - 9,0.

Мартенситная нержавеющая сталь согласно данному варианту при необходимости дополнительно содержит по меньшей мере один из таких элементов, как Nb и Zr вместо части Fe.

Nb: 0,25% или менее

Zr: 0,25% или менее

Как ниобий (Nb), так и цирконий (Zr) представляют собой необязательные элементы. Данные элементы формируют карбид, связывая С в стали, и снижают колебания твердости после отпуска. Однако избыточное содержание данных элементов предотвращает образование, в основном, мартенситной фазы в отпущенной структуре. Поэтому общее содержание Nb и Zr должно составлять не более 0,25% для каждого. Предпочтительные нижние пределы содержания Nb и Zr составляют по 0,005% каждого. Следует отметить, что в том случае, если содержание каждого из Nb и Zr составляет менее 0,005%, вышеописанное действие может быть достигнуто всего лишь в некоторой степени.

Мартенситная нержавеющая сталь согласно данному варианту при необходимости дополнительно содержит Сu вместо части Fe.

Сu: 1,00% или менее

Медь (Сu) представляет собой необязательный элемент. Подобно Ni, Сu эффективно способствует образованию мартенситной фазы в структуре после отпуска. Однако избыточное содержание Сu снижает обрабатываемость в горячем состоянии. Поэтому содержание Сu должно составлять не более 1,00%. Нижний предел содержания Сu предпочтительно составляет 0,05%. Следует отметить, что в том случае, если содержание Сu меньше 0,05%, вышеописанное действие достигается всего лишь в некоторой степени.

Мартенситная нержавеющая сталь согласно данному варианту при необходимости дополнительно содержит по меньшей мере один компонент из Са, Мg, La и Се вместо части Fe.

Са: 0,005% или менее

Мg: 0,005% или менее

La: 0,005% или менее

Се: 0,005% или менее

Кальций (Са), магний (Мg), лантан (La) и церий (Се) представляют собой необязательные элементы. Данные элементы улучшают обрабатываемость в горячем состоянии. Однако при избыточном содержании данных элементов образуются крупные оксиды, и стойкость к коррозии снижается. Поэтому содержание каждого из данных элементов должно составлять не более 0,005%. Нижний предел содержания каждого из данных элементов предпочтительно составляет 0,0002%. Следует отметить, что в том случае, если содержание Са, Мg, La и Се составляет менее 0,0002%, вышеописанное действие может быть достигнуто всего лишь в некоторой степени. Из данных элементов предпочтительным является содержание Са и/или La.

2. Способ получения

Далее следует описание способа получения мартенситной нержавеющей стали согласно данному варианту. Из расплавленной стали, имеющей химический состав, указанный выше в п.1, таким способом, как непрерывное литье, получают сляб или заготовку. Альтернативно, расплавленную сталь получают в виде слитка путем разливания в слитки. Сляб или слиток подвергают обработке в горячем состоянии таким способом, как прокатка на блюминге, получая биллет (заготовку).

Полученный биллет нагревают в нагревательной печи, и заготовку, извлеченную из нагревательной печи, прошивают по оси на прошивном стане. Затем биллет или заготовку готовят в виде бесшовной стальной трубы, имеющей нужный размер, при помощи стана для прокатки бесшовных труб на оправке, обжимного устройства или подобного. Затем осуществляют термическую обработку (закалку и отпуск). На данном этапе температуры закалки и отпуска регулируют таким образом, чтобы 0,6% общего предела текучести при удлинении отпущенной мартенситной нержавеющей стали находились в диапазоне, составляющем от 758 МПа до 862 МПа (110 ksi).

Следует отметить, что вышеприведенное описание относится к способу получения бесшовной трубы из мартенситной нержавеющей стали, в то время как сварная стальная труба может быть получена любыми другими хорошо известными способами.

Пример

Были получены бесшовные стальные трубы, имеющие различные химические составы, после чего были исследованы TS-YS и колебания твердости полученных бесшовных стальных труб.

Способ исследования

Путем плавления были получены заготовки из различных видов стали, имеющих указанные в таблице химические составы, под номерами испытаний. Каждая из полученных заготовок была подвергнута горячей ковке и горячей прокатке для получения бесшовных стальных труб.

Затем осуществляют закалку и отпуск таким образом, чтобы 0,6% общего предела текучести при удлинении каждой из полученных из нержавеющей стали труб находились в диапазоне, составляющем от 758 МПа до 862 МПа. Более конкретно, температура закалки составляет 910°С, а температуру отпуска регулируют в интервале от 560°С до 630°С. После проведения закалки и отпуска измеряют 0,6% общий предел текучести при удлинении (YS) и растягивающее напряжение (TS) каждой из полученных из нержавеющей стали труб. От каждой бесшовной стальной трубы в осевом направлении отбирают образец в виде круглого стержня (согласно стандарту ASTM A370), при этом параллельная часть образца имеет длину 25,4 мм и диаметр сечения, составляющий 6,35 мм в осевом направлении бесшовной стальной трубы. Полученные образцы в виде круглого стержня подвергают испытаниям на растяжение при комнатных температурах и измеряют 0,6% общего предела текучести при удлинении YS (МПа) и растягивающее напряжение TS (МПа) согласно стандарту ASTM. После измерения получают TS-YS для каждого образца под номерами испытаний.

Определяют колебания твердости каждой из бесшовных стальных труб. Более конкретно, каждую бесшовную стальную трубу разрезают в центре в поперечном направлении. Как показано на фиг.2, измеряют твердость поперечного сечения разрезанной бесшовной стальной трубы, используя шкалу твердости по Роквеллу С (HRC), на центральных участках толщины Р1-Р4 с промежутком 90° в направлении вдоль окружности. Из четырех полученных значений твердости по Роквеллу максимальное значение представляет собой Нmах, а минимальное значение - Hmin. Используя полученные таким образом Hmax и Hmin, при помощи выражения (2) получают значение колебания твердости (HRC).

Результаты исследований

Результаты исследований представлены в таблице. В данной таблице "Ti/C" представляет собой отношение содержания Ti (мас.%) к содержанию С (мас.%) для каждого из образцов под номерами испытаний. В данной таблице "TS" представляет растягивающее напряжение (МПа) каждого образца под номерами испытаний, a "YS" представляет 0,6% общий предел текучести при удлинении (МПа), полученный путем вычитания 0,6% величины общего предела текучести при удлинении из величины растягивающего напряжения. В данной таблице "колебание твердости" представляет собой колебание твердости, полученное при помощи выражения (2). Следует отметить, что подчеркнутые цифровые величины находятся за пределами диапазона, определяемого данным изобретением.

В таблице 0,6% общий предел текучести при удлинении (YS) находится в рамках диапазона, составляющего от 758 МПа до 862 МПа.

Бесшовные стальные трубы под №№1-49 имеют химические составы в рамках диапазона, определяемого данным изобретением, и их величины Ti/C удовлетворяют выражению (1). Поэтому TS-YS любой из бесшовных стальных труб составляет не менее 20,7 МПа, а колебание твердости - менее 2,5.

С другой стороны, бесшовные стальные трубы под №№50 и 51 имеют химические составы в рамках диапазона, определяемого данным изобретением, однако их величины Ti/C не удовлетворяют выражению (1), либо Ti/C каждой трубы превышает 10,1. Поэтому TS-YS составляет менее 20,7 МПа.

Содержание С во всех бесшовных стальных трубах под №№52-69 меньше нижнего предела содержания С, определяемого данным изобретением. Поэтому TS-YS любой из труб составляет менее 20,7 МПа.

Бесшовные стальные трубы под №№70-73 имеют химические составы в рамках диапазона, определяемого данным изобретением, однако все их величины Ti/C составляют менее 6,0. Поэтому колебание твердости составляет не менее 2,5.

Бесшовные стальные трубы под №№1-49 и 70-73 в таблице подвергают испытаниям на SSC и оценивают их стойкость к SSC. Более конкретно, от каждой из бесшовных стальных труб отбирают образец для испытаний на растяжение с параллельной частью, имеющей диаметр 6,3 мм и длину 25,4 мм. Используя полученные образцы для испытаний на растяжение, проводят проверочные кольцевые испытания согласно NACE TM0177-96, метод А. Для этого образцы погружают на 720 часов в 20% водный раствор NaCl, насыщенный H2S (бал. СО2) под давлением 0,03 атм. рН водного раствора NaCl составляет 4,5, а температуру водного раствора во время испытаний поддерживают на уровне 25°С. После испытаний образцы исследуют визуально на наличие трещин.

Согласно результатам испытаний ни в одном из образцов для испытаний на растяжение под №№1-49 трещин не появилось. И наоборот, трещины были обнаружены в образцах для испытаний на растяжение под №№70-73.

Несмотря на вышеприведенное описание варианта осуществления настоящего изобретения оно служит только лишь в качестве иллюстрации и примера и не должно рассматриваться как ограничивающее. Данное изобретение может быть подвергнуто различным модификациям при условии, что они не нарушают сущности и объема данного изобретения.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Мартенситная нержавеющая сталь согласно данному изобретению имеет широкое применение в качестве стальных изделий, используемых в вызывающей коррозию среде, содержащей вызывающее коррозию вещество, такое как сероводород, газообразный диоксид углерода и ионы хлора. Более конкретно, такая сталь подходит для изготовления стальных изделий, используемых в производственном оборудовании для нефти или природного газа, а также установках для получения геотермальной электроэнергии. Такая сталь особенно подходит для использования в виде нефтегазопромысловых и трубопроводных труб в нефтяных и газовых скважинах.

1. Мартенситная нержавеющая сталь, включающая, мас.%: от 0,010 до 0,018% С, от 0,30 до 0,60% Мn, максимум 0,040% Р, максимум 0,0100% S, от 10,00 до 15,00% Сr, от 2,50 до 5,83% Ni, от 1,00 до 5,00% Мо, от 0,050 до 0,250% Ti, от 0,05 до 1,00% Cu, максимум 0,25% V, максимум 0,07% N и по меньшей мере один компонент из максимум 0,50% Si и максимум 0,10% Аl, при этом баланс составляют Fe и неизбежные примеси, причем упомянутая мартенситная нержавеющая сталь удовлетворяет выражению 6,0≤Ti/C≤10,1, в котором элементы символов представляют содержание элементов в мас.%, и имеет 0,6% предел текучести, измеренный согласно ASTM, от 758 до 848 МПа.

2. Мартенситная нержавеющая сталь по п.1, дополнительно включающая по меньшей мере один из максимум 0,25% Nb и максимум 0,25% Zr.

3. Мартенситная нержавеющая сталь по любому из пп.1 и 2, включающая по меньшей мере один компонент из максимум 0,005% Са, максимум 0,005% Mg, максимум 0,005% La и максимум 0,005% Се.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии, а именно к разработке литейной жаропрочной стали, используемой для изготовления деталей термических агрегатов. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сталей ферритного класса, используемых в качестве жаростойкого и коррозионно-стойкого листового материала для изготовления котельного, печного, нефтехимического и другого высокотемпературного оборудования, работающего при температурах до 1200°С.
Изобретение относится к металлургии, а именно к аустенитной дисперсионно-твердеющей высокопрочной стали, предназначенной для изготовления высоконагруженных деталей, работающих в кислых сероводородсодержащих средах.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листовой хладостойкой стали, используемой в атомном энергомашиностроении при серийном производстве высоконадежной контейнерной техники для транспортировки и длительного хранения отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов атомной и термоядерной энергетики.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению детали из стали, обладающей многофазной микроструктурой. .
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к стали, используемой для изготовления железнодорожных рельсов, предназначенных для движения в кривых участках малого радиуса в условиях Сибири и Крайнего Севера.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к изготовлению пружинной стали. .
Изобретение относится к области металлургии и сварки, в частности к составу легированных сталей, которые применяются при изготовлении сварочной проволоки для электросварки броневых сталей.
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к низкоуглеродистой холоднокатаной листовой стали для штампованных деталей корпуса автомобилей. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам жаропрочных хромоникелевых сплавов аустенитного класса, и может быть использовано при изготовлении реакционных труб нефтегазоперерабатывающих установок с рабочими температурами в интервале 800-1200°С и давлением до 50 атм.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению сплавов системы Ni-Fe-Cr, применяемых в глубоких нефтяных или газовых скважинах, а также морской среде

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированным сталям, используемым для изготовления сварных нефте- и газопроводных труб, пригодных к эксплуатации в условиях Крайнего Севера

Изобретение относится к области металлургии, а именно к мартенситной нержавеющей стали для сварных конструкций, стойкой к коррозионному растрескиванию под напряжением

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам, применяемым при производстве водорода конверсией

Изобретение относится к области производства сварочных материалов, используемых в атомной энергетике, в частности, для сварки корпусов парогенераторов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам коррозионно-стойких аустенитных сталей, предназначенных для производства листовых и трубных деталей, сварных конструкций, контактирующих с кипящей азотной кислотой
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к холоднокатаной листовой стали для изготовления штампованных деталей корпуса автомобилей
Изобретение относится к области металлургии, а именно к разработке экономнолегированной высокопрочной стали, предназначенной для изготовления холоднодеформированных деталей, работающих в условиях высокоскоростного импульсного нагружения

Изобретение относится к металлургии, а именно к легированным коррозионно-стойким сталям, используемым для производства насосно-компрессорных и обсадных труб и нефтегазодобывающего оборудования

Изобретение относится к области металлургии, а именно к легированным коррозионно-стойким сталям, используемым для производства насосно-компрессорных и обсадных труб и нефтегазодобывающего оборудования
Наверх