Трубная сталь


 


Владельцы патента RU 2525874:

Открытое Акционерное Общество "Магнитогорский металлургический комбинат" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям, используемым для производства магистральных труб. Сталь содержит, мас.%: углерод от 0,11 до менее 0,15, кремний от 0,40 до менее 0,50, марганец 1,30-1,60, хром не более 0,30, никель 0,06-0,20, медь не более 0,30, алюминий не более 0,05, титан не более 0,03, азот не более 0,008, сера не более 0,040, фосфор 0,015-0,030, железо остальное. Сталь имеет феррито-перлитную структуру, величину временного сопротивления разрыву σВ не менее 530 Н/мм2, величину ударной вязкости KCU-40 не менее 120 Дж/см2. Улучшаются потребительские свойства указанных труб. 1 пр.

 

Изобретение относится к сплавам на основе железа и может быть использовано при производстве сталей для магистральных трубопроводов.

Наиболее употребительные в настоящее время стали (в том числе - трубные) достаточно подробно описываются, например, в справочнике В.Н. Журавлева и О.И. Николаевой "Машиностроительные стали", М.: Машиностроение, 1981. К трубным сталям относится, например, сталь марки 17Г1С, химический состав и механические свойства которой регламентирует ГОСТ 19281. Одним из важных показателей свойств трубной стали является величина ударной вязкости при отрицательных температурах (минус 40°C), что гарантирует хладостойкость труб при эксплуатации в северных районах.

Качественные трубные стали имеют обычно невысокое содержание углерода, но, как правило, содержат хром, никель и медь.

Известна сталь, содержащая 0.08÷0.30% углерода, 7÷9% марганца, 12÷15% хрома, 1÷3% алюминия, 0.55÷0.63% кремния, 0.01÷0.10% азота, 0.05÷0.15% ванадия, 0.02÷0.05% кальция, остальное железо (см. а.с. №969778, кл. C22C 38/38, опубл. в БИ №40, 1982).

Недостатком этой стали является широкий диапазон содержания углерода и ванадия и как следствие широкий диапазон ее прочностных и вязких свойств, что делает эту сталь ограниченно пригодной для использования при производстве труб.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту является сталь марки 17Г1С, приведенная в ГОСТ 19281.

Эта сталь содержит 0.15÷0.20% углерода, 0.4÷0.6% кремния, 1.15÷1.6% марганца, не более 0.3% хрома, никеля и меди (каждого), не более 0.035% фосфора, не более 0.04% серы, не более 0.008% азота, не более 0,05% алюминия, не более 0,03% титана и характеризуется тем, что минимальная величина сопротивления разрыву (σB) - не менее 490 Н/мм2, а величина ударной вязкости (KCU-40) - не менее 39 Дж/см2.

Недостатком известной стали является относительно малая величина ударной вязкости и временного сопротивления, что снижает потребительские свойства стали, используемой для производства магистральных труб.

Технической задачей настоящего изобретения является улучшение потребительских свойств указанных труб, изготовленных из предлагаемой стали.

Предлагаемая трубная сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, серу, фосфор, алюминий, титан и азот и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод от 0.11 до менее 0.15
кремний от 0.40 до менее 0.50
марганец 1.30÷1.60
хром не более 0.30
никель 0.06÷0.20
медь не более 0.30
алюминий не более 0.05
титан не более 0.03
азот не более 0,008
сера не более 0.040
фосфор 0.015÷0.030
железо остальное

при этом она имеет феррито-перлитную структуру и величину временного сопротивления разрыву σB не менее 530 Н/мм2, величину ударной вязкости KCU-40 не менее 120 Дж/см2.

Сущность заявляемого технического решения состоит в оптимизации химического состава трубной стали (в частности - сужении пределов содержания углерода, марганца и никеля), а также конкретизации содержания фосфора. В результате этого улучшается микроструктура стали, что и повышает величины временного сопротивления разрыву и ударной вязкости.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли в ОАО "Магнитогорский Металлургический Комбинат".

С этой целью при производстве трубной стали варьировали содержание углерода, марганца, никеля и фосфора, фиксируя механические свойства полученной полосовой стали.

Выбранные пределы содержания углерода (0,11 до менее 0,15%), в сочетании с марганцем (1,30÷1,60%), кремнием (0,40 до менее 0,50%) и никелем (0,06÷0,20%) обеспечивают получение феррито-перлитной структуры, позволяют достичь высоких значений предела текучести и временного сопротивления разрыву.

Фосфор, как элемент внедрения, вызывает объемное искажение решетки, приводящее к увеличению сил трения при движении дислокаций, тем самым упрочняя феррит, также усиливает выделение дисперсных карбидных включений, способствуя повышению прочности стали при сохранении пластичности, и улучшает штампуемость стали.

Наилучшие результаты (максимальные величины σB и KCU-40 при удовлетворительной пластичности металла) получены при реализации заявляемого объекта. Отклонения от предлагаемого содержания отдельных компонентов стали ухудшали достигнутые показатели.

Так, уменьшение содержания углерода, марганца и фосфора приводило к уменьшению величины σB стали, а их увеличение - к возрастанию; содержание же в стали никеля, практически, не изменяло σB. Уменьшение содержания углерода и фосфора повышало величину ударной вязкости, а увеличение их содержания оказывало обратное влияние. При увеличении содержания никеля величина ударной вязкости снижалась, и наоборот. Поэтому было выбрано такое содержание в стали указанных элементов, которое давало требуемые прочность, пластичность и ударную вязкость металла, способствуя созданию максимальной износостойкости труб.

Пример конкретного выполнения

Трубная сталь содержит компоненты в следующих величинах (мас.%): углерод - 0.14, кремний - 0.50, марганец - 1.45, хром - 0.15, никель - 0.13, медь - 0.15, сера - 0,002, фосфор - 0.022, азот - 0.006, алюминия - 0.040, титана - 0.002, железо - остальное.

Механические свойства стали: σв =565 Н/мм; KCU-40=179 Дж/см2. Сравнительный анализ химического состава стали и механических свойств представлен в таблице.

Контрольные испытания стали, взятой в качестве ближайшего аналога, показали, что величина временного сопротивления разрыву σВ была в пределах 490-520 Н/мм2, величина ударной вязкости KCU-40 была в пределах 39-55 Дж/см2. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в Центральной лаборатории ОАО "ММК", использование предлагаемой трубной стали для изготовления магистральных трубопроводов позволит улучшить потребительские свойства труб, а именно достигнутые показатели величины сопротивления стали разрыву и ее ударной вязкости при температуре испытаний минус 40°С увеличивают срок службы труб не менее чем на 30%, а в условиях крайнего Севера - почти в 1,5 раза.

Таблица
№ п.п. Массовая доля элементов, % σВ, Н/мм2 KCU-40°С, Дж/см2
С Si Mn S P Cr Ni Сu N AI Ti
1 0,12 0,49 1,31 0,004 0,016 0,04 0,14 0,06 0,005 0,032 0,002 580 185
2 0,14 0,49 1,35 0,003 0,013 0,05 0,17 0,06 0,004 0,036 0,003 590 156
3 0,15 0,52 1,46 0,005 0,014 0,05 0,12 0,05 0,004 0,039 0,002 600 141
ГОСТ 19281 0,15-0,2 0,4-0,6 1,15-1,6 He более 0,04 Не более 0,035 He более 0,3 He более 0,3 Не более 0,3 Не более 0,008 Не более 0,05 He более 0,03 Не менее 490 Не менее 39

Трубная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, серу, фосфор, алюминий, титан, азот и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

углерод от 0,11 до менее 0,15
кремний от 0,40 до менее 0.50
марганец 1,30÷1,60
хром не более 0,30
никель 0,06÷0,20
медь не более 0,30
алюминий не более 0,05
титан не более 0,03
азот не более 0,008
сера не более 0,040
фосфор 0,015÷0,030
железо остальное

при этом она имеет феррито-перлитную структуру, величину временного сопротивления разрыву σВ не менее 530 H/мм2 и величину ударной вязкости KCU-40 не менее 120 Дж/см2.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии, а именно к холоднодеформируемой стали повышенной прочности для изготовления плоских изделий, обладающих оптимальной комбинацией свариваемости и низкой склонности к замедленному трещинообразованию при высокой прочности и хороших горячей и холодной деформируемости.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу конструкционной нержавеющей стали. Лист выполнен из стали, содержащей, в мас.%: от 0,01 до 0,03 С, от 0,01 до 0,03 N, от 0,10 до 0,40 Si, от 1,5 до 2,5 Мn, 0,04 или менее Р, 0,02 или менее S, от 0,05 до 0,15 Аl, от 10 до 13 Сr, от 0,5 до 1,0 Ni, 4×(C+N) или более и 0,3 или менее Ti, Fe и неизбежные примеси в качестве остального, при этом V, Сa и О регулируются в неизбежных примесях: 0,05 или менее V, 0,0030 или менее Сa и 0,0080 или менее О.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к коррозионно-стойким аустенитным хромоникелевым сталям, применяемым при производстве высокопрочного сортового проката.

Изобретение относится к области термомеханической обработки для изготовления стального проката с требуемыми свойствами. Для обеспечения требуемого уровня потребительских свойств металлопроката получают заготовку из стали, содержащей, мас.%: C 0,05-0,18, Si 0,05-0,6, Mn 1,30-2,05, S не более 0,015, P не более 0,020, Cr 0,02-0,35, Ni 0,02-0,45, Cu 0,05-0,30, Ti не более 0,050, Nb 0,010-0,100, V не более 0,120, N не более 0,012, Al не более 0,050, Mo не более 0,45, железо и неизбежные примеси остальное.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к малоактивируемым жаропрочным радиационно стойким сталям, используемым в ядерной энергетике, в частности, для изготовления деталей активных зон атомных реакторов на быстрых нейтронах и оборудования термоядерных реакторов.

Сталь // 2514901
Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям для изготовления литых высоконагруженных деталей, подвергающимся ударным нагрузкам с трением в условиях кавитационного и коррозионного износа.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным конструкционным сталям, закаливающимся преимущественно на воздухе, используемым для изготовления осесимметричных корпусных деталей.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к гальванизированной листовой стали с пределом прочности на растяжение 770 МПа или более, применяемой в автомобилестроении и строительстве и состоящей из участка листовой стали, слоя покрытия, образованного на поверхности участка листовой стали, мягкого слоя, непосредственно прилегающего к границе раздела со слоем покрытия, и внутреннего слоя, отличающегося от мягкого слоя.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным низкоуглеродистым мартенситным свариваемым сталям, закаливающимся на воздухе, используемым для изготовления термически упрочненных сварных конструкций, крупногабаритных изделий, а также строительных конструкций и деталей нефтяного машиностроения.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к аустенитной нержавеющей стали, используемой для изготовления труб. Сталь содержит в мас.%: Cr: от 15,0 до 23,0% и Ni: от 6,0 до 20,0%, а ее поверхность покрыта обработанным слоем с высокой плотностью энергии, в котором микроструктура и граница кристаллического зерна не различимы.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения высокопрочной теплостойкой проволоки различных типоразмеров и листового материала.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к фольге из нержавеющей стали, используемой в носителе катализатора устройства очистки выхлопного газа автомобиля.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным низкоуглеродистым мартенситным свариваемым сталям, закаливающимся на воздухе, используемым для изготовления термически упрочненных сварных конструкций, крупногабаритных изделий, а также строительных конструкций и деталей нефтяного машиностроения.
Сталь // 2502821
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам низкоуглеродистых сталей, используемых для изготовления гильз патронов автоматического стрелкового оружия калибра 7,62 мм, покрытых сплавом латуни (томпаком) или лаком.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к низкоуглеродистым сталям для производства проката, используемого для изготовления сварных нефте- и газопроводов, пригодных к эксплуатации в условиях Крайнего Севера.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению водоохлаждаемых изложниц для производства центробежно-литых труб. Сталь содержит, в мас.%: углерод 0,16-0,25, кремний 0,10-0,60, марганец 0,60-1,20, хром 1,5-2,50, никель 0,60-1,50, молибден 0,18-0,75, ванадий 0,08-0,15, алюминий 0,001-0,008, медь ≤0,30, сера ≤0,006, фосфор ≤0,008, азот 0,005-0,02, цирконий 0,001-0,004, кальций 0,005-0,02, церий 0,005-0,03, железо - остальное.
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству трубных заготовок диаметром от 90 до 110 мм, 140 мм и 150 мм. .

Изобретение относится к термомеханической обработке и может быть использовано при производстве холоднокатаной ленты для изготовления монетной заготовки. .

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве холоднокатаной ленты, применяемой, например, для холодной вырубки. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированным литым сталям, используемым для изготовления ответственных деталей машин, например деталей вагонов.

Высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности стальной лист, высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности холоднокатаный стальной лист, высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности оцинкованный стальной лист, высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности оцинкованный погружением стальной лист, высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности отожженный оцинкованный погружением стальной лист, способ изготовления высокопрочного с высоким отношением предела текучести к пределу прочности холоднокатаного стального листа, способ изготовления высокопрочного с высоким отношением предела текучести к пределу прочности оцинкованного погружением стального листа и способ изготовления высокопрочного с высоким отношением предела текучести к пределу прочности отожженного оцинкованного погружением стального листа // 2531216
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочному стальному листу, имеющему отношение предела текучести к пределу прочности 0,6 или более. Лист выполнен из стали следующего состава, в мас.%: 0,03-0,20% С, 1,0% или менее Si, от более 1,5 до 3,0% Mn, 0,10% или меньше Р, 0,05% или менее S, 0,10% или менее Аl, 0,010% или менее N, один или несколько видов элементов, выбранных из Ti, Nb и V, общее содержание которых составляет 0,010-1,000%, 0,001-0,01 Ta, остальное Fe и неизбежные примеси. Структура листа включает феррит и вторичную фазу, включающую мартенсит. Доля площади феррита составляет 50% или более, и средний размер кристаллического зерна 18 мкм или менее. Доля площади мартенсита во вторичной фазе составляет от 1 до менее 7%. Обеспечиваются требуемые прочность и формуемость при снижении веса листа. 12 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 табл., 1 пр.
Наверх