Низкоуглеродистая доперитектическая сталь для производства бесшовных труб

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низкоуглеродистым доперитектическим сталям, используемым для изготовления бесшовных труб магистральных нефтегазопроводов из непрерывнолитой заготовки. Сталь содержит, мас.%: углерод до менее 0,04, марганец 0,90-1,65, ванадий 0,03-0,08, алюминий 0,005-0,060, азот 0,005-0,015, железо и неизбежные примеси - остальное. Обеспечивается требуемый уровень прочностных свойств. 1 ил.

 

Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к низкоуглеродистым доперитектическим сталям, и может быть использовано для изготовления бесшовных труб с пределом текучести более 290 МПа (группы прочности Х42-Х52 по API 5L) для магистральных нефтегазопроводов из непрерывнолитой заготовки.

Известен патент на стальной сплав для низколегированной стали для производства высокопрочных бесшовных стальных труб (патент РФ №2482211 опубл. 23.01.2009 г.).

Известен патент РФ №2330895 от 30.08.2006 г. «Трубная заготовка из низкоуглеродистой микролегированной стали».

Наиболее близким решением из известных является сталь для бесшовных труб, содержащая (мас., %):

Углерод 0,10-0,15
Марганец 0,8-1,1
Кремний 0,17-0,37
Ванадий 0,06-0,10
Алюминий 0,02-0,06
Азот 0,001-0,020
Железо остальное

Данная сталь при условии прохождения улучшающей термообработки имеет предел текучести более 290 МПа при удовлетворительном уровне вязкопластичных и коррозионных свойств (ТУ 14-1-3345-2006, ТУ 14-3-1831-92, ТУ 14-3Р-77-2004).

Однако при производстве бесшовных труб способом горячей деформации из непрерывнолитых заготовок из описанной выше марки стали имеет место повышенный уровень отбраковки, связанный с проявлением дефектов сталеплавильного происхождения.

Основным отличием разработанной стали от известной является отсутствие перитектической реакции при кристаллизации (Эфрон Л.И. Металловедение в «большой» металлургии. Трубные стали. - М.: Металлургиздат, 2012. - 696 с.).

Технической задачей, решаемой изобретением, является разработка нового химического состава стали, позволяющего снизить уровень сталеплавильных дефектов при сохранении требуемых прочностных характеристик и эксплуатационных свойств трубной продукции.

Поставленная задача решается за счет того, что подбирается химический состав, позволяющий при кристаллизации перевести сталь в доперитектический класс.

Технический результат достигается тем, что разработан новый химический состав доперитектической марки стали, содержащей углерод, марганец, ванадий, азот, алюминий в следующем соотношении компонентов (мас., %):

Углерод до менее 0,04
Марганец 0,90-1,65
Ванадий 0,03-0,08
Алюминий 0,005-0,060
Азот 0,005-0,015

Железо и неизбежные примеси - остальное.

При концентрации углерода от 0,10 до 0,16%, в условиях охлаждения из жидкого состояния стали перитектического класса протекает изотермическая перитектическая реакция L+δ→γ с образованием аустенита, концентрация которого соответствует 0,16% (см. рис. 1). Избыточная фаза δ-феррита превращается в фазу γ-железа в интервале температур ниже 1499°С до температур, ограниченных линией перехода полностью в аустенитное состояние. Образование сразу двух твердых растворов углерода в δ и γ-железе, имеющих различные кристаллические решетки (объемно-центрированную и гране-центрированную - соответственно) способствует большей вероятности возникновения дефектной структуры из-за появления несовершенств кристаллической решетки - вакансий, межузельных смещенных атомов, дислокаций (свободных узлов решетки), дефектов упаковки и т.д.

Кроме того, в результате промежуточных перитектических δ→γ превращений происходит изменение объема металла в процессе затвердевания, что также может служить причиной появления поверхностных дефектов непрерывнолитой заготовки. Изменение объема металла (усадка) отрицательно сказывается при прохождении металла через зону первичного охлаждения - медный кристаллизатор. В этом случае возможно образование воздушной прослойки между поверхностью кристаллизатора и наружным корковым слоем заготовки. Это ухудшает отвод тепла, отрицательно сказывается на толщине коркового слоя и на макроструктуре заготовки в целом, ухудшая плотность центральной зоны.

При охлаждении из области жидкого состояния сталей доперитектического класса, содержащих менее 0,10%, первичная кристаллизация происходит путем превращения жидкости в δ-феррит и заканчивается при температурах линии солидуса. В процессе последующего охлаждения δ-феррит претерпевает превращение в фазу γ-железа (аустенит) в интервале температур δ→γ превращения. С уменьшением содержания углерода увеличивается температурный диапазон существования δ-феррита и, соответственно, продолжительность пребывания металла в этой области. Учитывая тот факт, что диффузионная подвижность атомов углерода и других растворенных примесей в δ-феррите на несколько порядков (≈ в 10 раз) превышает скорость диффузии в аустените, увеличение продолжительности пребывания металла в области δ-феррита приводит к большей гомогенизации, перераспределению атомов примесей из междендритных областей по всему объему. В этом случае вероятность возникновения дефектов заготовки минимальна.

Изменение класса стали не сказывается на уровне прочностных, вязкопластичных и коррозионных свойствах, позволяя сохранить высокие эксплуатационные характеристики наряду с повышенными качественными показателями.

Низкоуглеродистая доперитектическая сталь используется для производства бесшовных нефтегазопроводных труб с пределом текучести более 290 МПа на АО «ВТЗ».

Низкоуглеродистая доперитектическая сталь для производства бесшовных труб, содержащая углерод, марганец, ванадий, алюминий, азот, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

углерод до менее 0,04
марганец 0,90-1,65
ванадий 0,03-0,08
алюминий 0,005-0,060
азот 0,005-0,015
железо и неизбежные примеси остальное



 

Похожие патенты:

Сталь // 2572911
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам сталей, используемых в сельскохозяйственном машиностроении. Сталь содержит, мас.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству горячекатаного проката из низкоуглеродистой низколегированной конструкционной стали для изготовления горячекатаных автомобильных компонентов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению горячекатаного стального листа, используемого в машиностроении. Лист выполнен из стали, содержащей в мас.%: С: от 0,04 до 0,09, Si: 0,4 или менее, Mn: от 1,2 до 2,0, Р: 0,1 или менее, S: 0,02 или менее, Al: 1,0 или менее, Nb: от 0,02 до 0,09, Ti: от 0,02 до 0,07, N: 0,005 или менее, Fe и неизбежные примеси остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали строительного назначения, предназначенной для производства горячекатаной арматуры класса прочности А400 (A-III).

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению поглощающих энергию столкновения транспортных средств элементов. Элемент выполнен из высокопрочного тонкого стального листа, обладающего прочностью на разрыв по меньшей мере 980 МПа и имеющего следующий химический состав, содержащий в мас.%: C: от 0,14 до 0,30, Si: от 0,01 до 1,6, Mn: от 3,5 до 10, N: 0,0060 или менее, Nb: от 0,01 до 0,10, P: 0,06 или менее, S: 0,005 или менее, Al: от 0,1 до 1,5, железо и неизбежные примеси - остальное.

Сталь // 2556445
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам сталей, используемых в сельскохозяйственном машиностроении. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,17-0,23, марганец 0,8-1,0, кремний 0,8-1,0, вольфрам 0,1-0,15, бор 0,005-0,01, ванадий 0,4-0,6, никель 0,4-0,6, алюминий 0,1-0,15, рений 0,005-0,01, железо - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к низколегированному порошку на основе железа и может быть использовано для получения высокопрочных спеченных деталей, в частности деталей компонентов автомобиля.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению холоднокатаного стального листа, используемого в качестве внешних или внутренних панелей автомобиля.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству холоднокатаного стального листа. Лист выполнен из стали, содержащей в мас.%: С 0,005 или менее, Si 0,1-0,8, Mn 1,0-2,5, Р 0,1 или менее, S 0,02 или менее, N 0,0035 или менее, Al: 0,1 или менее, по меньшей мере один тип элемента, выбранного из Ti 0,005-0,05 и Nb 0,01-0,08, и остальное - Fe и неизбежные примеси.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к водораспыленному порошку, и может быть использовано для производства спеченных и при необходимости кованых деталей.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированной стали для труб нефтепромыслового сортамента. Сталь имеет химический состав, содержащий, в мас.%: С: от 0,56 до 1,00, Si: от 0,05 до 0,50, Mn: от 0,05 до 1,00, Р: не более 0,025, S: не более 0,010, Al: от 0,005 до 0,100, Mo: от 0,40 до 1,00, V: от 0,07 до 0,30, О: не более 0,010, N: не более 0,03, остальное - Fe и неизбежные примеси. Сталь имеет предел текучести, составляющий по меньшей мере 862 МПа, а ширина дифракционного максимума на половине высоты для плоскости [211] кристаллической решетки, полученного измерением рентгеновской дифракции, составляет не более 0,50°. Сталь имеет высокие механические свойства и стойкость к коррозии в сульфидосодержащей среде. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочной горячекатаной стали, используемой для изготовления изделий нефтегазохимии и высокоскоростного транспорта, работающих в экстремальных условиях, а так же как основной слой биметаллических конструкций. Получают заготовку из стали, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,16-0,45, кремний 0,05-0,70, марганец 0,50-1,50, сера 0,002-0,008, фосфор не более 0,015, хром не более 0,15, никель не более 0,15, медь не более 0,15, ниобий от 0,005 до менее 0,01, алюминий кислоторастворимый 0,02-0,05, железо и неизбежные примеси - остальное, при этом содержание марганца и серы связано зависимостью [Mn]·[S]<0,005. Осуществляют нагрев заготовки до температуры в диапазоне от более 1250 до 1300°C и проводят горячую прокатку. Получаемый прокат обладает высокими прочностными показателями. 2 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сплавов на основе железа, которые могут быть использованы в машиностроении. Сплав на основе железа содержит, мас. %: углерод 3,15-3,25; кремний 0,15-0,25; марганец 0,15-0,25; молибден 12,0-13,0; никель 12,0-13,0; железо остальное. Малокомпонентный сплав на основе железа характеризуется повышенной прочностью и обрабатываемостью. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам износостойких сплавов на основе железа, используемых для изготовления деталей, работающих в условиях трения и повышенного износа. Сплав содержит, мас.%: углерод 2,0-3,5, марганец 20,0-24,0, барий 0,0001-0,0003, теллур 0,001-0,003, серебро 0,001-0,003, молибден 3,2-3,8, железо - остальное. Повышается износостойкость сплава. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционной литейной аустенитной стареющей стали, используемой в различных отраслях промышленности, в том числе для изготовления легких узлов и конструкций в транспортном машиностроении и в строительстве. Сталь содержит, мас.%: C 1,5-1,8, Mn 18-22, Al 8-12, Mo 0,8-1,2, Si 0,5-0,8, Cr ≤0,1, Ni ≤0,l, Cu ≤0,05, N ≤0,0020, Н ≤0,0002, S ≤0,0020, P ≤0,010, Sn, Pb, Bi и As не более 0,005 каждого, РЗМ 0,005-0,010, Fe – остальное. Сталь обладает высокой удельной прочностью. 4 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам литых высокобористых сплавов, используемых для изготовления деталей, работающих в условиях значительного абразивного износа. Сплав содержит, мас.%: углерод 0,2-0,5, кремний 0,15-0,6, марганец 1,5-6,0, бор 4,0-4,5, кобальт 1,0-4,0, ниобий 0,9-1,4, фосфор 0,09-0,14, железо - остальное. Сплав обладает повышенной твердостью. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению полосы из магнитомягкого сплава. Способ изготовления полосы из магнитомягкого сплава толщиной менее 0,6 мм, пригодной для механической резки, включает холодную прокатку полосы, полученной горячей прокаткой полуфабриката, затем полосу подвергают непрерывному отжигу пропусканием через печь непрерывного действия при температуре в пределах от температуры перехода упорядочения/разупорядочения сплава до температуры начала ферритно-аустенитного превращения сплава, причем скорость движения полосы устанавливают таким образом, чтобы время выдержки полосы в печи непрерывного действия при температуре отжига составляло меньше 10 минут. Скорость охлаждения полосы, выходящей из печи непрерывного действия в интервале между температурой перехода упорядочения/разупорядочения сплава и 200°С, превышает 600°С/ч. Затем осуществляют охлаждение до температуры менее 200°С. Полученные полосы обладают высокой пластичностью для дальнейшей механической резки. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 табл., 8 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству рельсов из перлитной стали. Сталь имеет химический состав, содержащий, в мас.%: С 0,71-0,82, Si 0,25-0,45, Mn 0,75-1,05, V 0,03-0,15, Р≤0,030, S≤0,035, Al≤0,040, Fe и неизбежные примеси – остальное. Межпластиночное расстояние перлита составляет 0,05-0,09 мкм, а работа разрушения при нормальной температуре составляет 30-35 Дж. Получаемые рельсы обладают высокой прочностью и вязкостью, а также высокими показателями усталостной прочности при качении и износостойкости в процессе использования. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству проката из низколегированной коррозионностойкой стали, применяемой для мостостроения, неокрашенных несущих конструкций контактной сети электрифицированных железных дорог, путепроводов автомобильных дорог и других строительных конструкций. Способ включает выплавку стали в сталеплавильном агрегате, выпуск стали в сталь-ковш, легирование, внепечную обработку и разливку стали, аустенизацию, получают сталь следующего химического состава, мас. %: углерод 0,08-0,25, марганец 0,5-1,3, кремний 0,05-0,8, хром 0,3-1,3, никель 0,2-1,0, медь 0,2-1,0, алюминий 0,01-0,09, сера не более 0,02, фосфор не более 0,02, азот не более 0,012, один или несколько компонентов, выбранных из группы: молибден 0,0005-0,05, ванадий 0,0005-0,05, ниобий 0,0005-0,05, цирконий 0,0001-0,015, железо и неизбежные примеси - остальное, при этом выпуск стали из сталеплавильного агрегата в сталь-ковш осуществляют в течение 3-8 мин, а разливку стали осуществляют при температуре 1505-1560°С со скоростью 0,4-6 м/мин. Изобретение позволяет расширить сферу применения предлагаемой марки стали с обеспечением ее высокой стойкости к атмосферной коррозии, а также повысить качество и механические свойства проката. 8 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, к способам получения листовых плакированных сталей и может быть использовано при изготовлении сварных конструкций и оборудования для химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, коксохимической и других отраслей промышленности. Заявлен способ получения высокопрочной коррозионностойкой листовой плакированной стали. Способ включает горячую прокатку при температуре не выше 1250°С с ее окончанием при температуре выше 880°С, проведение смотки полосы в рулон при температуре 570-660°С. Основной слой выполняют из низкоуглеродистой стали, микролегированной молибденом и титаном, способствующих образованию межфазных наноразмерных карбидных и карбонитридных выделений, а плакирующий слой выполняют из коррозионностойкой аустенитной стали, состав которой удовлетворяет условию Crэкв/Niэкв≤1,6, причем хромовый эквивалент составляет Crэкв=%Cr+1,37%Мо+1,5%Si+2%Nb+3%Ti, а никелевый эквивалент - Niэкв=%Ni+0,31%Mn+22%C+14,2%N+%Cu. Обеспечиваются стабильно высокие значения прочности, пластичности, хладостойкости, коррозионной стойкости, сплошности соединения слоев и свариваемости. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низкоуглеродистым доперитектическим сталям, используемым для изготовления бесшовных труб магистральных нефтегазопроводов из непрерывнолитой заготовки. Сталь содержит, мас.: углерод до менее 0,04, марганец 0,90-1,65, ванадий 0,03-0,08, алюминий 0,005-0,060, азот 0,005-0,015, железо и неизбежные примеси - остальное. Обеспечивается требуемый уровень прочностных свойств. 1 ил.

Наверх