Низкоуглеродистая доперитектическая сталь для производства бесшовных труб


 


Владельцы патента RU 2603523:

Акционерное общество "Волжский трубный завод" (RU)

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.
Наверх