Способ производства коррозионностойкого проката из низколегированной стали

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству термически обработанного листового проката из штрипсовых сталей, предназначенных для изготовления электросварных нефтегазопроводных и нефтепромысловых труб, используемых в условиях пониженных температур для транспортировки агрессивных сред. Для повышения хладостойкости и коррозионной стойкости листового проката толщиной 10-30 мм получают сляб из стали, содержащей, мас. %: углерод 0,10-0,20, марганец 0,5-1,0, кремний 0,01-0,40, хром 0,05- 0,40, никель 0,05-0,40, медь 0,05-0,40, ниобий 0,01-0,08, фосфор не более 0,020, серу не более 0,006, алюминий 0,01-0,06, железо и неизбежные примеси - остальное, проводят черновую прокатку до промежуточной толщины, затем чистовую прокатку при температуре конца прокатки равной Ar3+(20÷80)°С с последующим охлаждением на воздухе, листовой прокат нагревают до Ас3+(10÷50)°С с выдержкой 2h мин/мм, где h - толщина проката, с последующим ускоренным охлаждением со скоростью 15÷70°С/с до температуры не более 40°С, после чего прокат подвергают повторному нагреву до температуры 700÷750°С с выдержкой (1,0÷4,5)h, при этом обеспечивается мелкодисперсная феррито-бейнитная структура с баллом зерна феррита не крупнее 9 и ферритной полосчатостью 0 баллов и имеет чистоту по коррозионно-активным неметаллическим включениям не более 2-х включений на 1 мм2. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству термически обработанного листового проката из штрипсовых сталей, предназначенных для изготовления электросварных нефтегазопроводных и нефтепромысловых труб, используемых в условиях пониженных температур для транспортировки агрессивных сред, содержащих повышенную концентрацию сероводорода, большую долю водной составляющей и взвесей.

Для изготовления вышеуказанного сортамента используют горячекатаные листы толщиной 10-30 мм из низколегированной свариваемой стали повышенной хладостойкости и коррозионной стойкости.

Известен способ производства листового проката, включающий выплавку низкоуглеродистой низколегированной стали, получение заготовки, предварительную и окончательную деформации в реверсивном режиме, контролируемое охлаждение проката, отпуск и окончательное охлаждение на воздухе до температуры окружающей среды, при этом контролируемое охлаждение проката осуществляют с температуры конца деформации, находящейся в интервале (Ас3+20)÷(Ас3+40)°С, до температуры 530-570°С со скоростью 30-40°С/сек, а отпуск проводят при температуре 665-695°С с выдержкой 0,2-4,0 мин/мм, а сталь выплавляют следующего химического состава при соотношении ингредиентов, мас. %: углерод 0,07-0,15; кремний 0,50-0,70; марганец 0,50-0,70; ванадий 0,04-0,12; хром не более 0,70; молибден не более 0,25; ниобий не более 0,08; никель не более 0,30; титан не более 0,03; алюминий 0,02-0,05; сера не более 0,005; фосфор не более 0,015; железо и неизбежные примеси - остальное (патент РФ №2430978, C21D 9/46, 2011).

Недостатком данного способа является то, что металлопрокат, произведенный по нему, имеет повышенную плостность коррозионно активных неметаллических включений, в результате чего прокат (трубы) имеют «обычные» показатели стойкости против локальной коррозии, что не дает никаких преимуществ по коррозионной стойкости над прокатом из обычных, рядовых марок сталей типа 17Г1С.

Наиболее близким является способ производства низколегированного хладостойкого свариваемого листового проката повышенной коррозионной стойкости, включающий выплавку стали, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов и горячую прокатку, отличающийся тем, что выплавляют сталь следующего химического состава, мас. %: углерод - 0,06-0,12, марганец - 0,30-0,60, кремний - 0,15-0,60, азот - не более 0,008, алюминий - 0,02-0,05, хром - не более 1,0, никель -не более 0,30, молибден - 0,08-0,20, ванадий - 0,04-0,10, кальций - 0,001-0,006, медь - не более 0,30, титан - не более 0,03, ниобий - не более 0,04, сера - не более 0,003, фосфор - не более 0,012, бор - не более 0,0005, железо - остальное, при этом

Сэ=C+Mn/6+(Cr+V+Nb+Ti)/5+(Ni+Cu)/15≤0,43%,

Pcm=C+(Mn+Cu+Cr)/20+Si/30+Ni/60+V/10+Мо/15+5В≤0,26%, V+Nb+Ti≤0,15%, где Сэ - углеродный эквивалент, %; С, Mn, Cr, V, Nb, Ti, Ni, Cu, Si, Mo, В - содержание в стали углерода, марганца, хрома, ванадия, ниобия, титана, никеля, меди, кремния, молибдена, бора, в мас. %, Pcm - коэффициент трещиностойкости, %, при этом сталь после выплавки подвергают внепечной обработке и вакуумированию для обеспечения массовой доли водорода и кислорода не более 2 и 25 ppm соответственно, балла неметаллических включений не более 2,5 по среднему и не более 3,0 по максимальному значению, а суммарное содержание мышьяка, свинца, цинка, олова, сурьмы, висмута - не более 0,020%, листовой прокат после прокатки и охлаждения подвергают дополнительному нагреву под закалку до температуры Ас3÷(Ас3+50)°С и отпуску, температуру которого назначают в зависимости от толщины проката в интервале 680÷730°С, при этом в прокате обеспечивают полосчатость не более 2 балла (патент РФ №2569619, C21D 9/46, 2015).

Недостаток данного способа состоит в том, что он не обеспечивает в прокате отсутствие полосчатости, чистоту по коррозионно-активным неметаллическим включениям и количество вязкой составляющей в образцах ИПГ при - 20°С.

Техническим результатом изобретения является обеспечение хладостойкости при -30°С не менее 150Дж/см2, отношения предела текучести к временному сопротивлению не более 0,89, чистоты стали по коррозионно-активным неметаллическим включениям и коррозионной стойкости в сероводородной среде.

Технический результат достигается тем, что в способе производства коррозионностойкого проката из низколегированной стали, включающем нагрев, черновую прокатку до промежуточной толщины, чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, согласно изобретению, выплавляют сталь, которая имеет следующее соотношение компонентов, мас. %: углерод - 0,10-0,20, марганец - 0,5-1,0, кремний - 0,01-0,40, хром - 0,05- 0,40, никель - 0,05-0,40, медь - 0,05-0,40, ниобий - 0,01-0,08, фосфор - не более 0,020, серу - не более 0,006, алюминий - 0,01-0,06, железо и неизбежные примеси - остальное, при этом деформацию завершают при температуре Ar3+(20÷80)°С с последующим охлаждением на воздухе, затем прокат подвергают нагреву до температуры Ас3+(10÷50)°С с выдержкой 2xh мин/мм, где h - толщина проката, с последующим ускоренным охлаждением со скоростью 15÷70°С/сек. до температуры не более 40°С, после чего прокат подвергается повторному нагреву до температуры 700÷750°С с выдержкой (1,0÷4,5) xh, при этом обеспечивается мелкодисперсная феррито-бейнитная структура с балом зерна феррита не крупнее 9 и ферритной полосчатостью 0 балла и имеет чистоту по коррозионно-активным неметаллическим включениям не более 2-х включений на 1 мм2. Кроме того, что прокат из низколегированной стали обладает повышенной хладостойкостью (ударная вязкость KCV-30 не менее 200дж/см2), доля вязкой составляющей при испытании падающим грузом не менее 60%, обеспечивается коррозионной стойкостью к водородному растрескиванию CLR≤6%, CTR≤3%.

Рассмотрим влияние химического состава.

Углерод в стали предложенного состава определяет ее прочностные свойства. Снижение содержания углерода менее 0,10% приводит к падению прочности ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода сверх 0,20% ухудшает пластичность и вязкость стали. Кроме того, данное содержание углерода способствует получению регламентированного отношения временного сопротивления к пределу текучести не более 0,89.

Марганец введен для повышения прочности стали, связывания примесной серы в сульфиды. При содержании марганца менее 0,50% снижается прочность стали и вязкость при отрицательных температурах. Повышение концентрации марганца сверх 1,0% ухудшает пластичность стали, снижает хладостойкость и повышает отношение σт/σв более 0,89.

Кремний раскисляет и упрочняет сталь, повышает ее упругие свойства. При содержании кремния менее 0,01% прочность стали недостаточна. Увеличение содержания кремния более 0,4% приводит к возрастанию количества силикатных неметаллических включений, охрупчивает сталь, ухудшает ее пластичность.

Хром, никель и медь способствуют повышению прочностных свойств и стойкости против коррозии, но при содержании Ni и Cu более 0,40% имеет место снижение хладостойкости стали при отрицательных температурах и повышение себестоимости.

Содержании Nb в диапазоне 0,01÷0,08% способствует формированию мелкодисперсной феррито-бейнитной структуры, сдерживанию роста зерна при нагреве, последующей прокатке и термообработке.

Сера является вредной примесью, снижающей пластические и вязкостные свойства. При концентрации серы не более 0,006% ее вредное действие проявляется слабо и не приводит к заметному снижению механических свойств стали. В то же время более глубокое удаление серы удорожает сталь, снижает экономические показатели производства.

Фосфор в количестве не более 0,020% целиком растворяется в α-железе, что ведет к упрочнению металлической матрицы. Однако увеличение содержания фосфора более 0,020% вызывает охрупчивание стали и снижение хладостойкости.

Алюминий является раскисляющим и модифицирующим элементом. При содержании алюминия менее 0,01% его воздействие проявляется слабо, сталь имеет низкие механические свойства. Увеличение содержания алюминия более 0,06% приводит к повышенному содержанию неметаллических включений что приводит к образованию дефектов при проведении сварочных работ и испытаниях на ударную вязкость и падающим грузом.

Завершение деформации при температуре Ar3+(20÷80)°С с последующим охлаждением на воздухе направлено на получение предварительной структуры, которая послужит основой для конечной требуемой структуры, которая будет сформирована в результате двойной термообработки: нагрева до температуры Ас3+(10÷50)°С с выдержкой 2xh мин/мм, где h - толщина проката, с последующим ускоренным охлаждением со скоростью 15÷70°С/сек. до температуры не более 40°С и нагрева до температуры 700÷750°С с выдержкой (1,0÷4,5) xh. Применение термоулучшения (закалка + отпуск) направлено на получение мелкодисперсной однородной феррито-бейнитной структуры с балом зерна феррита не крупнее 9. Кроме того, нагрев под закалку выше Ас3 способствует устранению ферритной полосчатости, которая наследуется от литого сляба и усугубляется при последующей горячей прокатке и отрицательно влияет на коррозионную стойкость в среде сероводорода.

Чистота стали по коррозионно-активным неметаллическим включениям не более 2-х включений на 1 мм2 обеспечивает повышенную стойкость проката (труб) к локальной коррозии и гарантируется пониженными содержаниями серы и марганца, а также мелкое зерно итоговой структуры проката.

Сочетание химического состава с режимами прокатки и термической обработки направлены на обеспечение повышенной хладостойкости (ударная вязкость KCV-30 не менее 200дж/см2). При этом доля вязкой составляющей при испытании падающим грузом гарантируется на уровне не менее 60%.

Пример реализации.

Сталь выплавляли в кислородном конвертере с последующей разливкой в непрерывно литые слябы. Химический состав сталей с различным содержанием легирующих элементов и примесей приведен в таблице 2.

Слябы подвергали горячей прокатке на реверсивном стане 2800 в листы толщиной 8-20 мм с температурой конца прокатки Ткп =Ar3+(20÷80)°С с последующим охлаждением на воздухе.

После прокатки листы подвергали термообработке: нагреву до температуры Ас3+(10÷50)°С с выдержкой 2xh мин/мм, где h - толщина проката, с последующим ускоренным охлаждением со скоростью 15÷70°С/сек до температуры не более 40°С повторному нагреву до температуры 700÷750°С с выдержкой (1,0÷4,5) xh с охлаждением на воздухе.

В таблицах 2 и 3 приведены различные режимы производства горячекатаных полос и механические свойства по результатам производства.

Как следует из таблиц 2 и 3 при реализации предложенного способа горячекатаные полосы (составы № 2, 3, 4) имеют повышенную коррозионную стойкость, хладостойкость (ударную вязкость при отрицательных температурах).

В случаях запредельных значений заявленных параметров (составы № 1 и 5), коррозионная стойкость и хладостойкость в стали ухудшаются.

Описанная технология производства обеспечивает получение мелкозернистой равномерной микроструктуры имеющей балл зерна феррита не крупнее 9.

1. Способ производства коррозионностойкого проката из низколегированной стали, включающий нагрев, черновую прокатку до промежуточной толщины, чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки, отличающийся тем, что сталь имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:

углерод - 0,10-0,20;

марганец - 0,5-1,0;

кремний - 0,01-0,40;

хром - 0,05-0,40;

никель - 0,05-0,40;

медь - 0,05-0,40;

ниобий - 0,01-0,08;

фосфор - не более 0,020;

серу - не более 0,006;

алюминий - 0,01-0,06;

железо и неизбежные примеси - остальное,

деформацию завершают при температуре Аr3+(20÷80)°С с последующим охлаждением на воздухе, прокат подвергают нагреву до температуры Ас3+(10÷50)°С с выдержкой 2×h мин/мм, где h - толщина проката, с последующим ускоренным охлаждением со скоростью 15÷70°С/с до температуры не более 40°С, после чего прокат подвергается повторному нагреву до температуры 700÷750°С с выдержкой (1,0÷4,5)×h, при этом обеспечивается мелкодисперсная феррито-бейнитная структура с баллом зерна феррита не крупнее 9 и ферритной полосчатостью 0 баллов и имеет чистоту по коррозионно-активным неметаллическим включениям не более 2-х включений на 1 мм2.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что прокат из низколегированной стали обладает повышенной хладостойкостью, при которой ударная вязкость KCV-30 составляет не менее 150 Дж/см2, доля вязкой составляющей при испытании падающим грузом - не менее 60%, при этом обладает коррозионной стойкостью к водородному растрескиванию CLR≤6%, CTR≤3%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, а именно к изготовлению высокопрочных насосно-компрессорных и обсадных труб, находящихся в климатических районах с температурой окружающей среды до минус 60°С.

Изобретение относится к термической обработке конструкционных сталей и может быть использовано при производстве высокопрочной упаковочной ленты, используемой в металлургической, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу производства формованного продукта. Способ включает обработку металлического листа, имеющего объемно центрированную кубическую структуру и поверхность, которая удовлетворяет любому из следующих условий (a) или (b); формовку этого металлического листа, вызывающую деформацию плоского растяжения и двухосную деформацию растяжения и позволяющую по меньшей мере части этого металлического листа иметь коэффициент уменьшения толщины листа от 10% до 30%.

Изобретение относится к способу получения литых биметаллических штампов системы «ферритокарбидная сталь - аустенито-бейнитный чугун», включающему послойную заливку сплавов в литейную форму и направленное охлаждение со стороны нижнего торца заготовки.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству листового проката из конструкционных сталей северного исполнения. Для повышения хладостойкости и трещиностойкости при сохранении достаточного уровня прочностных и пластических свойств в прокате выплавляют сталь, содержащую, мас.%: углерод 0,09-0,13, марганец 1,40-1,60, кремний 0,50-0,70, алюминий 0,025-0,090, хром 0,03-0,10, никель (0,02-0,10, медь 0,03-0,10, молибден 0,002-0,050, титан 0,004-0,025, ниобий 0,001-0,01, ванадий 0,003-0,010, азот 0,001-0,008, сера 0,001-0,005, фосфор 0,003-0,016, кальций 0,0001-0,01, железо – остальное, при этом по первому варианту способа предварительную деформацию с регламентированными обжатиями проводят при температуре 950-1100°С, а окончательную деформацию осуществляют при температуре 880-760°С, далее листовой прокат замедленно охлаждают в штабеле и на воздухе до температуры окружающей среды.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано для получения рулонного проката для изготовления нефтепроводных труб группы Кс по ГОСТ 52203-04 без дополнительной термообработки.

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к способам производства сортового круглого проката из легированных сталей для изготовления крепежных изделий холодной объемной штамповкой.

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к способу производства сортового круглого проката из легированных сталей для изготовления крепежных изделий холодной объемной штамповкой.

Изобретение относится к области металлургии. Для получения листового проката категории прочности 345 с соотношением предела текучести к временному сопротивлению не более 0,75, используемого при строительстве резервуаров для хранения нефтепродуктов, выплавляют сталь, содержащую, мас.

Изобретение относится к получению текстурированной листовой магнитной стали с нанесенным изолирующим покрытием. На поверхность текстурированной листовой магнитной стали нанесено изолирующее покрытие, содержащее Si, P, О и Cr и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn.

Изобретения относятся к обработке металлов давлением и могут быть использованы при изготовлении изделий горячей штамповкой. На первом этапе стальную пластину нагревают с получением структуры аустенита.

Способ изготовления высокопрочного листа, обладающего улучшенной формуемостью и пластичностью, химический состав стали которого содержит, мас.%: 0,25<C≤0,4; 2,3≤Mn≤3,5; 2,3≤Si≤3; Al≤0,040, остальное Fe и неизбежные примеси.

Способ получения высокопрочного стального листа, обладающего пределом текучести YS по меньшей мере 850 МПа, прочностью при растяжении TS по меньшей мере 1180 МПа, полным удлинением по меньшей мере 14% и коэффициентом раздачи отверстия HER по меньшей мере 30%.

Изобретение относится к получению высокопрочного стального листа, имеющего предел прочности на разрыв YS более 1000 МПа, предел прочности на растяжение TS более 1150 МПа и общее удлинение Е более 8%.

Изобретение относится к области металлургии. Для быстрого определения доли ферритной фазы в стальной полосе (2) в режиме онлайн способ содержит следующие этапы: измерение ширины w1 и температуры T1 стальной полосы (2), причем стальная полоса (2) во время измерений имеет долю ферритной фазы, нагрев или охлаждение стальной полосы (2), причем в стальной полосе (2) при нагреве по меньшей мере частично происходит фазовое превращение из ферритного состояния в аустенитное состояние и при охлаждении по меньшей мере частично происходит фазовое превращение из аустенитного состояния в ферритное состояние , измерение ширины w и температуры T по меньшей мере частично превращенной стальной полосы (2) и определение доли ферритной фазы по формуле (I), причем Т0 является эталонной температурой типично 20°С и и являются линейными коэффициентами теплового расширения феррита и аустенита.

Изобретение относится к способу изготовления листовой стали, полученной из стали, имеющей химический состав, содержащий в массовых процентах: 0,1≤С≤0,4, 4,5≤Mn≤5,5, 1≤Si≤3, 0,2≤Mo≤0,5, остальное представляет собой Fe и неизбежные примеси, а также к листовой стали.

Изобретение относится к получению текстурированной листовой магнитной стали с нанесенным изолирующим покрытием. На поверхность текстурированной листовой магнитной стали нанесено изолирующее покрытие, содержащее Si, P, О и Cr и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn.

Изобретение относится к текстурированной листовой электротехнической стали с нанесенным изолирующим покрытием и способу ее изготовления. Текстурированная листовая электротехническая сталь с изолирующим покрытием содержит расположенное на поверхности текстурированной листовой электротехнической стали изолирующее покрытие, которое содержит по меньшей мере один химический элемент, выбранный из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn, а также Si, P и O.
Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения в прокате высокой прочности при одновременно хорошей вязкости, а также хорошей пригодности к сварке, плоский стальной прокат имеет в горячекатаном состоянии структуру, не содержащую феррита, при этом структура состоит на ≥ 95% по объему из мартенсита и бейнита с долей мартенсита ≥ 5% по объему и в сумме ≤ 5% по объему остаточного аустенита, а также обусловленных изготовлением неизбежных составляющих структуры.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения предела прочности 980 МПа, предела текучести, более или равного 500 МПа, полного удлинения, превышающего или равного 8%, холоднокатаная листовая сталь содержит в мас.% 0,05≤С≤0,15, 2≤Mn≤3%, Al≤0,1, 0,3≤Si≤1,5, Nb≤0,05, N≤0,02, 0,1≤Cr+Mo≤1, 0,0001≤В≤0,0025, 3,4×N≤Ti≤0,5, V≤0,1, S≤0,01, P≤0,05, железо и неизбежные примеси - остальное, имеет микроструктуру в поверхностной фракции между 50 и 95% мартенсита и между 5 и 50% суммы феррита и бейнита, при этом размер ферритного зерна составляет менее 10 мкм и соотношение сторон ферритного зерна находится между 1 и 3.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству горячекатаной полосы из бейнитной многофазной стали с покрытием из Zn-Mg-Al. Выплавляют сталь, содержащую, мас.%: C 0,04-0,11, Si менее или равно 0,5, Mn 1,4-2,2, Mo 0,05-0,5, Al 0,015-0,1, P до 0,02, S до 0,01, B до 0,006, по меньшей мере один элемент из группы Nb, V, Ti в соответствии со следующим условием: 0,02≤Nb+V+Ti≤0,20, остальное – железо и неизбежные при выплавке стали примеси.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству термически обработанного листового проката из штрипсовых сталей, предназначенных для изготовления электросварных нефтегазопроводных и нефтепромысловых труб, используемых в условиях пониженных температур для транспортировки агрессивных сред. Для повышения хладостойкости и коррозионной стойкости листового проката толщиной 10-30 мм получают сляб из стали, содержащей, мас. : углерод 0,10-0,20, марганец 0,5-1,0, кремний 0,01-0,40, хром 0,05- 0,40, никель 0,05-0,40, медь 0,05-0,40, ниобий 0,01-0,08, фосфор не более 0,020, серу не более 0,006, алюминий 0,01-0,06, железо и неизбежные примеси - остальное, проводят черновую прокатку до промежуточной толщины, затем чистовую прокатку при температуре конца прокатки равной Ar3+°С с последующим охлаждением на воздухе, листовой прокат нагревают до Ас3+°С с выдержкой 2h минмм, где h - толщина проката, с последующим ускоренным охлаждением со скоростью 15÷70°Сс до температуры не более 40°С, после чего прокат подвергают повторному нагреву до температуры 700÷750°С с выдержкой h, при этом обеспечивается мелкодисперсная феррито-бейнитная структура с баллом зерна феррита не крупнее 9 и ферритной полосчатостью 0 баллов и имеет чистоту по коррозионно-активным неметаллическим включениям не более 2-х включений на 1 мм2. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Наверх