Сталь

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

O ll И С А Н И Е < 765394

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 17.07.78 (2I ) 2644957/22-02 с присоединением заявки J% (23) Приоритет (51) М. Кд.

С 22 С 38/58

9куднрвтввнньй квинтет

СССР Io данаи нзебретеннй н нтнрытня

Опубликовано 23.09.80. Бюллетень М 35

Дата опубликования описания 23.09.80 (53) УДК 669.15-194 (088.8) В. Л. Мирочник, А. П. Окенко, Ю. И. Рубенчик, А. Г. Ламзин, В. Г. Дьяков, Ю. С. Медведев, Ю. А. Кашицкий и В. Н. Зикеев (72) Авторы изобретения (7I). Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт технологии

> химического и нефтяного аппаратостроения (l ф (54) СТАЛЬ

0,03 — 0,09

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированным малоуглеродистым сталям, обладающим повышенной стойкостью против расслаивания под давлением в направлении толщины проката в сероводородсодержащих средах, и может быть применено для изготовления толстостенной сварной нефтехимической аппаратуры, эксплуатирующейся в сероводородсодержащих средах -при повышенных давлениях и низких температурах.

Известна сталь (1), содержащая рес.%:

Углерод 0,03-0,075

Кремний 0,17 0,37

Марганец 0,8 — 1,45

Никель 1,1 — 2,5

Хром 0,03 — 0,7

Молибден 0,05 — 0,4 иберий 0,005 — 0,10 цирконий 0,01 — 0,2

Азот 0,015 — 0,028

Алюминий остаточный 0,01 — 0,05

Нитрид

Алюминий

Ванадий 0,01 — 0,18

Ниобий 0,01 — 0 045

Железо Остальное

Эта сталь имеет достаточную ударную вязкость и сопротивление, хруйкому разрушению при температуре минус 120 C (в поперечном по отношению к направлению проката направлении). Однако в найравлении толщины проката эти свойства резко снижаются, что объясняется расслоением по пластинчатым карбонитридам ниобия. Недостатком этой стали является также низкая стойкость в сероводородсодержащей среде.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является сталь (2), содержащая, вес.%, Углерод 0,02 — 0,15

Марганец 1,5 — 3,0

Кремний — 0,15-0,40

Никель 0,7-1,5

Хром 0,5-1,5

Ниобий 0,03 — 0,3

Азот 0,01 — 0,03

76539

15

25

35

Редкоземельные металлы 0,01 — 0,1

Алюминий 0,01 — 0,15

Цирконий 0,001 — 0,08

Молибден 0,01 — 0,25

Железо Остальное

Недостатком этой стали: является существенное снижение стойкости против расслаивания под давлением в среде, содержащей сероводород, и механических свойств: прочности, пластичности, хладостойкости, ударной вязкости в направлении толщины проката.

Целью изобретения является снижение анизотропии механических свойств и повышение стойкости против расслаивания в сероводородсодержащих средах.

Это достигается тем, что предлагаемая сталь дополнительно содержит ванадий, титан, кальций и медь при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 0,05 — 0,10

Кремний 0,15 — 0,35

Марганец 1,5-2,0

Никель 0,8-1,2

Хром 0,2-0,6

Азот 0,002 — 0,03

Редкоземельные металлы 0,005 — 0,03

Цирконий 0,001 — 0,04

Алюминий 0,01 — 0,М

Молибден 0,01 — 0,3

Ванадий 0,02 — 0,2

Титан 0,005 — 0,1

Кальций 0,001 — 0,08

Медь 0,2-0,5

Железо Остальное

Высокие прочностные показатели предлагаемой: стали обеспечиваются заданным составом за счет дисперсионного упрочнения металла мелкодисперсными карбонитридами ванадия и титана по фарме, близкими к глобулярной.

Плавки предлагаемой и известной стали выплавляют в 5-тонной дуговой электропечи. Металл всех плавок разливают в изложницы для слитка весом 4,20 т с применением экзотермических шлакообразующих брикетов, а за-. тем прокатывают на листы толщиной 70 и

12 мм.

Химический состав исследуемых сталей приведен s табл. 1.

Металл для механических испытаний берут о после нормализации при температуре 920 С.

4 4

Предел прочности и текучести, относительное удлинение и сужение определяют на стандартных образцах (тип III N 17к по ГОСТУ 149773), вырезанных поперек и по толщине прока та, Ударную вязкость определяют на стандартных ударных образцах с надрезом Менаже (тип 1 по ГОСТУ 9454 — 60), вырезанных также поперек и по толщине проката, Стойкость против расслаивания в среде, содержащей сероводород толстолистовой стали для сосудов, работающих под давлением, достаточно хорошо характеризуется пороговым напряжением при разрушении под действием постоянной растягивающей нагрузки в среде, стимулирующей процесс наводороживания.

Пороговое напряжение при разрушении в среде, содержащей сероводород, определяют на . цилиндрических образцах, вырезанных поперек и по толщине проката с диаметром рабочей части 3 мм, находившихся под постоянной растягивающей нагрузкой при электролитическом наводороживании с катодной поляризацией.

Катодная поляризация осуществляется в

3%-ном растворе серной кислоты с добавкой

20 мг/л двуокиси селена в качестве стимулятора наводороживания. Плотность тока катодной поляризации 100 мА/см . Пороговое напряжение определяют по зависимости разрушающее напряжение — время до разрушения, как напряжение при нагружении, ниже которого образец не разрушается. Этот метод воспроизводит условия наводороживания в присутствии сероводорода и влаги в более жестком виде, чем при испытаниях без катодной поляризации.

Свойства опробованных вариантов предлагаемой и известной стали приведены в табл.2.

Как видно из данных табл. 2 механические свойства и стойкость против расслаивания в среде, содержащей сероводород в направлении толщины проката предлагаемой стали существенно превышают такие же показатели у известной стали: по пределу прочности в

2,7 — 2,9 раза, по пределу текучести в 1,7—

1,9 раза, по относительному удлинению в

7,3 — 8,5 раза, по относительному сужению в

4,1 — 4,2 раза, по ударной вязкости при минус

60 С в 2,8 — 3,2 раза, стойкость против расслаивания в среде сероводорода увеличилась в

2,8-3,6 раза.

765394

Таблица 1

ПлавС Si Мп Сг 8i .N РЗМ Al Zr o V Ti à P

Nb Са Fe

1 0,05 0,17 1,6 0,20 0,84 0,003 0,006 0,02 0,010 0,0! 0,0230,050 0,001

2 0,07 0,27 1,8 0,42. 105 0,015 0,018 0,04 0,023 0,015 0,10 0,069 0,048 0,02 0,02 — 0,27

3 0,09 0,35 2,1 0,60 1,18 0,030 0,028 0,06 0,040 0,28 0,18 Р,090 0,080 0,02 0,02 — 0,48

Известная

0,09 0,31 1,9 0,9 1,13 0,0!9 0,04 0,04 р,05 0,1 — — — 0,012 0,01 0;12 — Остальное

Таблица 2

Предлагаемая

Попе50,0

22,0

6,6

73,0

70,0

30,0 рек

20,5

14,2

36,3

3,6

То же

6,8

26,0

2 70

34,6

37,5, 18,2

4,0

23,5

6,7

24,0

73,4

53,0

72,0

3 70

16,0

3,8

37,0

72,0 51,2

20,7

Извест19,8

6,5

54,0

28,0 .

42,0

12 ная

1,25

5,0

8,9

2,8

25,0 27,5

ПредлагаПо толшине 69 5 48 5

То же 74,0 550

73,0 53,2

0,02 0,02 — 0,2 Остальное

765394

0,002 — 0,03

Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, хром, азот, редкоземельнь:е метал лы, цирконий, алюминий, молибден и железо, отличающаяся тем, что, с целью снижения анизотропии механических свойств и повышения стойкости против расслаивания в сероводородсодержащих средах, она дополнительно содержит ванадий, титан, кальцийи медь при следующем соотношении компонентов, вес. о, Углерод 0,05 — 0,10

Кремний 0,15 — 0,35

Марганец 1,5 — 2,0

Никель 0,8 — 1,2

Хром 0,2 — 0,6

Составитель С. Деркачева

Техред P. Олиян Корректор Е; Папп

Редактор Е. Полионова

Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6453/29

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Азот

Редкоземельные металлы

Цирконий

Алюминий

Молибден

Ванадий

Титан

Кальций

Медь

Железо

0,005 — 0,03

0,001 — 0,04

S 0,01 — 0,06

0,01 — 0,3

0,02 — 0,2

0,005 — 0,1

0,001 — 0,08

1О 0,2-0,5

Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 541852, д, кл. С 22 С 38/50, 1975, 2. Авторское свидетельство СССР No 564362, кл. С 22 С 38/58, 1976.