Коррозионностойкая конструкционная сталь

 

Изобретение относится к черной металлургии , в частности к коррозиеннестойкой конструкционной стали. С целью повышения коррозионной стойкости в морской воде при температурах эксплуатации +20- +150°С при сохранении уровня прочностных и вязких характеристик сталь дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас,%: углерод 0,05-0,15; марганец 0,4-0,8; кремний 0,2-0,4; хром 2,2-3,5; алюминий 0,3-1; - никель 1-2; молибден 0,1-0,5; железо остальное , причем суммарное содержание .кремния и алюминия 0,6-1,3. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 38/44

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

П редел текучести при+20 С 45 кгс/мм при+150 С 40 кгс/мм

Относительное удлинение

v. при+20 С 27% при+150 С 30%

Относительное сужение при +200С 72% при+150 С 76%

Ударная вязкость KCU при+20 С 10 кгс м/см (21) 4926650/02 (22) 11.04.91 (46) 30.03.93. Бюл, ¹12 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.fl. Бардина (72) Л.И.Никольская, В.П.Харчевников, Ю.А,Шашков, А.Н.Лебедев, А,С.Дербышев и Е.Я.Чернышов (73) В.П.Харчевников (56) Австралийский патент ¹ 354498, кл. 18

В (С 22 С 38/26), 1980. (54) КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ КОНСТРУК. ЦИОННАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к металлургии, к сплавам на основе железа, и может применяться в машиностроении для конструкций, работающих в морской воде, Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости в морсокой воде при температурах эксплуатации +20—

+150 С конструкционной стали при сохранении уровня прочностных и вязких характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, алюминий, никель, железо, дополнительно содержит молибден и ри следующем соотношении компонентов.;(мас,:

Углерод 0,05 — 0,15

Марганец 0,40-0,80

Кремний 0,20 — 0,40

Хром 2,20-3.50

Алюминий 0,30-1,00

Молибден 0,10-0.50

„„ П„„1806218 А3 (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к коррбзионностойкой конструкционной стали. С целью повышения коррозион ной стойкости в морской воде при температурах эксплуатации +20—

+150 С при сохранении уровня прочностных и вязких характеристик сталь дополнительно содержит молибден и ри следующем соотношении компонентов, мас, : углерод 0,05 — 0,15; марганец 0,4 — 0,8; кремний 0,2-0,4; хром 2,2 — 3,5; алюминий 0,3-1; . николь 1 — 2; молибден 0,1 — O 5; железо остальное, причем суммарное содержание кремния и алюминия 0,6-1,3. 2 табл.

Никель 1,0 — 2,00

Железо Остальное причем суммарное содержание кремния и алюминия 0,60 — 1,30.

После термической обработки сталь имеет следующие механические и коррозионные свойства (не менее):

Временное сопротивление при+20 С 60 кгс/мм при+150 С 55 кгс/мм

1806218 при +150ОС 12 кгс м/см

Скорость коррозии при+20 С <7,9 10зг/м2 ч при+ 150 С 8,5 10з г/м2 ч, Нижние пределы основных легирующих элементов — углерода, марганца и кремния обеспечивают минимум требуемых механических свойств, Увеличение содержания в стали углерода более 0,15% отрицательно сказывается на свариваемости стали, повышение содержания марганца более 0,80 и кремния более 0,40% приводит к повышению прочностн ых характеристик вязкости стали.

Для повышения коррозионной стойкости в морской воде необходимым легирующим элементом является хром, с увеличением содержания которого скорость коррозии стали в морской воде резко уменьшается. Однако исследование показали, что увеличение содержания хрома более 3,50% способствует возникновению питтинговой коррозии и усиливает склонность стали к коррозионному растрескиванию. При co" держании хрома менее 2,20 значительно снижает стойкость стали против коррозии.

Наряду с хромом повышению коррозионной стойкости стали в морской. воде способствует введение в сталь алюминия.

Количество алюминия менее 0,30% недостаточно для получения высоких коррозионных свойств конструкционной стали.

Легирование алюминием в количестве более 1% вызывает хрупкость и ухудшает технологичность стали, Положительное влияние на механические свойства и коррозионную стойкость стали оказывает легирование микродобавкой молибдена. Содержание. молибдена ниже 0,1 % не обеспечивает сохранения прочностных характеристик на необходимом уровне. Увеличение содержания молибдена выше 0,5% нецелесообразно, так как приводит к ухудшению вязких свойств стали, Никель является основным легирую.щим элементом в коррозионностойких сталях. Содержание никеля в сталях, эксплуатируемых в горячих средах, составляет не менее 10%. Для обеспечения коррозионной стойкости .металлических конструкций предлагаемая сталь содержит никель в пределах 1-2 при условии комп- лексного легирования стали хромом, алюминием и модибденом. Содержание никеля менее 1 не позволяет достичь преимущества по сравнению с безйикелевой сталью.

Количество никеля более 2 действует неэффективно, так как не дает прироста коррозионной .стойкости конструкционной стали. Суммарное содержание кремния и алюминия менее 0,6% приводит к сниже- . нию общей коррозионной стойкости конструкционной стали, а более 1,3 к снижению ударной вязкости и ухудшению жидкотекучести стали.

Ниже приведены примеры осуществления предлагаемого изобретения, не исключающие других в объеме. формулы ,10 изобретения.

Пример. B 50-кг индукционной печи было выплавлено восемь плавок стали, химический состав которых представлен в табл.1.

Далее металл подвергали ковке и прока15 тывали на лист толщиной 12 мм при 1150ОC.

Термическая обработка листового йро ката включала отпуск при 650 С.

Образцы на растяжение испытывали по

ГОСТ1497, на ударную вязкость- по ГОСТ9454.

20 Коррозионную стойкость стали оценивали по ускоренной методике в автоклавах и на установках с вращающимся дисковым образцом в имитате воды Каспийского моря.

Свойства предлагаемой и известной сталей приведены в табл.2. Из представленных данных следует, что конструкционная сталь предлагаемого состава обладает более высокой стойкостью против коррозии в морской воде при температурах эксплуатации +20 — +150 С no. сравнению со сталью-прототипом при одновременном со- хранении на высоком уровне прочностных ивязких характеристик.

35 Ожидаемый экономический эффект в расчете на изготовление одной десятикорпусной опреснительной установки составит

89,7 тыс.руб.

Формула изобретения

4о Коррозионностойкая конструкционная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, алюминий, никель, железо,, о т л и ч а ю щ э я с я тем, что, с целью повышения корроэионной стойкости в мор45 ской воде при температуре эксплуатации

+20-+150 С при сохранении уровня прочностных и вязких характеристик, она дополнительно содержит молибден при следующем соотношении, компонентов, мас.%:

Углерод 0,05-0,15

Марганец 0,40 — 0,80

Кремний 0.20 — 0.40

Хром 2,20 — 3,50

Алюминий 0,30 — 1,00

Никель 1,00 — 2,00

Молибден . 0,10-0,50

Железо Остальное причем суммарное содержание кремния и алюминия 0,60-1,30.

1806218 та блица!

Химический состав прадлагаемой и известной сталей (. (элементов, мас.Ф

Содержание (с ) Состав (Ni Cu, ) й»ьеь

С М

V Т i Е(А1+$0 Ре

Заявляемый состав

0,60 Остальное

0,94

1,30

0,60

0,40 0,50

0,70 0,29

Оэ90 Îэ10

0,30 0,20

1,00, 0,35

Сталь "

0,20

0,24

0,40

0,30

2

1,20 -н0,20 прототип

6! 7

8 н

0,04

0,04

0,90 0,62

0,55 0,34

0,08

0,07

0,06

0,06

3,50

3, 10

3,20

0,50

0,90

0,50

0,30

О, 07 0>51

0,09 0,52

О, 07 .0,53

0,07

0,10

0,30

0,29

0,60 О,30

0,02 таблица2

Свойства предлагаемой и известной сталей

Скорость коррозии, гlмз ч

Ударная вязкость, KCV, кгс и/смз

Временное сопротивление, KIC/HM

Состав

Предел Относитель" текучести, ное удлинекгс/ммз ние, Ф

Относительное сужение, Ф е температура испытания, С т- г - — — и" — -"-г"----г" — -"-" ——

+20 J +150 +20 (+150 J +20 (+!50 (+20 +150 J +20

+150

Заявляемый состав

30 35 75

28 32 73

27 30 72

29 32 74

28 31 71

Сталь - прототип

28 31 69

3! 34 70

34 37 72

60 55

63 58

66 60

64 59

67 61

45 40

47 42.

50 45

48 43

51 46

13,5

2

4

12,5

11,5

60 56

58 55

55 51

39 34

72 12

75 14

77 15

13,5

16,5

11,9, 10

14,0 ° 10 з

16,8,10 з

103 10з

13 5,10-э

16,1 ° 10 з

37 32

34 30,5

Составитель Л.Никольская

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Густи

Редактор З.Ходакова

Заказ 967 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

О, 05 0,80

О, 12 0,50

0,15 0,40

0,14 0,55

0,13 0,60

3,50

3,00

2,20

2,90

3 20

1,00

1,60

2,00

1,40

1,80

78 12

77 11

76 10

77 10

75 10,5

7,4 ° 10 з

7,510

7,9 10 з

7,8 1О з

7,5 1О з

8,2 10 з

8,3- 1 0 з

8,5 ° 10 з

8 4,10-з

8 3 10 з