Сталь

 

Изобретение относится к металлургии коррозионностойких сталей аустенито-ферритного класса и может быть использовано в химическом и энергетическом машиностроении, в судостроительной , металлургической и других отраслях промышленности , в конструкциях, работающих длительное время при температурах до 400° С в агрессивных средах, в частности в водных средах, содержащих хлор-ионы, сернистые соединения в продуктах переработки нефти, в кислотах различной концентрации , в морской воде Сталь дополнительно содержит медь, вольфрам, алюминий, олово при следующем соотношении компонентов, мас.% углерод 0,01 - 0,03, марганец 1 - 2. кремний 0,3 - 1: хром 21 - 23, никель 5,4 - 7. молибден 2,7 - 3,5; кальций 0,002 - 0.04, сера 0,001 - 0,02, азот 0,1 - 02, вольфрам 0,05 - 0.5, медь 0,1 - 0,3; алюминий 0.005 - 0,2. олово 0,0005 - 0,005. железо остальное, при условии выполнения соотношения кальций/сера г 151,5 2 табл.

(19) КЗ4 (11) (81) 22 38 44 С 22 38 Я8

Комитет Российской Федерации по патентам и товарит тм знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 88)2)-)22é9888(, (К ПАТЕНТУ

ЬЭ

4т

ОЪ

Ch (21) 5008692/02 (22) 04Л 1,,91 (46 15.10.93 Бюл. N() 37-38 (71) Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей (72) Трапезников Q.Ì.; Марков В.Г; Гришмановская

Р Н„ Либова НЛ.; Игнатов ВА; Бережко Б И.; Петров

В.Н„Романов Он; Богрец О.Г; Краснов А.Н.; Шевченко ВА; Казаков С.С. (73) Центраъный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" (54) СТАЛЬ (57) Изобретение отноо)тся к металлургии коррозионностойких сталей аустенито-ферритного класса и может быть использовано в химическом и энергетическом машиностроении, в судостроительной, металлургической и других отраслях промьх22пенности, в конструкцияк работающих длительное время при температурах до 400 С в агрессивных средах, в частности в водных средах содержащих хлор — ионы, сернистые соединенив в продуктах переработки нефти, в кислотах различной концентрации, в морской воде. Сталь дополнительно содержит медь, вольфрам, алюминий, олово лри следующем соотноц)ентв4 компонентов, мас96: углерод

0,01 — 0,03; марганец 1 — 2; кремний 0,3 — 1; хром

21 — 23; никель 5,4 — 7. молибден 2,7 — 3,5; кальций

0002 — 004; сера 0001 — 002; азот 0,1 — 02; вольфрам 0,05 — 0.5, медь 0,1 — 03; алюминий 0,005—

0,2, олово 0,0005 — 0,005; железо остальное, при условии выполнения соотношения кальций/сера

1.51,5. 2табл

2001156

Изобретение относится к металлургии коррозионно-стойких сталей аустенитоферритного класса, может быть использовано в химическом и энергетическом машиностроении, в судостроительной, металлургической и других отраслях промышленности, в конструкциях, работающих длительное время при температурах до

400 С в агрессивных средах, в частности в водных средах, содержащих хлор-ионы, сернистые соединения, в продуктах переработки нефти, в кислотах различной концентрации, в морской воде.

Широко применяемая в химическом машиностроении и других отраслях промышленности для работы в контакте с водными средами стали типа Х18Н10Т имеют недостаточную корроэионную стойкость, склонны к локальной коррозии, вместе с этим имеют сравнительно низкие прочностные характеристики.

Известные двухфазные стали типа

Х21Н6М2 хотя и более прочны по сравнению со сталью аустенитного класса типа

Х18Н10Т, однако, также имеют неудовлетворительные характеристики корразионной стойкости в агрессивных водных средах, Аналоги предлагаемой стали либо имеют недостаточную вязкость, в том числе сварных соединений. вследствие повышенного содержания хрома и азота и усложненной схемы легирования с наличием группы карбидообразующих элементов, либо недостаточно технологичны при металлургическом переделе вследствие неоптимального сочетания легирующих элемен1ов и примесей серы и фосфора либо имеют сложную технологию выплавки вследствие низких допустимых пределов содержания таких элементов, как углерод, сера либо недостаточно используют воэможности комплексногс легирования для повышения сопротивления питтинговой и щелевой коррозии в водных средах с хлоридами и cepHMcTbll" соединениями, Наиболее близкой к предлагаемой стали по составу является сталь со следующим химическим составом, мас. :

Углерод 0,03

Марганец 0,4 — 4

Кремний 0,3 — 2

Хром 16-23

Никель 4 — 7

Молибден 2-4

Кальций 0,001 — 0,01

Сера 0,005

Азот 0,06-0,20

Железо и примеси Остальное

Эта сталь имеет неоптимальные значения прочности и сопротивления локальной коррозии при удовлетворительной деформируемости в горячем состоянии.

Целью изобретения является повышение прочности и сопротивления щелевой коррозии аустенито-ферритной стали по сравнению с прототипом при сохранении высокотемпературной пластичности. Поставленная цель достигается тем, что сталь дополнительно содержит медь, вольфрам, алюминий и олово при следующем соотношении компонентов,мас. :

15 Углерод 0,01-0,03

Марганец 1,0-2,0

Кремний 0,3-1.0

Хром 21-23

Никель 5,4-7,0

20 Молибден 2,7-3,5

Вольфрам 0,05-0.5

Мель 0,1-0,3

Алюминий 0,005 — 0,2

Кальций 0.002 — 0,04

25 Сера 0,001-0,02

Азот 0,1 — 0,2

Олово 0,0005-0,005

Железо Остальное

При э том соотношение Са/S 1,5. В ыбранное содержание компонентов обеспечивает получение аустенито-ферритной структуры, при этом введение меди, вольфрама и алюминия повышает температуру накала щелевой коррозии в воде хлоридами, повышает прочность стали благодаря изменению межатомной связи и параметров решетки твердого раствора. Введением в сталь алюминия, регламентированием содержания олова и выполнением определенного соотношения содержания кальция и серы обеспечивается получение высокой пластичности стали при температуре горячего дефор лирования. Совместное легирование стали алюминием и кальцием способствует уменьшению количества крупных неметаллических включений, что улучшает горячую деформируемость стали и ее сопротивление коррозии в водных растворах с хлор-ионами. Кроме того, введение алюминия уменьшает вредное влияние примеси фосфора на горячую деформируеMocTb. Ограничение в предлагаемой стали содержания олова уменьшает вредное влияние его межэеренной сегрегации на техно55 логичность стали при горячем деформировании, Для сохранения металлом высокой пластичности и повышения коррозионной стойкости в предлагаемой стали уменьшены по сравнению с прототипом аерхнив пределы

2001156

1 n Ft n v tt n 1

Химически* состав лрвлллтасмой и иавестнои ctant исс тел:ваи нк cnctanan,tna< у, Условныи номер плав и (со. с гав!!

W i Cu! с.

Мо

Сталь

Мп о Оз а 0:

0.05 (i O.

О гт, 0.2

2

3 о.е !.o

1,5 о,г о.з

0.5

О.оаа о.о

0.015

О.OO! О ооиО

Т о.ааг о.оо.

0.02 0.01

О Оooo.li 1,25

О 10 0.0&05 2

015 0001 2

020 i 0005 1 Ji;;J.002

ooo

0.1

5,1

5,4

6.2 го

21.0

232,0

2.5

2.7

Э,!

Запредельная

Предлагаемая

О.г

0.2 о.з о.os о.аа

0.015 о об

О.О 10 аа!о

0.012

0,02

О.о

О 025

0 015 о.аа

o.oos

3,5

3.5

3.8

З.о

2,6

2.6 о.з

0.3

О,З8

0.25

0.5

0,5

0.6S аз

23.0

23.0

23.6

22,2 го !

7.0

7,О

7,г

6,5

58 о.оз а,оз

0,04

О.O1S о,о!

О.оз

1.0 !.о

l.2

О,5

0.4

4

6

8

2,0 го

2,2

1.5 го

Запредельная

Запредельная

Иэвестная

Иавестная

Примечание В составе 7 не обеспечивается требуемое соотнотиение Ce/S (2 1.5 ) содержания марганца и кремния, повышены нижние пределы содержания хрома, никеля, молибдена, азота, В связи с большими технологическими трудностями получения металла с низким содержанием серы (как в прототипе) в предлагаемой стали повышен до 0.02;6 верхний предел содержания серы, но одновременно, с целью уменьшения вредного влияния серы на горячую деформируемость стали, повышен верхний предел содержания кальция.

Нижние пределы содержания меди, вольфрама, алюминия в предлагаемой стали соответствует минимальной концентрации этих элементов, при которых отмечен их положительный эффект на повышение прочности и критической температуры щелевой коррозии. Принятое ограничение верхних пределов содержания меди, вольфрама, алюминия обеспечивает сохранение металлом высокой пластичности при преимуществе по прочности и коррозионной стойкости по сравнению с прототипом. При содержании меди, вольфрама и алюминия выше верхних пределов отмечено снижение высокотемпературной пластичности стали, Выбранные пределы содержания олова. соотноше!!ие кальция и серы определены при исследовании свойств выплавленных составов стали.

Проведены выплавка, пластическая и

5 термическая обработка заявляемой стали и стали-прототипа, исследованы их прочног сть, коррозионная стойкость в водных средах (определена температура начала щелевой коррозии), пластичность при

10 1100 С. Химический состав исследованных сталей приведен в табл. 1. Металл выплавляли в лабораторных условиях в открытой индукционной печи, после ковки и горячей прокатки металл подвергали термицеской

15 обработке 1060" 10 C. Результаты испытаний, приведенные в табл. 2, подтверждают преимущества предлагаемои стали по значениям прочности и критической темпеоатуре щелевой коррозии. Технико-экономический

20 эффект от использования изобретения выразится в повышении ресурса и надежности работы конструкции. (56) Патент США М 4664725, кп, С 22 С

25 38/44, 1987.

2001156

Таблица2

Результаты исследования прочности (о, ob.z ) пластичности 9) и критической температуры щелевой коррозии (к хр) ции при 1060 «+10 С.

2, При испытании на кратковременный разрыв использованы продольные цилиндрические образцы с диаметром рабочей части 6 мм. Результаты испытаний усреднены по 3-м образцам.

3. Испытания корроэионной стойкости выполнены в растворе 107 ЕеС!з 6HzO на цилиндрических образцах с фторопластовыми шайбами. Приведена минимальная температура щелевой коррозии по результатам испытаний 3 х образцов.

Составитель В.Марков

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор А.Мотыль

Редактор Н.Сильнягина

Тираж Подписное

НПО " Поиск" Роспатента

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

Заказ 3114

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

Формула изобретения стдль, содержащая углерод, ма рганец, кремний. хром, никель, молибден, азот, кальций. серу, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит медь, вольфрам, алюминий, олово при следующем соотношении компонентов, мас., :

Углерод 0,01 - 0,03

Марганец 1,0-2,0

Кремний 03-1,0

Хром 21-23

Никель 5,4 - 7,0

Молибден

Кальций

Сера

Азот

Вольфрам

Медь

Алюминий .

Олово

Железо при условии выполнения

10 ций/сера 1,5.

2,7 - 3,5

0,002 - 0,04

0,001 - 0,02

0,1-0,2

0,05 - 0,5

0,1 -0,3

0,005 - 0,2

0,0005 - 0,005

Остальное отношения каль