Двухслойная коррозионно-стойкая высокопрочная сталь

 

Изобретение относится к металлургии, г именно к изысканию двухслойных сталей с пределом текучести не менее 390 Н/мм предназначенных для изготовления крупногабаритных сварных корпусных конструкций е судостроении, работающих при пониженных (до -55° С) температурах в условиях повышенного коррозионно-эрозионного износа под воздействием морской воды с абразивом (лед. песок ). Предлагается двухслойная коррозионно-эрозионностойкая сталь, состоящая из основного слоя, имеющего следующий химический состав, мас.%: углерод 0.07 - 0,11; кремний 0,1 - 0,4; марганец 1,1 -1.7: ниобий 0,01 - 0,05; хром 0.1 - 0,3; никель 0.6 -1,5; медь 0,01 - 0,6; алюминий 0,02 - 0,06; железо остальное, и плакирующего слоя, имеющего следующий химический состав, мас.%: углерод 0,01 - 0,08; кремний 0,20 - 0.80; марганец 1,1 -2,30; хром 16,5 - 21,0; никель 8,5 - 12,0: ниобий 0.8 - 1,3; железо остальное. Сталь обладает высокой сопротивляемостью хрупким разрушениям до температурь: минус 60° ( 80Дж/см2) и стойкостью к коррозионно-зрозиокному износу в морской воде и льдах Предлагаемая сталь может быть использована в качестве корпусного материала для судов ледового плавания ледостойких морских технических сооружений и др. судостроительных конструкций , а также любых сварных конструкций, работающих при низких температурах в условиях коррозионного воздействия морской воды и подобных агрессивных гред 4 табд

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (ю) ЕЬ (») 2ОО4611 Ñ1 (53) 5 С22С38 40 С22С38 58 (21) 5004512/02 (22) 18.10.91 (46) 15.12.93 Бюл. Йю 45-46 (71) Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" (72) Легостаев ЮЛ.; Горынин И.В.; Маслеников А.8.;

Малышевский ВА; Набатов Б.М,; Липухин Ю.В.; Данилов Л.И. (73) Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов Прометей" (54) ДВУХСЛОЙНАЯ КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ ВЫСОКОПРОЧНАЯ СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к изысканию двухслойных сталей ."преде.лом .текучести не менее 390 Н/мм, предназначенных дпя изготовления крупногабаритных сварных корпусных конструкций в судостроении, работающих при пониженных (до -55 С) температурах в условиях повышенного коррозионно-эрозионного износа под воздействием морской воды с абразивом (лед, песок). Предлагается двухслойная коррозионно-эрозионнос оикая сталь, состоящая из основного слоя, имеющего следующий химический состав, час%: углерод 0,07 — 0,11; кремний 0,1 — 0,4; марганец 1,1 — 1,7; ниобий 0,01 — 0,05; хром 0,1 — 0,3; никель 0.6 — t,5; медь 0,01 — 0,6; алюминий 0,02 — 0,06; железо остальное, и плакирующего слоя, имеющего следующий химический состав, мас%: углерод 0,01—

0,08; кремний 0,20 — 0,80; марганец 1,1 -2,30; хром

16,5 — 21,0; никель 8,5 — 12,0; ниобий 0,8 — 1,3; железо остальное. Сталь обладает высокой сопротивляемостью хрупким разрушениям до температуры минус 60 (KCV» 80Дж/см ) и стойкостью к

-60 2 коррозионно-эрозионному износу в морской воде и льдах Предлагаемая сталь может быть использована в качестве корпусного материала для судов ледового плавания ледостойких морских технических сооружений и др. судостроительных конструкций, а также любых сварных конструкций, работающих при низких температурах в условиях коррозионного воздействия морской воды и подобных аг— рессивных саед 4 табл

20046»

Изобрете!Ие относится к металлургии, а именно к изысканию двухслойных сталей с пределом текучести не менее 390 Н/мм, 2 предназначенных для изготовления крупногабаритных сварных корпусных конструкц1й в судостроении, работающих при пониженных (до -55 С) температурах в условиях повышенного корроэионно-эрозионного и"-,íîñ" под воздействием морской воды с абразивом (лед, песок).

Известны ниэколегированные стали по

ГОСТ 5521-78, характеризующиеся высоким комплексом физико-механических свойств, 1Г удовлетворительной свариваемостью и корроэионной стойкостью, которые нашли широкое применение в судостроении, В последние годы интенсифицировалось плавание судов в ледовых условиях при низких (до -55 С) температурах (арктические моря и устья северных рек), которое сопровождается резким повышением коррозионного износа обшивки корпуса, Эта проблема осложняется тем, что все защитные лакокрасочные покрытия нестойки в условиях ледового плавания, в результате чего дллтельный период навигации корГ. Уса судов Остаются и ра ктич вски н еэа. щищенными. Б этих условиях скорость коррозии обшивки корпуса дос1игает (3,8 мм/год.

Повышенный коррозионный износ прлаоди Г к снижени о технико эксг!луатацион ных показателей судов (повышенный 1 Г расход топлива, снижение скорости), преждевременному вь;воду их иэ строя действующих, дорогостоящим ремонтам.

Новые условия эксплуатацли судов выдвлгают и более высокие требования и хладостойкости сталей. В соответствии с

/, 4 Правилами" Регистра СССР при воздействии на конструкции судна низких (дО -55 С) температур ударная вязкость применяемых сталей нормируется при температуре не менее чем на 5 С ниже расчетной, Одним из наиболее перспективных направлений защиты корпусов судов от повышенного коррозлонного износа при их эксплуатации в ледовых условиях является применение двухслойных сталей. 50

Известны двухслойные стали, поставляемые по ГОСТ 10885-85, с основным слоем из низколегированных сталей и плакирующим слоем иэ коррозионностойких нержавеющих сталей, а также японские и 55 американские плакированные стали по стандартам JIS 3601, ASTM А263, Наиболее близка по уровню свойств для решения поставленной задачи сталь

10ХСНД+08Х18Н10Т по ГОСТ 10285-85, осд5 >19% новной слой которой имеет следующий уровень механических свойств:

Предел текучести = 390H/мм

Временное сопротивление 510 Н/мм

Относительное удлинение, Ударная вязкость, KCV, при температуре -20 С 40 Дж/см

Скорость коррозии стали 08Х18Н10Т в условиях, имитирующих ледовое плавание, составляет 0,06-0,07 мм/год, Однако известная сталь не обладает необходимой хладостойкостью при температурах -60 С. В соответствии с ГОСТ

10885-85 на поставку ударная вязкость известной стали на образце типа 11 ГОСТ

9454-78 на уровне не менее 40 Дж/см гарантируется только при температуре -20 С, Сопротивление срезу для известной стали (не менее 147 Н/мм ), которым определяет2 ся прочность соединения основного и плакирующего слоев, является недостаточным, так как не исклгочает возможность отслоения плакирующего слоя как в процессе изготовления cBGpHblx судостроительных конструкцил, так v. их эксплуатации в тяжелых ледовых условиях.

При плакировании наплавкой — способе, позволяющем значительно повысить прочность сцепления слоев, происходит практически полное выгорание титана в стали ОЯХ18Н10Т, что делает ее неприемлемой из-за склонности к межкристаллитной корРОЭИИ, Целью изобретения является повышение сопротивляемости стали хрупким разрушениям до температуры минус 60 С и снижение коррозионно-эроэионного износа в морской воде и льдах, Это достигается тем, что для основного слоя использована сталь, содержащая углерод, кремнил, марганец, хром, никель, медь, ниобий, алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,07 — 0,11

Кремний 0,1 — 0,4

Марганец 1,1 — 1,7

Ниобий 0,01 — 0,05

Хром 0,1-0,3

Никель 0,6-1,5

Медь 0,01 — 0,6

Алюминий 0,02-0,06

Железо Остальное а для плакирующего слоя-сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, ниобий при следующем соотношении компонентов, мас,%.

2004611

Предлагаемая сталь

Состав 8 0,055

Известная сталь

08X18H10 0.063 (56) ГОСТ 10885-85.

Углерод 0,01 — 0,08

Кремний 0,20 — 0,80

Марганец 1,1 — 2.30

Хром 16,5 — 21,0

Никель 8.5 — 12.0 5

Ниобий 0,8- 1,3

Железо Остальное

Снижение содержания кремния способствует повышению хладостойкости основного слоя предлагаемой стали, так как в ней 10 упрочнение происходит эа счет более вязких структур, полученных в результате отпуска мартенситобейнитной смеси (структура стали после закалки), а не за счет упрочнения феррита как в известной стали. 15

Снижение содержания хрома улучшает свариваемость стали. Повышение содержания марганца и никеля в основном слое способствует упрочнению при одновременном повышении хладостойкости. 20

Замена титана чиобием в плакирующем слое позволяет устранить склонность его к межкристаллитной коррозии при получении двухслойной стали методом наплавки.

Известны стали — аналоги предлагаемой, 25 например сталь по авт.св, hh 885324, которая обладает высокой сопротивляемостью хрупким разрушениям до температуры минус 50"С, но ее сопротивляемость коррозионному износу не выше, чем у судосталей по 30

ГОСТ 5521-86 (до 0,8 ммlгод), что не соответствует поставленной цели.

Известна также сталь марки

08Х19Н1ОГ26 по ГОСТ 2246-70, по химическому составу близкая к предлагаемой для 35 плакирующего слоя, но она используется в виде сварочной проволоки и,. кроме того, имеет низкий уровень прочности (250

Н/мм2).

Таким образом, аналоги двухслойной 40 стали, в которых имеет место совместное

Склонность известной и предлагаемой 45 сталей для плакирующего слоя к межкристаллитной коррозии определяли в различных состояниях после высокого отпуска (660 С) по ГОСТ 6032-84. Результаты испытаний приведены в табл, 4, 50

Произведено опытное опробование предлагаемой стали в промышленных условиях. Результаты испытаний предлагаемой стали, изготовленной в промышленных условиях, подтвердили результаты испытаний 55 стали лабораторных плавок.

Внедрение изобретения позволит получить значительный народно-хозяйственный применение стали с выбранным составом основного и плакирующего слоев. отсутствуют. Предлагаемое соотношение компонентов основного и плакирующего слоев обеспечивает принципиально новые свойства, что дает основание считать предложенную сталь соответствующей критерию

"существенное отличие", Для подтверждения достижения поставленной цели была изготовлена серия сталей для основного слоя, состав которых приведен в табл. 1.

На слябы методом наплавки был нанесен плакирующий слой, химический состав которого приведен в табл. 1. Затем слябы с наплавкой были прокатаны на пластины толщиной 40 мм, которые были подвергнуты термической обработке (закалке и высокому отпуску), Результаты испытаний образцов, вырезанных из основного слоя на растяжение, приведены в табл. 2.

Для оценки сопротивляемости основного слоя хрупким разрушениям были прове-. дены испытания образцов с острым надрезом (тип И по ГОСТ 9454-78) при температуре —.60 С. результаты которых приведены в табл. 3.

Приведенные в табл. 2 и 3 данные показывают, что только при заявляемом соотношении компонентов в основном слое достигается оптимальное сочетание прочности (не менее 390 Н/мм ) и сопротивляемость хрупким разрушениям при температуре минус 60 С. Коррозионная стойкость предлагаемой и известной сталей была оценена в потоке (14 м/с) синтетической морской воды, содержащей абразивные частицы, При базе испытаний 2000 ч скорость коррозии (корроэионный износ) следующая (ммl год); эффект за счет зкономии металлопроката за счет снижения припусков на коррозионноэрозионный износ; повышения ледопроходимости судов ледового плавания и, следовательно, снижения топливо-энергетических ресурсов; повышения работоспособности и надежности при температурах эксплуатации до минус 50 С.

Предлагаемая сталь найдет широкое применение не только в судостроении, но и других отраслях нарядного хозяйства.

2004611

О

Щ

Ф с

1 I й

I I

? ! 1

Б

Е

2 с

Щ %

1- о

СЧ (") Ф Ф

ОООО оооо

° 1» оо оо Я

S !

О

О

Е

Ю

LA СО оо оо - С Ъ LA Ф

ОООО оооо

Г» Ф о 1» оо оо

° СО С О) о с е ооооо

1 I I 1

I 1 о с

Ф

Б

Л:

<О IA CV O

1Л о аое4 О сч < О со

C7) " с3 о

IA цр

LA о .

LA ОЪ Оъ

)Q

О с

О с и

О .с и

О с и

Д ецио

СО сО 1т» чLA, CO - 1» ооооо . С

О

X и

О

X и о

CD I» ео - СЧ Я

О

X и

О

z и о

° ф оо

Б

hC

Щ с

З

М

CII с у

Ф

Щ

I» чф - 1

-M1-LA CD

% о

-- 1 С

С Ъ е- е»

Ы) LA

О) СО о

% 9

СО Ы о оо

IA CD

° Ф LA оо в осчо Ф СЧOCD о о о о

1. ОЭ СЧ..hl . hl Îl ооооо

CD ч- IA СО о ооо о ооо

CD СЧ о оо

t СО -О оо ооооо

СО CD оо оо

Щ

l и

О 3

Ф 1» СО О) !

О.

X и

Ф

%

CQ

X и

Ф

Щ

Щ

l

Щ 0

CCI r

CO

Х

Щ

О

1z

Ф

О с

О

Ф

X

Ф з

О

О о

Ф

О

I I с °

c5 I 1 I

l и о

I

I I I

CO ð, CD

ool о щ

С

Ф и

С О

ФИщ с аФ щ о

С Х

2004611

Таблица2

Таблица3

Таблица4

Результаты испытаний на MKK

Сталь

Состав

Состояние

Не склонна к МКК

Склонна к МКК

Не склонна к MKK

Не склонна к МКК

Известная

Предлагаемая

Запредельные

Склонна к МКК

Не склонна к МКК а)

Низкая деформируемость в процессе горячей обработки давлением, Формула изобретения

ДВУХСЛОЙНАЯ КОРРОЗИОН НОСТОЙКАЯ ВЫСОКОПРОЧНАЯ СТАЛ6, состоящая из основного слоя, содержащего углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, железо и плакирующего слоя, содержащего углерод, кремний. марганец. хром, 5 никель, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения сопротивляемости хрупким разрушениям при температурах до60 С, основной слой дополнительно содержит ниобий и алюминий при следую- 10

До наплавки

После наплавки

До наплавки

После наплавки

До наплавки

После наплавки

До наплавки

После наплавки

До наплавки

После наплавки

До наплавки

После наплавки щем соотношении компонентов, мас. ;

Углерод 0,07 - 0,11

Кремний 0.1 - 0,4

Марганец 1,1-1,7

Ниобий 0,01 - 0,05

Хром 0,1 -0,3

Никель 0,6- I,5

Медь 0,01 -0,6

Алюминий 0,02 - 0,06

Железо Остальное а плакирующий слой дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении

2004611

Составитель И,Горынин

Техред M.Моргентал

Редактор Т,Смирнова

Корректор С.Шекмар

Подписное

Заказ 3381

Тираж

НПО "Поиск" Роспатента

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

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

Углерод

Кремний

Марганец

0,01 - 0,08

0.20 - 0,80

1.1 - 2,30

Хром

Никель

Ниобий

Железо

16,5 - 21,0

8,5- 12,0

0,8- 1.3

Остальное

Двухслойная коррозионно-стойкая высокопрочная сталь Двухслойная коррозионно-стойкая высокопрочная сталь Двухслойная коррозионно-стойкая высокопрочная сталь Двухслойная коррозионно-стойкая высокопрочная сталь Двухслойная коррозионно-стойкая высокопрочная сталь Двухслойная коррозионно-стойкая высокопрочная сталь 

 

Похожие патенты:

Сталь // 2001156
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&deg; 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

Сталь // 2000351
Изобретение относится к области металлургии , а именно к составам сталей, предназначенных для соответственных сварных металлоконструкций, работающих в условиях низких климатических температур

Сталь // 1822446
Изобретение относится к металлургии , а именно к сталям, предназначенным для изготовления металлических конструкций, например, крепи горных выработок из специальных взаимозаменяемых профилей

Изобретение относится к черной металлургии , в частности к высококремнистой 2 коррозионностойкой стали, и может быть использовано для изготовления химического оборудования, работающего в сильноокислительных средах при температуре не менее 120&deg;С

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к составу коррозионностойкой стали, и позволяет расширить потребительские свойства стали при повышении механических свойств и сохранении коррозионной стойкости

Сталь // 1786176
Изобретение относится к металлургии, в частности к мартенситно-стареющей стали с относительно высоким сопротивлением разрушению при металлургическом переделе и изготовлении изделий с применением горячего и холодного деформирования (гибка , развальцовка, раздача и т.д.), используемой в энергетике, авиастроении, судостроительной промышленности, вакуумной технике, а также для производства спортивного инвентаря и изделий бытового назначения

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к жаропрочной коррозионно-стойкой стали, используемой для изготовления деталей энергетической арматуры трубопроводов АЭС и ТЭС

Сталь // 1763513

Изобретение относится к металлургии , в частности к нержавеющей высокопрочной стали для технологического оборудования предприятий пищевой и перерабатывающей отраслей агропромышленного комплекса

Изобретение относится к черной металлургии , в частности к высококремнистой 2 коррозионностойкой стали, и может быть использовано для изготовления химического оборудования, работающего в сильноокислительных средах при температуре не менее 120&deg;С

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к составу коррозионностойкой стали, и позволяет расширить потребительские свойства стали при повышении механических свойств и сохранении коррозионной стойкости

Чугун // 1792447
Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для уплотнительной арматуры и задвижек

Изобретение относится к металлургии, в частности к составу литейной стали, и может быть использовано для тракторных отливок

Сталь // 1565916
Изобретение относится к металлургии, в частности к низколегированной свариваемой стали, применяемой для изготовления газопроводных труб методом радиочастотной сварки

Сталь // 1475968
Изобретение относится к области металлургии ,в частности, к составу стали и высокопрочной стали для дереворежущих пил с твердосплавными пластинами

Сталь // 1470808
Изобретение относится к области металлургии, а именно к пружинно-рессорной стали для подвижного состава железнодорожного транспорта
Наверх