CS210571B1

CS210571B1 - Austenitic steel with increased resistance to selective corrosion

Info

Publication number: CS210571B1
Application number: CS205580A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Cihal
Original assignee: Vladimir Cihal
Priority date: 1980-03-25
Filing date: 1980-03-25
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Vynález se týká oboru ochrana kovů proti korozi a řeší problém oceli se zvýšenou odolností proti selektivním druhům koroze. Tento problém byl vyřešen austenitickou ocelí, která obsahuje v hmotnostní koncentrace od 0,005 do 0,045 % .uhlíku, od 16 do 26 % ohromu, od 8,00 do 25 % niklu, od 0,001 do 0,28 % křemíku, od 0,01 do 0,20 % manganu, od 0,0005 do 0,015 % fosforu, od 0,0005 do 0,014 % síry, od 0,0001 do 0,01 % kyslíku, od 0,001 do 0,14 % dusíku, od 0,001 do 0,2 % molybdenu, od 0,001 do 0,2 % mědi, od 0,0001 do 0,1 % vápníku, od 0,0001 do 0,01 % arsenu, antimonu a cínu, od 0,00001 do 0,005 % vizmutu, od 0,00001 do 0,01 % .selenu, od 0,00001 do 0,003 % boru a od 0,001 do . 0,005 % hořčíku, přičemž nepřevyšují součty hmotnostního množství křemíku a fosforu 0,3 %, síry a selenu 0,015 %, antimonu, arsenu, cínu a vizmutu 0,02 % a uhlíku a dusíku 0,15 %. Ocel podle vynálezu může dále obsahovat nejméně jeden karbidotvorný prvek εβ skupiny titan, niob, tantal, zirkon a vanad.The invention relates to the field of metal protection against corrosion and solves the problem of steel with increased resistance to selective types of corrosion. This problem was solved by austenitic steel, which contains in mass concentrations from 0.005 to 0.045% carbon, from 16 to 26% iron, from 8.00 to 25% nickel, from 0.001 to 0.28% silicon, from 0.01 to 0.20% manganese, from 0.0005 to 0.015% phosphorus, from 0.0005 to 0.014% sulfur, from 0.0001 to 0.01% oxygen, from 0.001 to 0.14% nitrogen, from 0.001 to 0.2% molybdenum, from 0.001 to 0.2% copper, from 0.0001 to 0.1% calcium, from 0.0001 to 0.01% arsenic, antimony and tin, from 0.00001 to 0.005% bismuth, from 0.00001 to 0.01% selenium, from 0.00001 to 0.003% boron and from 0.001 to . 0.005% magnesium, with the sums of the mass amounts of silicon and phosphorus not exceeding 0.3%, sulfur and selenium 0.015%, antimony, arsenic, tin and bismuth 0.02% and carbon and nitrogen 0.15%. The steel according to the invention may further contain at least one carbide-forming element of the β group titanium, niobium, tantalum, zirconium and vanadium.

Description

(54)(54)

Austenitická ocel se zvýšenou odolností proti selektivním druhům korozeAustenitic steel with increased resistance to selective corrosion

210 571210,571

Vynález se týká oceli se zvýšenou odolností proti selektivním druhům koroze, zejména mezikrystalové korozi a koroznímu praskání, vhodné též pro zhotovování svarů a návarů.The invention relates to steel with increased resistance to selective types of corrosion, in particular intergranular corrosion and corrosion cracking, also suitable for making welds and hardfacings.

Tato ocel je určena pro takové zpracování a použití, při kterých jsou kladeny zvýšené požadavky na tepelné ovlivnění a mechanické i korozní namáhání v prostředcích vyvolávajících mezikrystalovou korozi a mezikrystalové korozní praskání, korozní praskání za přítomnosti chloridů a jiné selektivní druhy koroze.This steel is intended for processing and use in which increased requirements are placed on thermal effects and mechanical and corrosion stress in media causing intergranular corrosion and intergranular corrosion cracking, corrosion cracking in the presence of chlorides and other selective types of corrosion.

Známé, běžně vyráběné, svařované nebo navařované austenitické nízkouhlíkové nebo stabilizované oceli vykazují při předepsaném obsahu stabilizačních prvků ve vztahu k obsahu uhlíku popř. dusíku nebo při hmotnostním obsahu uhlíku maximálně 0,03 % dobrou odolnost proti mezikrystalové korozi. /Složení těchto ocelí je uvedeno např. v Handbook of Stainleas Steels, N,.Y. 1977/.Known, commonly produced, welded or surfacing austenitic low-carbon or stabilized steels exhibit good resistance to intergranular corrosion at the prescribed content of stabilizing elements in relation to the carbon or nitrogen content or at a carbon content by weight of maximum 0.03%. /The composition of these steels is given, for example, in the Handbook of Stainless Steels, N,.Y. 1977/.

Jsou-li však tyto oceli vystaveny delší dobu teplotám v rozmezí 350 - 900 °C, objeví se u nich citlivost k mezikrystalové korozi popř. k mezikrystalovému koroznímu praskání v důsledku precipitace karbidů chrómu. K mezikrystalové povaze napadení může u nich dojít i v důsledku segregace některých nečistot na hranicích zrn. Tyto oceli, svary a návary obsahující poměrně vysoké množství nečistot - fosforu, síry, kyslíku, antimonu, arsenu, olova a j. - podléhají také snadno koroznímu praskání, bodové a štěrbinové korozi. Svary stabilizovaných ocelí jsou navíc náchylné v přehřátých oblastech k tzv. nožové korozi. Vyšší obsahy nečistot - fosforu, síry, a j. stejně jako niob v ocelích stabilizovaných niobem s běžnými obsahy uhlíku zvyšují sklon k tvorbě trhlin za tepla.However, if these steels are exposed to temperatures in the range of 350 - 900 °C for a longer period of time, they become sensitive to intergranular corrosion or intergranular corrosion cracking due to the precipitation of chromium carbides. The intergranular nature of the attack can also occur due to the segregation of some impurities at the grain boundaries. These steels, welds and weld deposits containing relatively high amounts of impurities - phosphorus, sulfur, oxygen, antimony, arsenic, lead, etc. - are also easily subject to corrosion cracking, pitting and crevice corrosion. Welds of stabilized steels are also susceptible to so-called knife corrosion in overheated areas. Higher contents of impurities - phosphorus, sulfur, etc., as well as niobium in niobium-stabilized steels with normal carbon contents, increase the tendency to form hot cracks.

Tyto nedostatky do značné míry odstraňuje austenitická ocel se zvýšenou odolností proti selektivním druhům koroze, vhodná též pro zhotovování svarů a návarů, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ocel obsahuje v hmotnostní koncentraci od 0,005 do 0,45 % uhlíku, od 16,00 do 26,00 % chrómu, od 8,00 do 25,00 % niklu, od 0,001 do 0,28 % křemíku, od 0,01 do 0,20 % manganu^ od 0,0005 do 0,015 % fosforu, od 0,0005 do 0,014 % síry, od 0,0001 do 0,01 % kyslíku, od 0,001 do 0,14 % dusíku, od 0,001 do 0,2 % molybdenu, od 0,001 do 0,2 % mědi, od 0,0001 do 0,1 % vápníku, od 0,0001 do 0,01 % arsenu, od Q,00Q1 do 0,01 % antimonu, od 0,0001 do 0,01 % cínu, od 0,00001 do 0,005 % vizmutu, od 0,00001 do 0,01 % selenu, od 0,00001 do 0,003 % boru, od 0,001 do 0,005 % hořčíku, přičemž nepřevyšují součty množství křemínku a fosforu 0,3 %, síry a selenu 0,015 %, antimonu, arsenu, cínu a vizmutu 0,02 % a uhlíku a dusíku 0,15 %. Při zvýšených požadavcích na strukturní stabilitu a odolnost proti mezikrystalové korozi a koroznímu praskání se k základnímu složení přidá dále nejméně jeden karbidotvorný prvek ze skupiny titan, niob^ tantal, zirkon, vanad v takovém množství, že poměr hmotnostního množství v oceli obsaženého uhlíku je rovný nejméně dvojnásobku a nejvýše čtyřnásobku stechiometrického poměru karbidotvorného prvku k uhlíku v karbidu tohoto kovu, a hliník v takovém množství, že poměr hmotnostního množství hliníku k hmotnostnímu množství v oceli obsaženého dusíku je roven nejméně jednonásobku a nejvýše trojnásobku stechiometrického poměru hliníku k dusíku v nitridu tohoto kovu, přičemž celkový obsah dusíku nepřekračuje hmotnostní množství 0,05 %. Nejvyšší hmotnostní obsah niobu, s ohledem na jeho vliv na zvyšování sklonu k tvorThese shortcomings are largely eliminated by austenitic steel with increased resistance to selective types of corrosion, also suitable for making welds and hardfacing, according to the invention, the essence of which lies in the fact that the steel contains in mass concentration from 0.005 to 0.45% carbon, from 16.00 to 26.00% chromium, from 8.00 to 25.00% nickel, from 0.001 to 0.28% silicon, from 0.01 to 0.20% manganese^ from 0.0005 to 0.015% phosphorus, from 0.0005 to 0.014% sulfur, from 0.0001 to 0.01% oxygen, from 0.001 to 0.14% nitrogen, from 0.001 to 0.2% molybdenum, from 0.001 to 0.2 % copper, from 0.0001 to 0.1 % calcium, from 0.0001 to 0.01 % arsenic, from Q.00Q1 to 0.01 % antimony, from 0.0001 to 0.01 % tin, from 0.00001 to 0.005 % bismuth, from 0.00001 to 0.01 % selenium, from 0.00001 to 0.003 % boron, from 0.001 to 0.005 % magnesium, while the sum of the amounts of silica and phosphorus does not exceed 0.3 %, sulfur and selenium 0.015 %, antimony, arsenic, tin and bismuth 0.02 % and carbon and nitrogen 0.15 %. With increased requirements for structural stability and resistance to intergranular corrosion and corrosion cracking, at least one carbide-forming element from the group of titanium, niobium, tantalum, zirconium, vanadium is added to the basic composition in such an amount that the ratio of the mass of carbon contained in the steel is equal to at least twice and at most four times the stoichiometric ratio of the carbide-forming element to carbon in the carbide of this metal, and aluminum in such an amount that the ratio of the mass of aluminum to the mass of nitrogen contained in the steel is equal to at least once and at most three times the stoichiometric ratio of aluminum to nitrogen in the nitride of this metal, while the total nitrogen content does not exceed 0.05% by weight. The highest mass content of niobium, with regard to its effect on increasing the tendency to form

210 S71 bě trhlin za tepla , se omezuje na 0,45 %.210 S71 hot cracking is limited to 0.45%.

Austenitické oceli podle vynálezu a z nich zhotovené svary a návary se vyznačují zvýšenou odolností proti různým selektivním druhům koroze zejména i v tepelně vysoce namáhaných prostředích a v prostředích vyvolávajících mezikrystalovou korozi a korozní praskání, jako je např. prostředí chloridové.Austenitic steels according to the invention and welds and deposits made from them are characterized by increased resistance to various selective types of corrosion, especially in thermally highly stressed environments and in environments causing intergranular corrosion and corrosion cracking, such as chloride environments.

Vynález je dále blíže objasněn na příkladech složení oceli, která je jeho předmětem. Snížení množství doprovodných prvků se dosahuje výběrem vhodných předslitin, meta lurgických a technologických postupů. Obsahy uhlíku, chrómu a niklu jsou voleny ve vztahu k uvažovanému koroznímu namáhání.The invention is further explained in more detail by examples of the composition of the steel, which is its subject. The reduction of the amount of accompanying elements is achieved by selecting suitable master alloys, metallurgical and technological procedures. The contents of carbon, chromium and nickel are selected in relation to the considered corrosion stress.

Příklad 1Example 1

Ocel ve hmotnostním složení :Steel by weight composition:

uhlíku manganu křemíku chrómu niklu fosforu síry molybdenu kyslíku dusíku mědi vápníku arsenu antimonu cínu vizmutu selenu hořčíku borucarbon manganese silicon chromium nickel phosphorus sulfur molybdenum oxygen nitrogen copper calcium arsenic antimony tin bismuth selenium magnesium boron

ŽelezaIrons

0,019 % 0,15 % 0,1 %0.019% 0.15% 0.1%

18,7 %18.7%

11,4 % 0,005 % 0,006 % 0,01 % 0,007 % 0,019 % 0,01 % 0,005 % 0,004 % 0,006 % 0,005 % 0,0005 % 0,0005 % 0,0009 % 0,001 % do 100 % má vysokou odolnost v oxidačních podmínkách i při přechodu do transpasivity. Tepelně ovlivněné oblasti svarových spojů nejsou náchylné k mezikrystalové a nožové korozi. Náchylnost k bodové korozi a koroznímu praskání je o více než 2 řády menší než u dosud známých ocelí s 18 % chrómu a 10 % niklu.11.4% 0.005% 0.006% 0.01% 0.007% 0.019% 0.01% 0.005% 0.004% 0.006% 0.005% 0.0005% 0.0005% 0.0009% 0.001% up to 100% has high resistance in oxidizing conditions even when transitioning to transpassivity. Heat-affected areas of weld joints are not susceptible to intergranular and crevice corrosion. Susceptibility to pitting corrosion and stress corrosion cracking is more than 2 orders of magnitude lower than in previously known steels with 18% chromium and 10% nickel.

210 571210,571

Příklad 2Example 2

Ocel ve hmotnostním složení :Steel by weight composition:

uhlíku carbon 0,03 % 0.03% manganu manganese 0,18 % 0.18% křemíku silicon 0,09 % 0.09% ohromu awesome 21,9 % 21.9% niklu nickel 24,5 % 24.5% fosforu phosphorus 0,01 % 0.01% síry sulfur 0,004 % 0.004% molybdenu molybdenum 0,012 % 0.012% kyslíku oxygen 0,006 % 0.006% dusíku nitrogen 0,006 % 0.006% mědi copper 0,009 % 0.009% vápníku calcium 0,007 % 0.007% arsenu arsenic 0,004 % 0.004% antimonu antimony 0,008 % 0.008% cínu tin 0,004 % 0.004% vizmutu bismuth 0,0004 % 0.0004% selenu selenium 0,0009 % 0.0009% hořčíku magnesium 0,0004 % 0.0004% boru boron 0,002 % 0.002% železo iron do 100 % up to 100%

je vysoce odolné v kyselině dusičné za oxidačních podmínek, proti koroznímu praskéní ve vodách za vysokých parametrů, v chloridech, proti bodové a štěrbinové korozi, svary jsou odolné proti mezikrystalové a nožové korozi.It is highly resistant to nitric acid under oxidizing conditions, to corrosion cracking in waters with high parameters, to chlorides, to pitting and crevice corrosion, and welds are resistant to intergranular and crevice corrosion.

Příklad 3 Example 3 Návar Welding o hmotnostním složení': about the mass composition': uhlíku carbon 0,017 % 0.017% manganu manganese 0,18 % 0.18% křemíku silicon 0,1 % 0.1% chrómu chrome 19,8 % 19.8% niklu nickel 14,9 % 14.9% fosforu phosphorus 0,006 % 0.006% síry sulfur 0,004 % 0.004% molybdenu molybdenum 0,009 % 0.009% kyslíku oxygen 0,005 % 0.005% dusíku nitrogen 0,028 % 0.028% mědi copper 0,01 % 0.01% vápníku calcium 0,009 % 0.009% arsenu arsenic 0,008 % 0.008%

210 571 antimonu cínu vizmutu selenu hořčíku boru210 571 antimony tin bismuth selenium magnesium boron

0,004 % 0,005 % 0,0007 % 0,0005 % 0,0005 % 0,002 % niobu0.004% 0.005% 0.0007% 0.0005% 0.0005% 0.002% Niobium

0,4 % hliníku železe0.4% aluminum iron

0,12 % do 100 % je odolný proti mezikrystalové korozi, omezeně citlivý ke koroznímu praskání a bodové korozi, bez trhlin a praskavosti za tepla.0.12% to 100% is resistant to intergranular corrosion, limited sensitivity to stress corrosion cracking and pitting corrosion, free from cracks and hot cracking.

Oceli, svary a návary podle vynálezu mohou být využity zejména v chemickém průmyslu a energetice všude tam, kde jsou kladeny zvýšené požadavky na odolnost proti korozi celkové a všem selektivním druhům korozního napadení a na spolehlivost a bezpečnost provozu i dloihodobou živostnost zařízení. Vynález zaručuje i vazbu uhlíku a dusíku v ocelích, svarech a návarech na karbidy a nitridy, především pak při relativně nízkých obsazích uhlíku.Steels, welds and weld deposits according to the invention can be used especially in the chemical industry and energy wherever increased requirements are placed on resistance to corrosion, both general and all selective types of corrosion attack, and on reliability and safety of operation, as well as long-term service life of the equipment. The invention also guarantees the binding of carbon and nitrogen in steels, welds and weld deposits to carbides and nitrides, especially at relatively low carbon contents.

Claims

P rEcTION VI N OLE z

1. Austenitic steel with increased resistance to selective types of corrosion, also suitable for welding and depositing, characterized in that it contains in a concentration by weight from 0.005 to 0.045% carbon, from 16.00 to 26.00% chromium, from 8, 00 to 25.00% nickel, from 0.001 to 0.28% silicon, from 0.01 to 0.20% manganese, from 0.0005 to 0.015% phosphorus, from 0.0005 to 0.014% sulfur, from 0.0001 to 0.01% oxygen, from 0.001 to 0.14% nitrogen, from 0.001 to 0.2% molybdenum, from 0.001 to 0.2% copper, from 0.0001 to 0.1% calcium, from 0.0001 to 0.01% arsenic, from 0.0001 to 0.01% antimony, from 0.0001 to 0.01% tin, from 0.00001 to 0.005% bismuth, from 0.00001 to 0.01% selenium, from 0.00001 to 0.003% of boron, from 0.001 to 0.005% of magnesium, not exceeding 0.3% by weight of silicon and phosphorus, 0.015% of sulfur and selenium, 0.02% of antimony, arsenic, tin and bismuth and 0 , 15% ·

2. The austenitic steel of claim 1, further comprising at least one carbide forming element selected from the group consisting of titanium, niobium, tantalum, zirconium and vanadium in an amount such that the ratio by weight of these elements to the amount of carbon in the carbon is at least twice; not more than four times the stoichiometric ratio of carbide-forming element to carbon in the carbide of the metal, and aluminum in such a quantity that the ratio by weight of aluminum to the amount of nitrogen contained in the steel is at least one to three times the stoichiometric ratio of aluminum to nitrogen the nitrogen content of the steel does not exceed 0.05% by weight.