CS216220B2

CS216220B2 - Ferritic non-corrosive steel

Info

Publication number: CS216220B2
Application number: CS805325A
Authority: CS
Inventors: Thomas J Nichol; Thomas H Mccunn
Original assignee: Allegheny Ludlum Steel
Priority date: 1980-01-03
Filing date: 1980-07-30
Publication date: 1982-10-29
Also published as: MX6668E; FR2473069A1; NO154585C; PL124421B1; NO800713L; GB2066848B; SU1258328A3; BR8001876A; ES492375A0; NO154585B; SE8001869L; ES8105040A1; KR850000995B1; PL226698A1; KR830002901A; IT8048299A0; NL8001739A; ATA255980A; AU5641880A; DE3012957A1

Description

Vynález se týká feritické nerezavějící oceli, vyznačující se vyšší trhlinovou a mezikrystalovou korozí. Ocel obsahuje v podstatě v procentech hmotnosti nejvýše 0,08 uhlíku, nejvýše 0,06 dusíku, od 25 do 35 chrómu, od 3,6 do 5,6 molybdenu, nejvýš 2 manganu, nejvýš 2 niklu, nejvýš 2 křemíku, nejvýš 0,5 hliníku, nejvýš 2 skupiny prvků, sestávající z titanu, zirkonia a niobu, rovnovážným činitelem je v podstatě železo. Úhrn uhlíku a dusíku je více než 0,027 procent. Titan, zirkonium, niob odpovídají rovnici: procento titanu—Ti/6 + procento zirkonia— —Zr/7 + procento niobu—Nb/8 = procento uhlíku + procento dusíku—N.

Vynález . se týká feritické nerezavějící oceli.

Jsou známé feritické nerezavějící oceli s vyšší odolností proti korozi v trhlinách a mezikrystalové korozi.

Tyto známé oceli, obsahují v hmotnostní koncentraci 29 % chrómu a 4 % molybdenu. Mají též maximální obsah ' uhlíku a dusíku 250 ppm. Odolnost uhlíku a dusíku proti korozi oceli je omezena, jelikož se zhoršuje zvyšováním jejich obsahu v oceli.

Nevýhoda nízké potřeby uhlíku a dusíku u těchto slitin spočívá v tom, že tyto slitiny vyžadují nákladnější tavící procesy, jako například tavení ve vakuové indukční - peci.

Vynálezem se opatřuje slitina, jejíž vlastnosti je možno srovnat s vlastnostmi uvedených slitin, aniž by k jejich roztavení bylo třeba shora zmíněných nákladných tavících procesů. Slitinu podle vynálezu je možno tavit a zušlechťovat použitím argonokyslíkové dekarbontzace.

Podstata feritické nerezavějící oceli podle vynálezu spočívá v tom, že sestává v podstatě z procent hmotnosti od 0,005 do 0,08 uhlíku, od 0,01 do 0,06 dusíku, od 25 do 35 chrómu, od 3,6 do 5,6 molybdenu, od 0,001 do 2 manganu, od 0,001 do 2 niklu, od 0,001 do 2 křemíku, od 0,001 do 0,5 hliníku, od 0,001 do 2 prvků skupiny obsahující titan, zirkonium a niob, přičemž základním prvkem je v podstatě železo a obsah titanu, zirkonia a niobu odpovídá rovnici: procentotitanu—Ti/6 + procento zirkonla—Zn/7 + + procento niobu—Nb/8 g procento uhlíku—C + procento dusíku—N, přičemž úhrn uhlíku a dusíku je větší než 0,0275 procenta. S podstatou vynálezu souvisí, že úhrn uhlíku a dusíku ve feritické nerezavějící oceli je vyšší než 0,03 procent hmotnosti koncentrace, a že obsahuje v hmotnostní koncentraci od 0,001 do 1 procenta prvku -skupiny sestávající z titanu, zirkonia a niobu podle rovnice: procento titanu — Ti/6 + procento zirkonia — Zr/7 + procento niobu — Nb/8 — 1 + až 4 / procento uhlíku — C -j- - pro cento dusíku — N/. Feritická nerezavějící ocel podle vynálezu dále obsahuje v hmotnostní koncentraci od 0,15 do 2 procent titanu a od 0,15 do 2 procent niobu. Podstata feritické nerezavějící oceli podle vynálezu spočívá též v tom, že obsahuje v hmotnostní koncentraci od 0,005 do 0,08 procent uhlíku, od 0,01 do 0,06 procent dusíku, od 28,5 do 30,5- procent chrómu, od 3,76 do 4,75 procent molybdenu a od 0,001 do 1 procenta prvků skupiny sestávající z titanu, zirkonia a niobu podle rovnice: procento titanu — — Ti/6 + procento zirkonia — Zr/7 - + procento niobu — Nb/8 = 1 až - 4 (procento uhlíku -f- procento dusíku], přičemž úhrn uhlíku a dusíku je větší než 0,03 procenta.

Výhoda feritické - nerezavějící oceli podle vynálezu spočívá v její odolnosti proti trhlinám a proti mezikrystaloné korozi, zejména v prostředí obsahující chloridy. Odolnost oceli -podle vynálezu proti korozi podporují titanium, zirkonium a niob, nikl zvyšuje její houževnatost a svařitelnost, vysoký obsah uhlíku umožňuje- - méně nákladné tavící procesy.

Feritická ocel podle vynálezu je zvláště vhodná jako svařovaný materiál, jehož tloušťka není větší než 1,8 mm, obvykle nikoliv větší než 1,27 mm a zvláště jako svařované potrubí kondenzátoru, pohybující se obvykle od 0,66 mm do 0,9 mm.

Ingoty od patnácti zkušebních vsázek (zkušební vsázky - A až 0 byly ohřátý na 1120 stupňů Celsia a rozválcovány za horka do pásů o tloušťce 3,175 milimetrů, žíhány při teplotách 1065 ^QC nebo 1120 °C, za studená byly dále válcovány -na pásy od 1,575 mm do 1,б51 mm a žíhány při teplotách 1065 °C nebo 1120 °C. Vzorky byly postupně hodnoceny z hlediska odolnosti proti korozi v trhlinách. - Jiné vzorky byly svařeny ve wolframovém inertním - plynu a vyhodnoceny na odolnost proti korozi - v trhlinách a mezikrystalovou korozi. Chemie zkušebních vsázek je- uvedena níže v tabulce I.

Složení v procentech hmotnosti

TABULKA I

Zkušební vsázka obsahuje uhlík-C, dusík-N, chrom-Cr, molybden-Mo, manganMn, nikl-Ni, křemík-Si, hliník-Al, titan-Ti, niob-Nb, železo-Fe.

...... TABULKA I

Složení v procentech hmotnosti

Zkušební vsázka	c	N	Cr	Mo	Mn	Ni	Si	AI Ti	Nb Fe
A	0,042	0,022	29,09	4,00	0,24	0,31	0,34	0,039	0,31	—	zákl.	prvek
B	0,064	0,022	28,98	4,01	0,24	0,29	0,34	0,050	0,34	—	zákl.	prvek
C	0,020	0,021	29,08	4,00	0,24	0,29	0,33	0,023	0,26	—	zákl.	prvek
D	0,037	0,019	29,05	4,02	0,24	0,29	0,34	0,053	0,40	—	zákl.	prvek
E	0,039	0,014	28,88	4,02	0,24	0,30	0,33	0,055	0,61	—	zákl.	prvek
F	0,064	0,013	28,91	4,01	0,24	0,29	0,32	0,055	0,66	—	zákl.	prvek
G	0,015	0,015	29,10	4,02	0,35	0,41	0,38	0,010	—	0,38	zákl.	prvek
H	0,030	0,016	29,10	4,04	0,36	0,45	0,40	0,014	—	0,53	zákl.	prvek
I	0,029	0,019	28,92	4,04	0,35	0,54	0,39	0,016	0,20	0,39	zákl.	prvek
J	0,030	0,025	28,96	4,20	0,34	0,45	0,36	0,029	0,50	—	zákl.	prvek
K	0,030	0,026	29,05	4,18	0,34	0,46	0,37	0,029	0,20	0,32	zákl.	prvek
L	0,031	0,025	28,96	4,06	0,36	0,45	0,29	0,027	0,09	0,45	zákl.	prvek
M	0,034	0,027	28,95	4,20	0,43	0,46	0,37	0,040	0,19	0,41	zákl.	prvek
N	0,035	0,026	28,75	4,20	0,40	0,47	0,45	0,025	0,20	0,42	zákl.	prvek
0	0,032	0,024	29,52	4,10	0,37	0,51	0,28	0,030	0,31	0,44	zákl. prvek

Další údaje jsou uvedeny v tabulce II·.

TABULKA II

Zkušební vsázka °/o C + % N % Ti/6 + % Zr/7 + % Nb/8

A	0,064	0,052
B	0,086	0,057
C	0,041	0,043
D	0,056	0,067
E	0,053	0,102
F	0,077	0,110
G	0,030	0,048
H	0,046	0,066
I	0,048	0,082
J	0,055	0,083
K	0,056	0,073
L	0,056	0,071
M	0,061	0,083
N	0,061	0,086
O	0,056	0,107

toku chloridu železitého po dobu 72 hodin. Zkouška byla provedena při teplotě od 32 °C do 50 °C. Trhliny byly tvořeny používáním polytetrafluoropolyetylénových bloků na okrajích -a na povrchu vpředu a vzadu, přidržovaných v žádoucí vzájemné poloze dvojicemi pryžových pásů spojovaných při teplotě 33 °C v podélném i v příčném směru.

Výsledky hodnocení jsou uvedeny v tabulce III.

Je třeba - mít na zřeteli, - že . zkušební položky A, - B nespadají do rámce vynálezu, ježto nevyhovují rovnici:

procento titanu-Ti/6 + procento zirkonia-Zr/ /7 + procento niobu-Nb/8 1 procento uhlíku-C + procento dusíku-N.

Odolnost proti korozi v trhlinách byla vyhodnocena ponořením 25,4 mm krát 30,8 mm dolního povrchu vzorků do 10 procent roz216220

Trhlinová zkouška -koroze s desetiprocentním -'chloridem · železnatým

Ztráta hmotnosti v gramech

Zkušební vsázka základní kov 50 °C při svařování 32 °C při svařování 50 °C

TABULKA III

A	0,0	0,0	0,4195
B	0,8519	0,0198	0,5783
C	0,0	0,0001	0,0004
D	0,0	—	0,0
E	0,0	0,0	0,0
F	0,0	0,0001	0,0
G	—	—	0,0
H	—		—
I			0,0
J	—	. —	0,0003
K	—	—	0,0
L	------	—	0,0
M	—	—	0,0
N	—	—	0,0
O	—	' —	0,0013

Z tabulky III vyplývá, že odolnost proti korozi v trhlinách zkušebních vsádek C až G a I až O je vyšší než u zkušebních vsádek A, B. Ztráta základního kovu u -zkušební vsázky je 0,8519 g. Ztráta svařovaného kovu ze zkušebních vsádek A, B je 0,4195 a 0,5783 gramu.

Je třeba zdůraznit, že zkušební vsádky A, B nespadají do rámce vynálezu, nýbrž toliko vsádky C až G a I až O.

Odolnost proti mezikrystalové korozi byla vyhodnocována ponořením 25,4 mm x 50,8 milimetru dolního povrchu vzorku do vařícího síranu měďnatého — 50orocentního roztoku kyseliny sírové po dobu 120 hodin. Obvyklým měřítkem ztráty při provedení této zkoušky je koroze rovnající se 0,6 mm za rok, to jest 0,05 mm za měsíc a důkladné mikroskopické vyšetření. Tato zkouška se doporučuje pro stabilizované, vysoce chromové feritické nerezavějící oceli.

Výsledky vyhodnocení jsou uvedeny níže v tabulce IV.

TABULKA IV

Zkouška koroze v síranu měďnatém — 50% kyselina sírová

Rychlost koroze — při svařování

Zkušební vsázka	mm/rok	mm/měsíc	mikroskopické vyšetření
A	0,2085	0,1737	—
B	3,5924	0,29936	—
C	0,1731	0,01443	—
D	0,2524	0,02103	—
E	0,1420	0,01184	—
F	0,2786	0,02322	—
G	0,1463	0,01219	NA
H	—	—.	—
I	0,1597	0,01331	NA
J	0,1679	0,01399	NA
K	0,1420	0,01184	NA
L	0,1332	0,01110	NA
M	0,1469	0,01224	NA
N	0,1341	0,01118	NA
O	0,1612	0,01344	NA

21622tí „NA“ znamená, že nebylo zjištěno nijaké mezikrystalové porušení nebo uvolnění krystalů.

Z tabulky IV vyplývá, že selhala pouze zkouška u zkušební vsázky B. U zkušební vsáízky В byla rychlost koroze 3,5924 mm za rok. Je to však, jak bylo již uvedeno, jedna ze dvou zkušebních vsázek, které nespadají do rámce vynálezu. Druhou takovou zkušební vsázkou je A. Zkušební vsázka В je však vzdálenější předmětu vynálezu, zatímco zkušební vsázka A má nižší poměr titanu к uhlíku a dusíku.

Houževnatost byla vyhodnocena zjištěním přechodové teploty, při níž se používalo vzorků s příčnými Charpyho klínovými vruby (vzorky 3,175 x 10,008 mm) pro materiál válcovaný za horka a žíhaný, pro materiál válcovaný a žíhaný za studená (vzorky 1,575 až 1,651 X 10,008 mm). Přechodová teplota se zakládala na 50· % houževnatého a 50 procentech křehkého lomu. Přechodová teplota pro vzorky válcované za horka a pro vzorky válcované za studená je uvedena v tabulce V.

TABULKA V

	Přechodová teplota ve stupních Celsia
Zkušební vsázka	při svařování Válcovaná za horka a žíhaná

A	—3,9	73,9
В	+15,6	85,0
C	+26,7	68,3
D	46,1	85,0
E	118,3	90,6
F	104,4	87,8
G	—37,2	35,0
H	—	48,9
I	35,0	71,1
J	43,3	54,4
К	15,6	48,9
L	32,2	43,3
M	40,6	57,2
N	68,3	60,0
O	54,4	98,9

1. Pás byl žíhán před svařováním při teplotě 1121 °C — chlazení vzduchem.

2. Pás byl žíhán před svařováním při teplotě 1065 °C — chlazení vodou.

3. Žíháno při 1121 °C — chlazení vodou, příčná zkouška.

4. Žíháno při teplotě 1065 °C — chlazení vodou, příčná zkouška.

Přechodové teploty naznačují, že ocel podle vynálezu je možno válcovat za studená, tvářit a svařovat, ačkoli jisté předehřátí může být v jistých případech žádoucí. Vzor ky obsahující niob mají nižší přechodovou teplotu než vzorky obsahující titan. Vzorky obsahující titan a niob mají přechodovou teplotu mezi vzorky obsahujícími niob a titan.

Nové principy podle vynálezu, jak byly shora popsány, ve spojení se specifickými příklady, připouštějí rozmanité jiné modifikace a aplikace. Z toho vyplývá, aby formulace připojené definice předmětu vynálezu nebyla omezována na uvedené specifické příklady, jak byly shora popsány.

Claims

РЙЕОМЁТ VYNALEZU

1. Feritická nerezavějící ocel, vyznačující se tím, že sestává v podstatě z procent hmotnosti od 0,005 do 0,08 uhlíku, od 0,010 do 0,06 dusíku, od 25 do 35 chrómu, od 3,6 do

5,6 molybdenu, od 0,001 do 2 manganu, od 0,001 do 2 niklu, od 0,001 do 2 křemíku, od 0,001 do 0,5 hliníku, od 0,001 do 2 % prvků skupiny obsahující titan, zirkonium a niob, přičemž základním prvkem je v podstatě železo a obsah titanu, zirkonia a niobu odpovídá rovnici procento titanu-Ti/6 4- procento zlrkonia-Zr/7 + procento niobu-Nb/8 procento uhiíku-C 4- procento dusíku-N, přičemž úhrn uhlíku a dusíku je větší než 0,0275 procenta.
2. Feritická nerezavějící ocel podle bodu 1 vyznačující se tím, že úhrn uhlíku a dusíku je vyšší než 0,03 procent hmotnostní koncentrace.
3. Feritická nerezavějící ocel podle bodu 1 vyznačující se tím, že obsahuje v hmotnostní koncentraci od 0,001 do 1 % prvku skupiny sestávající z titanu, zirkonia a niobu podle rovnice: procento titanu-Ti/6 4- procento zirkoma-Zr/7 + procento niobu-Nb/ /8 = 14- až 4 (procento uhlíku-C 4- procento dusíku-N).
4. Feritická nerezavějící ocel podle bodu 1 vyznačující se tím, že obsahuje v hmot216220 nostní koncentraci od 0,15 do 2 procent titanu.
5. Feritická nerezavějící ocel podle bodu 4 vyznačující se tím, že obsahuje v hmotnostní koncentraci od 0,15 do 2 procent niobu.
6. Feritická nerezavějící ocel podle bodu 1 vyznačující se tím, že obsahuje v hmotnostní koncentraci od 0,005 do 0,08 procent uhlíku, od 0,01 do 0,06 procent dusíku, od

28,5 do 30,5 procent chrómu, od 3,75 do 4,75 procent molybdenu a od 0,001 do 1 procenta prvků skupiny sestávající z titanu, zirkonia a niobu podle rovnice: procento titanu-Ti/6 + procento zirkonia-Zr/7 + procento niobu-Nb/8 = 1 až 4, procento uhlíku + procento dusíku, přičemž úhrn uhlíku a dusíku je větší než 0,03 procent.