NO301028B1 - Korrosjonsmotstandsdyktig, austenittisk, rustfritt stål samt dets anvendelse - Google Patents
Korrosjonsmotstandsdyktig, austenittisk, rustfritt stål samt dets anvendelse Download PDFInfo
- Publication number
- NO301028B1 NO301028B1 NO942362A NO942362A NO301028B1 NO 301028 B1 NO301028 B1 NO 301028B1 NO 942362 A NO942362 A NO 942362A NO 942362 A NO942362 A NO 942362A NO 301028 B1 NO301028 B1 NO 301028B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- nitrogen
- silicon
- manganese
- nickel
- chromium
- Prior art date
Links
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims description 41
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims description 41
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims description 12
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 116
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 67
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 45
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 43
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 35
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 33
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 30
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 28
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 19
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 13
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 10
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 40
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 37
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 35
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 35
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 15
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 3
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- -1 niobium carbides Chemical class 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000521 B alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001199 N alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 241000272534 Struthio camelus Species 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- ZLANVVMKMCTKMT-UHFFFAOYSA-N methanidylidynevanadium(1+) Chemical class [V+]#[C-] ZLANVVMKMCTKMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000001235 sensitizing effect Effects 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Pens And Brushes (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår ikke-magnetiske, austenittiske, rustfrie stål hvis sammensetning er balansert for å gi høy styrke i varmbearbeidet, smidd eller koldbearbeidet tilstand, med forbedret motstandsevne mot riving, god motstandsevne mot intergranulær belastningskorrosjonssprekking og god generell korrosjonsmotstandsevne.
Oppfinnelsen angår spesielt et korrosjonsdyktig, austenittisk stål med en 0, 2% bruddstyrke på minst 690 N/mm2 , en magnetisk permeabilitet på ikke over 1,004 ved 500 Oersted og en rivemotstandsevne opptil et belastningsnivå på minst 138 N/mm<2 >ved egengnidning.
Stålene er spesielt egnet for fremstilling av nedhull-stabilisatorer og borkraver som fremstilles derav.
Oppfinnelsen angår også anvendelsen av et slikt korrosjonsdyktig stål for fremstilling av borekraver.
I lys av de betydelige dybder hvortil de gjennomsnittlige oljefelt bores, har kravet for rørlegeringer endret seg drastisk i løpet av de senere år. Materialene må motstå større belastninger og det kreves høyere styrkenivåer. Dypere boring har medført bruken av sensitivt måleutstyr for å sikre at den riktige boreretning overholdes. Dette krever at legeringene er fullstendig ikke-magnetiske for å unngå enhver interferens med instrumentene. Ved disse større dybder utsettes stålet for meget aggresive klorid- og sulfidom-givelser som har medført legeringsmodifiseringer for å forbedre motstandsevnen mot korrosjonssprekking på grunn av belastning. Borekravene har gjengede forbindelser og må også ha rimelig god maskinbearbeidbarhet. Borekravelegeringer er kontinuerlig forbedret med henblikk på forskjellige egenskaper mens man har forsøkt å opprettholde den tidligere kombinasjon av egenskaper fordi tapet av en egenskap vil gjøre borkraven uakspeptabel for bruk i industrien.
Under boring må den totale lengde av borestrengen ned til borkronen trekkes under regelmessig for å sette inn ny borkrone for å erstatte de slitte. Hele røret og borekrave-skjøtene må skrus til og fra mange ganger under hele boreoperasjonen. Skjøtene utsettes for alvorlige belastninger som bidrar til riving og slitasje. Momentene på borestedet er i de fleste tilfeller meget store og forårsaker opprivings-skade ved forbindelsen. Når disse borekraver trekkes ut fra feltet etter en eller to anvendelser i hullet (kort bruk) må de gjennomgå en utstrakt reparasjon eller de skadede forbindelser må fjernes og nye bearbeides på avkortede kraver. Mange brukere benytter korte stykker av rivmotstands-dyktig beryllium-kopper for å minimalisere skjøtskaden. Imidlertid er dette alternativ meget kostbart. For å sikre at de relativt kostbare, gjengede borkraver kan benyttes mange ganger før de erstattes og for å minimalisere en hver stanstid som er nødvendig for tildanning og bryting av forbindelsene, må materialet være i stand til å motstå riving og slitasje.
Riving kan defineres som den tilstand der den friksjon som utvikles mellom to mot overflater som gnis mot hverandre resulterer i en lokal sveising på høye punkter på over-flatene. Når mer lokalisert sveising opptrer under fremstilling og løsning av skjøtene resulterer metall-metall-kontakten i en destruksjon av gjengene, noe som så krever ny bearbeiding.
Materialene som benyttes for borkraver er ikke modifisert vesentlig med henblikk på å forbedre motstandevnen mot slitasje og riving. Dette kan synes heller overraskende når man tar i betraktning at det har foregått en vesentlig leveringsutvikling i forbindelse med austenittiske, rustfrie stål for å forbedre disse egenskaper. Hovedforklaringene på mangelen på utviklingsarbeid på dette område, er innflytelsen av legeringsendringer på de andre egenskaper som var nødvendige for disse produkter.
Rivingsmotstandsevnen for austenittiske, rustfrie stål har gitt grunn til mange teorier. Patenter som US 3.912.503 har modifisert overflateoksydet og øket bearbeidingsherdehastig-heten med et typisk stål med en sammensetning på 1656 Cr, 856 Ni, 856 Mn, 4 56 Si, 0,08$ C, 0,1556 N og resten i det vesentlige jern. Denne legering med god rivemotstandsdyktighet ble også konstruert for å gi god korrosjonsmotstandsevne som en erstatning for rustfritt stål av type 304 (AISI). Nikkel i disse nivåer kan forringe motstandsevnen mot belastningskorrosjonssprekking.
US 3.663.215 angår hårde silicider av Mo, Ti, V eller W som er fint dispergert i matriksen for å forbedre slitasje og riving. Disse stål har 5-1256 Si, 10-2256 Cr, fra ca. 556 opp til ca. 1056 siliciddanner, 14-2556 Ni, opptil 0,1556 C, mindre enn 0,0556 N og resten jern. Imidlertid har disse stål ikke tilstrekkelig styrke for borekraver. De benytter også høye mengder av kostbare elementer som Ni, Mo og W.
US 4.146.412 har utmerket rivingsmotstandsevne og har en bred kjemisk sammensetning på 13-1956 Cr, 13-1956 Ni, opptil 4& Mn, 3.5 til 756 Si og opptil 0 , 1556 C, mindre enn 0 , 0456 N og resten i det vesentlige jern. Disse stål har også en god motstandsevne mot belastningskorrosjonssprekking og mot kloridom-givelser, men har ikke tilstrekkelig styrke for borekraver. Vanadium er begrenset til i restmengder på grunn av vanadiums sterke ferittdannende karakteristika og de økede omkostninger for å balansere legeringen med mer nikkel. Silicium og mangan ble antatt å redusere stablefeilenergien i atomorden-planene innen stålmatriksen. Under belastningsbetingelser fremmet den lavere stablefeilenergi-utviklingen av tallrike stablefeil som derved ga meget større belastningsherdehastig-heter i materialet. Silicium ble antatt hurtig å diffundere til punkter eller plan for belastning og derved å fremme den utmerkede rivingsmotstandsevne.
En standardkvalitet som anses å ha forbedret rivemotstandsdyktighet er den kromkvalitet som er kjent som AISI type 440C og som inneholder ca. 16-1856 Cr, maks. 156 Mn, maks. 156 Si. maks. 0 ,7556 Mo, ca. 0,95-1 ,2056 C og resten jern. Dette stål er varmeherdbart, men har dårlig korrosjonsmotstandsevne, det er magnetisk og har dårlig formbarhet.
Fra de tidligere gjennomførte arbeider er det klart at balansen mellom nivåene av krom, mangan, nikkel, karbon, nitrogen, silicium og andre elementer har variert betydelig.
Rivingsmotstandsevnen for austenittiske, rustfrie stål er hyppig forbedret ved tilsetning av silicium i mengder på opptil 556 eller mer. Imidlertid vil et nærmere studium av legeringsdiskusjonen for borekraveanvendelser vise at silicium er en meget sterk ferittdanner og at dette element karakteristisk er holdt på nivåer under 156. Den ønskede sammensetningsbalanse for å opprettholde en ikke magnetisk tilstand (en magnetisk permeabilitet under 1,02 og fortrinnsvis under 1,004) krever at en hver økning av siliciuminnholdet balanseres ved tilsetning av austenittstabiliserende elementer (karbon, mangan, nitrogen eller nikkel) og/eller en reduksjon av krom. Dette er ikke lett å gjøre fordi karbonet kontrolleres til et meget lavt nivå for å unngå intergranulær korrosjon. Mangan er en svak austenittdanner, men øker oppløselighetsgrensen i legeringen for nitrogen. Nitrogen er allerede ved det høyeste nivå som kan holdes i oppløsning. Nikkel er meget kostbart og holdes på det lavest mulige nivå som bevarer en lav stablefeilenergi og gir god motstandsevne mot belastningskorrosjonssprekking. Å redusere krominnholdet reduserer korrosjonsmotstandsevnen. Alle disse elementer balanseres for å gi de krevede nivåer av styrke, magnetisk permeabilitet, korrosjonsmotstandsevne og intergranulær korrosjonsmotstandsevne. Med alle disse krav har industrien ikke gjort mange forsøk på å endre den kjemiske balanse for å forbedre problemene i forbindelse med riving og slitasje i de gjengede skjøter.
Foreliggende oppfinnere kjenner kun to patenter som tar sikte på å løse problemet med riving og slitasje i borkroneleger-inger. Det ene er US 4.337.088 som beskriver at et hvilket som helst austenittisk, rustfritt stål med god motstandsevne mot riving (US 3.912.503) vil gi en god borkronelegering og foretok ingen endringer i sammensetningene i en eksisterende legering. Dette stål gir ikke det ønskede nivå av styrke som er nødvendig for disse anvendelser. Det andre austenittiske, rustfrie stål som ble utviklet med gode riveegenskaper for oljeboringsanvendelser er US 4.840.768. Dette patent angår en kostbar høynikkellegering (27-3256) med et høyt krom (24-2856), lavt nitrogen (maks. 0 , 01556 )- og lavt mangan (maks. 256 )-innhold. Stålet har 1,5 til 2 ,7556 silicium tilsatt for å forbedre motstandsevnen mot belastningskorrosjonssprekking, men det beskrives ingen forbindelse mellom siliciuminnholdet og rivingsmotstandsevne og det er ingen diskusjon med henblikk på hvilke trekk ved sammesetningsbalansen som gir den forbedrede rivingsmotstandsevne. Det er ingen lære som angår en legering med lavt nikkel-, høyt mangan- og høyt nitrogeninnhold med typiske krominnhold for disse anvendelser og foreslår heller ikke hvordan disse elementer kan balanseres .
Det foreligger således et behov i oljeboringsbransjen for et austenittisk, rustfritt stål som har høy styrke, lav magnetisk permeabilitet, god korrosjonsmotstandsevne, god motstandsevne mot intergranulær korrosjon og forbedret motstandsevne mot riving og slitasje. Stålene ifølge oppfinnelsen er godt egnet også for andre anvendelser.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer den sammensetningsbalanse innen kritiske områder for de vesentlige elementer krom, mangan, nikkel, karbon, nitrogen, vanadium og silicium i en jernlegering som utvikler en stållegering som er spesielt egnet for borkraver.
Det ikke-magnetiske, austenittiske stål vil i varmbearbeidet eller smidd tilstand ha en 0,256 bruddstyrke på minst 690 N/mm<2> (100 ksi) og karakteristisk over 760 N/mm<2> (100 ksi), en motstandsevne i minst 24 timer i ASTM A262E-testen for intergranulær korrosjon, en magnetisk permeabilitet på ikke mer enn 1,004 ved 500 oersteds og en motstandsevne mot riving opp til et belastningsnivå på minst 138 N/mm<2> (20 ksi) og fortrinnsvis minst 170 N/mm<2> (25 ksi) gnidd mot seg selv. Stålene karakteriseres fortrinnsvis ytterligere ved en prosentreduksjon i areal på minst 40$, en prosentforlengelse i 5 cm på minst 2556, en minimumhårdhet på 290 HBN og en minimum-styrke på minst 895 n/mm<2> (130 ksi). Stålene ifølge oppfinnelsen er funnet å gi en rivingsmotstandsevne opp til et belastningsnivå på minst 138 N/mm<2> (20 ksi), paret med andre prøvede legeringer.
I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse et korrosjonsmotstandsdyktig, austenittisk, rustfritt stål av den innledningsvis nevnte type og dette stål karakteriseres ved at det i vekt-56 i det vesentlige består av 0 , 0556 til 0,1056 karbon, 1656 til 2256 mangan, 12 , 556 til 1756 krom, 1,556 til 556 nikkel, 0 ,256 til 0 ,456 nitrogen, 0 ,256 til 0 ,756 vanadium og 2 til 4 56 silisium, samt
eventuelt 0-1 56 kopper, 0-156 molybden, 0-0,05 56 fosfor, 0-0,03 56 svovel samt
resten jern og uunngåelige urenheter.
Det er en gjenstand for oppfinnelsen å øke rivemotstandsevnen for austenittiske, rustfrie stål mens man opprettholder styrken, korrosjonsmotstandsevnen, motstanden mot intergranulær korrosjon samt den magnetiske permeabilitet som kreves for gjenstander som borekraver som brukes ved oljeboring.
Det er et trekk ved oppfinnelsen å forbedre rivemotstandsevnen for et austenittisk og rustfritt stål og øke siliciuminnholdet og allikevel å tilveiebringe en sammensetningsbalanse som opprettholder de andre krevede egenskaper for borekraver.
Det er en fordel ved oppfinnelsen at når de gjengede skjøter av borekraver som er tildannet fra stålet ifølge oppfinnelsen, fremstilles eller brekker under brudd, blir skaden på gjengene i borekravene som forårsakes på grunn av riving, drastisk redusert.
En ytterligere fordel ved oppfinnelsen er at sammensetningsbalansen for stålet ifølge oppfinnelsen oppnås uten behovet for store mengder nikkel som ellers vesentlig vil øke omkostningene. Ytterligere en fordel ved oppfinnelsen er at når sammensetningsbalansen for stålet ifølge oppfinnelsen settes opp kan materialet bearbeides og benyttes i borekraver med de ønskede kombinasjoner av egenskaper.
De fleste austenittiske, rustfrie stål som er utviklet for forbedret rivemotstandsevne er ikke konstruert for høystyrke-anvendelser som også krever at den magnetiske permeabilitet for gjenstandene som fremstilles fra stålet, er under kritiske kontroller som i borekraver.
Sammensetningen ifølge oppfinnelsen er balansert for å gi en stabil, austenittisk struktur med signifikant forbedret motstandsevne mot riving. Den austenittiske struktur opprettholdes under alle betingelser for fremstilling og bruk. Bruken av vanadium og en kontrollert kombinasjon av karbon og nikkel resulterer i forbedret motstandsevne mot intergranulært angrep og sensitisering mens man opprettholder en utmerket styrke og en ikke magnetisk struktur. Den ønskede kombinasjon av egenskaper for stålet ifølge oppfinnelsen oppnås ved tilsetning av 2 til 456 silicium, noe som gir en rivemotstandsevne som karakteristisk er minst 5056 forbedret i forholdet til tidligere borkravenivåer.
Barrer eller støpeblokker med en sammensetning ifølge oppfinnelsen kan oppvarmes til en temperatur over 1095°C og varmreduseres til smiing til den ønskede utvendige diameter som karakteristisk ligger i området opp til 0,3 m i diameter og til lengder fra 4,5 til over 9 m. Det smidde materiale trepaneres så til den ønskede borediameter. Borekraver kan også variere i egenskaper avhengig av diameter, bearbeiding og hvor egenskapene måles. Belastningskorrosjonssprekkingen reduseres hvis belastningen i borkronen som stammer fra bearbeidingen, minimaliseres.
Stålet ifølge oppfinnelsen består i vekt-56, idet vesentlige av mer enn 0,05$ og opptil 0. 10% karbon, mer enn 16% til 22% mangan, 12, 5% til 1756 krom, 0,256 til 0 , 456 nitrogen, 1 , 556 til 556 nikkel, 0,256 til 0,756 vanadium, maks. 156 kopper, maks. 156 molybden, 256 til 456 silikon, maks. 0 , 0556 fosfor, maks. 0,0356 svovel og resten i det vesentlige jern med mindre mengder uunngåelige urenheter som ikke ugunstig påvirker egenskapene. En mer foretrukken sammensetning består iu vekt-56 i det vesentlige av 0 ,0656 til 0 , 1056 karbon, mer enn 1856 til 2156 mangan, 14 , 556 til 16 , 556 krom, 0, 22% til 0 ,456 nitrogen, 256 til 4 ,656 nikkel, 0,256 til 0 ,656 vanadium, opp til 156 kopper, 0 , 556 molybden, 2 , 556 til 3 , 556 silicium, maks. 0 ,0556 fosfor, maks. 0 . 0356 svovel og resten i det vesentlige jern med mindre mengder uunngåelige urenheter som ikke ugunstig påvirker egenskapene.
Karbonet kreves på grunn av sin funksjon som sterk austenittdanner og sitt bidrag til styrken. For også å oppnå god motstandsevne mot intergranulær korrosjon må karbonnivået balanseres for å unngå for store mengder korngrensekarbider. mens karbon i mange austenittiske, rustfrie stål vanligvis holdes under 0,0356 for utmerket motstandsevne mot intergranulært angrep, gir de herværende karbonnivåer over 0,0556 til 0 ,1056 og fortrinnsvis 0,0656 til 0 , 1056 en god motstandsevne mot intergranulær korrosjon og sensitisering mens man samtidig oppnår høy styrke og austenittstabilitet. Et mer foretrukket nivå for karbon er fra 0,06556 til 0,08556. Tilsetningen av vanadium til stålene ifølge oppfinnelsen vil danne fine precipitater med karbonet for å forringe dis-lokasjonsslipp og øke styrken. Det må også tas med i betraktning i forbindelse med balansen av sammensetningen at en hver fjerning av karbon (og nitrogen) på grunn av vanadiumtilsetningen vil fjerne den sterke austenittdannende og stabiliserende virkning av karbonet som ville ha vært tilstede hvis karbonet var i fast oppløsning. Vanadium er også en meget sterk ferrittdanner.
Flere patenter som US 4.341.555, 4.503.886, 3.645.725 og 3.926.620 har beskrevet at mangan bør begrenses til nivåer under det herværende område for å gi legering med god motstandsevne mot intergranulær korrosjon. US 4.822.556 beskriver at mangannivåene bør begrenses til en mengde under ca. 1856 for å unngå varmkortheten når kobber er tilstede og å unngå dannelsen av precipitater som reduserer motstandsevnen mot intergranulær korrosjon. Det foreligger mange patenter inkludert US 4.822.556, som beskriver at høye nivåer av mangan bidrar til dannelsen av ferritt, noe som er en alvorlig bekymring for stålene ifølge oppfinnelsen. Motsatt denne lære antar foreliggende søkere at mangan vil danne noe austenitt, men det tilsettes primært for å stabilisere austenitten og å gi basis for å kunne holde store mengder nitrogen i oppløsning. Manganinnhold på over 1656 og karakteristisk over 1856 er nødvendig i stålene ifølge oppfinnelsen for å holde nitrogenet i oppløsning og for å stabilisere austenitten. Den øvre grense for mangan er ca. 2256 og fortrinnsvis ca. 2156. Motsatt læren i US 4.502.886 vil manganmengder på over 1456 ikke ugunstig påvirke de mekaniske egenskaper, men tillate at styrkenivåene forbedres for de høyrere nitrogenmengder kan holdes i oppløsning. US 3.912.503 angir at manganinnhold over 1656 skader sammensetningsbalansen og reduserer den generelle korrosjonsmotstandsevne. Fortrinnsvis blir manganet i dette patent begrenset til et nivå under 8,556 og dette er i kombinasjon med en legering som har det dobbelte nikkelinnhold i forhold til foreliggende oppfinnelse. Den øvre grense for mangan i foreliggende oppfinnelse er begrenset til ca. 2256 for å minimalisere risikoen for varmkorthet når høye restmengder av kobber er tilstede. Høyere nivåer av mangan har også en tendens til å danne uønskede precipitater som reduserer motstandsevnen mot intergranulær korrosjon. Høyere nivåer av mangan kan også bidra til nærværet av ferritt. Et foretrukket område for manganet fra 18,556 til 2156 og fortrinnsvis fra 19 , 556 til 20,556. Det er også viktig å merke seg at de høye mangannivåer i stålet ifølge oppfinnelsen også henger sammen med silicium-tilsetningene som benyttes fordi silicium reduserer nitrogen-oppløseligheten og mangantilsetningene benyttes for å holde nitrogen i oppløsning. Tidligere nivåer av mangan som holdt nitrogen i oppløsning er ikke aksepterbare med siliciuminnhold på 256 til 456 . Stålene som ble utviklet i US 3.912.503 ble begrenset til nitrogeninnhold under 256 med et høyt nivå av tilstedeværende silicium. Foreliggende oppfinnelse har øket mengden av nitrogen i oppløsning ved å øke mengden mangan til nivåer høyere enn de som benyttes i US 3.912.503.
Krom er tilstede i en mengde fra 12 , 556 til 1756 for å sikre god generell korrosjonsmotstandsevne. Et foretrukket krom-område på 1356 til mindre enn 1656 gir de optimale egenskaper når innholdet balanseres med de andre elementer og spesielt de høyere nivåer av nitrogen. Et mer foretrukket område for krom er fra 1356 til 14 , 556. Krom ligger lavere i stålene ifølge oppfinnelsen sammenlignet med enkelte borkravelege-ringer for å opprettholde den ønskede austenittiske struktur og for å kompensere for de økede siliciuminnhold. Den lavere mengde av krom i stålene ifølge oppfinnelsen må suppleres med de høyere nivåer av mangan for å sikre at det er en tilstrekkelig oppløselighet for nitrogen.
Nitrogen er et nøkkelelement ved utvikling av høystyrkenivåer for denne legering under samtidig stabilisering av den austenittiske struktur. Nitrogen er tilstede i en mengde fra over 0,256 til 0, 4%. Nitrogeninnholdet vil karakteristisk være fra 0, 22% til 0,456 og fortrinnsvis fra 0, 25% til 0 ,3556. Nitrogennivået må ikke overskride legeringens oppløsnings-evne. De høyere enn normale nivåer for mangan tillater at disse høyere nivåer av nitrogen vil være i oppløsning med de resuserte krominnhold. Fordi silicium reduserer nitrogen-oppløseligheten må nivå av mangan være ennu høyere enn den mengde som benyttes for å erstatte krom for å opprettholde nitrogen i oppløsning. Nitrogenoppløselighetsgrensen for rivemotstandsdyktige stål som beskrevet i US 3.912.503 er ca. 0, 2%. Tidligere borekravelegeringer med høyt nitrogeninnhold, men med lavt siliciuminnhold sto ikke overfor innflytelsen av silicium- eller nitrogenoppløseligheten. Nitrogen er også et korngrensekorrosjonssensitiseringselement selv om det ikke er så aggresivt som karbon. Å oppnå fullstendig stabilisering for kontroll av den intergranulære korrosjon involverer en overveielse av de høye nivåer av nitrogen såvel som karbon. De høye nivåer av nitrogen tillater at siliciuminnhoIdet kan økes, mens man opprettholder en austenittisk struktur.
Vanadium er sammen med niob og titan ansett som et styrkegivende element, men har ikke vært så ofte benyttet fordi det ikke er en like sterk karbiddanner som de andre elementer. Niob anses generelt som et bedre styrkegivende middel. Styrkegivende elementer må benyttes med forsiktighet i borekravelegeringer av forskjellige grunner. Niob, titan, vanadium, tantal, zirkonium og andre elementer er meget sterke ferrittdannere og unngås vanligvis i en ikke-magnetisk legering. Når i tillegg disse elementer binder seg med karbon eller nitrogen fjerner de disse sterke austenittdannere og stabiliserere fra systemet som så må rebalanseres for å sikre en ikke-magnetisk struktur. Dannelsen av karbider og nitrider vil også fjerne f errittdanneren (Nb, Ti, V, Ta og Zr). Tilsetningen av 0,2 til 0,756 vanadium, fortrinnsvis 0,2 til 0 ,656 og aller helst 0,25 til 0 , 556 , gir forbedrede styrkeegen-skaper ved riktig balanse med mangan- og nitrogentil-setninger. Vanadium understøtter tilveiebringelsen av en kornstørrelse i henhold til ASTM 6 eller mindre, noe som forbedrer styrken og reduserer den intergranulære belastningskorrosjon. Vanadiumkarbider og- nitrider er meget fint og enhetlig fordelt sammenlignet med niobkarbider som er massive og ikke enhetlig fordelt. Vanadiumtilsetningen er 0, 25% til 0,456 for å oppnå de beste resultater med henblikk på å tilveiebringe den beste balanse mellom kornstørrelse, precipiteringsstyrking, motstandsevne mot intergranulær belastningskorrosjon, en stabil austenittisk struktur og gode smibarhetsegenskaper.
US 4.822.556 angår borekraver med en vanadiumtilsetning og det henvises til dette dokument.
Nikkel er et element som vanligvis benyttes for oppnå en austenittisk struktur. Den øvre grense for nikkel ifølge oppfinnelsen er 5% for å opprettholde tilstrekkelig motstandsevne mot belastningskorrosjonssprekking. Et minimumnivå på 1,556 er nødvendig for å gi en austenittisk sturuktur. Et foretrukket område for nikkel er 2,556 til 4 , 556 . Når det gjelder rivingsmotstandsevnen øker nikkel stablefeilenergien og bør minimaliseres. Silicium reduserer stablefeilenergien som er gunstig for rivingsmotstandsevnen. En kritisk balanse mellom silicium og nikkel er nødvendig for å maksimalisere austenittdannelsesstabiliteten og motstandsevnen mot riving. Lavere nikkelinnhold bidrar til å holde omkostningene nede for den totale legering. Når nitrogen tilsettes til legeringens oppløselighetsgrense vil nikkel tilsettes i en mengde som er akkurat tilstrekkelig til å holde legeringen fullstendig austenittisk.
Molybden og kobber er vanligvis til stede som urenheter og er begrenset til maksimalt 156 og fortrinnsvis maksimalt 0,7556. Molybden kan tilsettes for å gi ytterligere styrke, men bruken krever tilsetning av austenittdannere for å opprettholde den ikke-magnetiske balanse for legeringen fordi molybden er en ferrittdanner og også har en tendens til å fjerne karbon fra oppløsningen. Mens kobber er fordelaktig med henblikk på å danne austenitt, å stabilisere austenitt for å motstå martensitt-transformasjon og å redusere arbeidsherdingsgraden, kan det forårsake et problem med varmkorthet på grunn av de høye nivåer av mangan og er derfor begrenset til maksimalt 156.
Det kritiske, magnetiske permeabilitetskrav for stål ifølge oppfinnelsen gjør tilsetningen av silicium til et alvorlig problem. Silicium har en meget høy ferrittdannelsesevne og krever tilsetning av austenittdannere ut over de eksisterende nivåer som benyttes for borekraver. Silicium benyttes ifølge oppfinnelsen for å tilveiebringe den forbedrede rivemotstandsevne, men tilsetningen av silicium krever en rebalan-sering av legeringssammensetningen. Silicium er kritisk for oppfinnelsen og må være tilstede i en større mengde enn 256 til 456 . Fortrinnsvis er silicium tilstede i en mengde fra 2, 25% til 3,7556 og aller helst fra 2,556 til 3,556. Med siliciuminnhold under 256 har legeringen ingen god rivingsmotstandsevne og ved nivåer utover 456 har legeringen ikke den ønskede kombinasjon av egenskaper som er nødvendig for borekraver og andre gjenstander.
Fosfor og svovel er vanligvis tilstede som urenheter. Fosfor er begrenset til maksimalt 0,0556 og svovel er begrenset til maksimalt 0 ,0356.
En hvilken som helst av de foretrukne eller mest foretrukne områder som er antydet ovenfor kan benyttes med et hvilket som helst av de bredere områder for de gjenværende elementer i denne jernbasislegering.
Borekraver som fremstilles ifølge oppfinnelsen har karakteristisk de følgende egenskaper, bestemt ved 7556 radius-posisjonen:
1) En magnetisk permeabilitet på maks. 1,004.
2) En 0,256 bruddstyrke på min, 690 N/mm<2> (100 ksi).
3) En motstandsevne mot intergranulært angrep (målt i henhold til ASTM A262E-prøven) på minst 24 timer.
4) En prosentual forlengelse i 5 cm på minst 2556.
5) En prosentual reduksjon i areal på minst 4056 .
6) Motstandsevne mot riving opptil et belastningsnivå på minst 138 MN/m<2> (20 ksi).
Den ikke-magnetiske legering ifølge oppfinnelsen er spesielt egnet for nedhulls-utstyr som borekraver eller stabilisa-torer, men kan fremstilles til forskjellige produktformer som plater, ark, strimler, bjelker, staver, tråder og støpte gjenstander. Anvendelsen omfatter uten begrensning båtaksl-inger og andre marine produkter som ror, pumpestenger og stempelstenger. De rustfrie stålgjenstander har spesiell brukbarhet ved anvendelser som krever høy styrke, austenittisk stabilitet under alle betingelser og god motstandsevne mot intergranulære og belastningskorrosjonssprekking. Legeringen er også velegnet for fremstilling av ikke-magnetiske generatorringer.
Det ble gjennomført en serie forsøk for utprøving. Blanding-ene for disse varmebehandlinger er angitt i tabell 1 og egenskapene er angitt i tabellene 2 og 3. Egenskapene ble målt på en laboratorieplate med tykkelse 1,6 cm som simulerte borekraver fremstilt ved bruk av den tidligere beskrevne smipraksis. Resultatene representerte forsinket avkjøling før den siste reduksjon. Alle materialer ble vannbråkjølt. Stålene ifølge oppfinnelsen tilfredsstiller de satte kombinasjoner av egenskaper for bruddstyrke, rivmotstandsevne, ikke-magnetisk permeabilitet og motstandsevne mot intergranulær korrosjon. Blandingen ga også utmerkede egenskaper for smiing, målt i henhold til reduksjonen av areal og forlengelse.
ASTM A626 praksis E er en prøveprosedyre som benyttes for å detektere ømfintlighet overfor intergranulær korrosjon. Den er mer sensitiv enn den tidligere benyttede Strauss-prøve. Prøvene kraver at materialet nedsenkes i 24 timer i en kokende oppløsning av 10% svvelsyre - 10% koppersulfatoppløs-ning, mens prøvestyrke er i kontakt med metallisk kobber. Efter eksponering i 24 timer bøyes prøven 180°C og undersøkes visuelt på intergranulær sprekking. Alle stålene ifølge oppfinnelsen som inneholdt vanadium innen oppfinnelsens område og karbon i en mengde under 0,1156 gikk igjennom ASTM A262E-prøven for god motstandsevne mot intergranulær korrosjon.
Stålene ifølge tabell 1 ble undersøkt med henblikk på mekaniske egenskaper, korrosjonsmotstandsevne, hårdhet og magnetisk permeabilitet. Sunnheten for det støpte materiale ble også undersøkt med henblikket på nitrogenporøsiteten for å se hvorvidt legeringen også var balansert for å muliggjøre at nitrogenet forble i oppløsningen. Resultatene av disse egenskaper er vist i tabellene 2 og 3. Satsene 1-3, 8-10 samt 26 var gassaktige og ble ikke bearbeidet. Sats 16 var lett gassaktig. L80 er et karbonstål som benyttes i oljeindustrien for hus og rør. Det inneholder karakteristisk 0,2 til 0,2556 karbon og har i bråkjølt og tempret tilstand en bruddstyrke på ca. 550 N/mm2 .
Viktigheten ved tilsetningen av vanadium vises klart ved å sammenligne sats 13 med sats 12. Tilsetningen av 0,3056 vanadium i sats 13 ga en signifikant forbedring i brudd-styrken som gjør at stålet ifølge oppfinnelsen overskred den minimale krevede bruddstyrke på 690 mN/mm<2> , mens sats 12 med 0. 0156 vanadium ga en signifikant lavere minimal bruddstyrke. Sats 12 ble ikke ansett som et stål ifølge oppfinnelsen fordi egenskapene ble utviklet på plateprøver og tilsetningen av minst 0,256 vanadium antas å være nødvendig for konsistent å utvikle de krevede minimale egenskaper.
Et studium ble gjennomført for å bestemme den mengde nitrogen som kunne tilsettes for å øke styrken i borekravelegeringen. I dette studium ble nikkel holdt ved ca. 256 og krom ble holdt ved ca. 13,456. Manganinnholdet ble justert til mellom 10 og 2156 for å bestemme virkningen på en austenittiske struktur og på nitrogenoppløseligheten. Silicium ble holdt mellom 2 og 456 for å tilveiebringe den forbedrede rivmotstandsevne. Satsene med høyere nitrogeninnhold (over ca. 0 ,456 ) var porøse, særlig når manganinnholdet var ca. 1956. Ved lave mangannivåer, sats 1, var porøsiteten et problem selv ved 0 ,2756 nitrogen. Når manganinnholdet ble øket til 19-2156 ble nitrogenoppløselig-heten øket og nitrogennivåer helt opp til 0 ,3856, sats 4, utviklet ikke porøsitetsproblemer. Disse høyere mangangnivåer ga også meget stabile, autenittiske strukturer med magnetiske permeabiliteter på ca. 1,002. Resultatene av dette studium viste at høyere nivåer av mangan var nødvendig for å opprettholde den austenittiske struktur og at den austenittiske legering som var økonomisk å smelte og å bearbeide, ville gi adekvate egenskaper for borekraver. En forbedret kjemi med noe høyere nikkel- og krominnhold ville gi bedre egenskaper, men en høyere smeltepris. Det er verdt å merke seg at resultatene fra satsen med 3$ silicium, sats 21, ga en ikke aksepterbar magnetisk permeabilitet og understøttet et kritisk behov for manganinnhold over 16$. Selv om materialet hadde 0,26$ N og 3, 97% Ni, ga resten med 16,46$ Cr og 15% Mn en permeabilitet på 1,03 ved 500 Oersted, noe som er uaksepterbart for borekraver. Man kan fra disse data se at det er av kritisk betydning å kontrollere kombinasjonen av egenskaper og at man ikke kan endre sammensetningen med henblikk på å forbedre en enkelt egenskap som rivmotstandsevne, sats 21, uten å balansere kjemien med henblikk på de andre interessante egenskaper. Selv om den magnetiske permeabilitet for sats 14 ikke ble bestemt, antas det at materialet ville oppføre seg meget likt sats 15 og ikke ville ha noen permeabilitet innen det krevede område.
Resultatene som vist i tabell 3 viser den delikate balanse som er nødvendig for å sikre at tilstedeværende nitrogen for blir i oppløsning og ikke forårsaker noen gasstilstander på grunn av nitrogenutvikling. De eneste satser ovenfor som ikke hadde noe seriøst nitrogenporøsitetsproblem var satsene 4,5, 6,7 og 17. Mens det er ønskelig å øke mengden av nitrogen til det høyest mulige nivå uten å ha noe porøsitetsproblem viser de ovenfor angitte satser at det er nødvendig med meget høye nivåer av mangan for de lave nivåer av krom som benyttes med stålene ifølge oppfinnelsen for å holde nitrogenet i opp-løsning. Høyere nivåer av krom fremmer dannelse av krom-nitrider og forårsaker en høyere permeabilitet. Forskjellen mellom satsene 2 og 3 er meget liten og viser at det for et nitrogeninnhold på 0,37$ eller 0,38$ er nødvendig med et mangannivå over 17,7$ for å holde nitrogen i oppløsning for stål med 2,48 til 2,60$ silicium. Man kan fra en sammen-ligning mellom sats 8 og sats 4 også se at en reduksjon av siliciuminnholdet fra 3,02$ til 2,48$ kan være kritisk med henblikk på å holde nitrogen i oppløsning selv med manganinnhold over 20$ med kromnivåene ifølge oppfinnelsen for høyere nitrogeninnhold nær 0,4$.
P = porøsitetsproblemer; P<*> = et lett porøsitetsproblem; OK = ingen porøsitet.
Innenfor de foretrukne områder ifølge oppfinnelsen ble det identifisert to grupper av legeringer som gir utmerkede kombinasjoner av egenskaper for borekraver og andre relaterte artikler. En foretrukken sammensetning, satsene 4-7, for mindre korrosive omgivelser består i det vesentlige, i vekt-$, av fra mer enn 0,05$ til 0,10$ karbon, mer enn 18$ til 22$ mangan, 12,5$ til 15$ krom, 1,5$ til 3$ nikkel, 0,2$ til 0,4$ nitrogen, 0,2$ til 0,7$ vanadium, maks. 1$ kopper, maks. 1$ molybden, 2$ til 2$ silicium, maks. 0,05$ fosfor, maks. 0,03$ svovel og resten i det vesentlige jern. Dette stål er prinsippielt en lavnikkel versjon som er balansert med et lavt innhold av silicium og et lavt innhold av krom for å gi en økonomisk legering med en god balanse av egenskaper sammen med forbedret motstandsevne mot riving og slitasje.
En andre legering satsene 13 og 24, for bruk i mer korrosive omgivelser, har en sammensetning som i vekt-$ i det vesentlige består av fra mer enn 0,05 til 0,10$ karbon, mer enn 18$ til 22$ mangan, 15$ til 17$ krom, 3$ til 5$ nikkel, 0,2$ til 0,4$ nitrogen, 0,2$ til 0,7$ vanadium, maks. 1$ kopper, maks. 1$ molybden, 3$ til 4$ silicium, maks. 0,05$ fosfor, maks. 0,03$ svovel og resten i det vesentlige jern. Denne legering har et noe høyere krom- og siliciuminnhold som er balansert med et høyere nikkelinnhold for å gi en god kombinasjon av egenskaper inkludert forbedret motstandsevne mot slitasje og riving.
Claims (5)
1.
Korrosjonsmotstandsdyktig, austenittisk, rustfritt stål med en 0,2$ bruddstyrke på minst 690 N/mm2 , en magnetisk permeabilitet på ikke over 1,004 ved 500 Oersted og en rivemotstandsevne opptil et belastningsnivå på minst 138 N/mm<2 >ved egengnidning, karakterisert ved at det i vekt-$ i det vesentlige består av 0,05$ til 0,10$ karbon,
16$ til 22$ mangan, 12,5$ til 17$ krom, 1,5$ til 5$ nikkel, 0,2$ til 0,4$ nitrogen, 0,2$ til 0,7$ vanadium og 2 til 4 $ silisium, samt
eventuelt 0-1 $ kopper, 0-1$ molybden, 0-0,05 $ fosfor, 0-0,03 $ svovel samt
resten jern og uunngåelige urenheter.
2.
Stål ifølge krav 1, karakterisert ved at det i vekt-$ i det vesentlige består av 0,05$ til 0,10$ karbon, mer enn 18$ til 21$ mangan, 14,5$ til 16.5$ krom, 0,22$ til 0,4$ nitrogen, 2$ til 4,6$ nikkel, 0,2$ til 0,6$ vanadium og 2,5 til 3,5 $ silisium, samt
eventuelt 0-1 $ kopper, 0-1$ molybden, 0-0,05 $ fosfor, 0-0,03 $ svovel samt
resten jern og uunngåelige urenheter.
3.
Stål ifølge krav 1, karakterisert ved at det inneholder 2$ til 3$ silicium, 12,5$ til 15$ krom og 1,5$ til 3$ nikkel.
4 .
Stål ifølge krav 1, karakterisert ved at det inneholder 3$ til 4$ silicium, 15$ til 17$ krom og 3$ til 5$ nikkel.
5 .
Anvendelse av et korrosjonsmotstandsdyktig, austenittisk rustfritt stål som i det vesentlige i vekt-$ består av 0,05$ til 0,10$ karbon, 16$ til 22$ mangan, 12,5$ til 17$ krom, 1,5$ til 5$ nikkel, 0,2$ til 0,4$ nitrogen, 0,2$ til 0,7$ vanadium, 0-1$ kobber, 0-1$ molybden, 2$ til 4$ silicium, maks. 0,05$ fosfor, maks. 0,03$ svovel og resten i det vesentlige jern, og uunngåelige urenheter, for fremstilling av ikke-magnetiske borekraver med en 0,2 $ bruddstyrke ved minst 690 N/mm^, en magnetisk permeabilitet på ikke mer enn 1,004 ved 500 Oersted og en rivemotstandsevne opptil et belastningsnivå på minst 138 N/mm<2> ved egengnidning.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/036,790 US5328529A (en) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | High strength austenitic stainless steel having excellent galling resistance |
| EP94109033A EP0687745B1 (en) | 1993-03-25 | 1994-06-13 | High strength austenitic stainless steel having excellent galling resistance |
| NO942362A NO301028B1 (no) | 1993-03-25 | 1994-06-21 | Korrosjonsmotstandsdyktig, austenittisk, rustfritt stål samt dets anvendelse |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/036,790 US5328529A (en) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | High strength austenitic stainless steel having excellent galling resistance |
| EP94109033A EP0687745B1 (en) | 1993-03-25 | 1994-06-13 | High strength austenitic stainless steel having excellent galling resistance |
| NO942362A NO301028B1 (no) | 1993-03-25 | 1994-06-21 | Korrosjonsmotstandsdyktig, austenittisk, rustfritt stål samt dets anvendelse |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO942362D0 NO942362D0 (no) | 1994-06-21 |
| NO942362L NO942362L (no) | 1995-12-22 |
| NO301028B1 true NO301028B1 (no) | 1997-09-01 |
Family
ID=27235817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO942362A NO301028B1 (no) | 1993-03-25 | 1994-06-21 | Korrosjonsmotstandsdyktig, austenittisk, rustfritt stål samt dets anvendelse |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5328529A (no) |
| EP (1) | EP0687745B1 (no) |
| NO (1) | NO301028B1 (no) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5853199A (en) | 1995-09-18 | 1998-12-29 | Grant Prideco, Inc. | Fatigue resistant drill pipe |
| US7829194B2 (en) * | 2003-03-31 | 2010-11-09 | Ut-Battelle, Llc | Iron-based alloy and nitridation treatment for PEM fuel cell bipolar plates |
| US8182963B2 (en) * | 2009-07-10 | 2012-05-22 | GM Global Technology Operations LLC | Low-cost manganese-stabilized austenitic stainless steel alloys, bipolar plates comprising the alloys, and fuel cell systems comprising the bipolar plates |
| KR101024993B1 (ko) * | 2010-07-23 | 2011-03-25 | (주)메탈링크 | 고질소 강선 제조방법 및 이를 이용한 가공송전선 |
| US9347121B2 (en) | 2011-12-20 | 2016-05-24 | Ati Properties, Inc. | High strength, corrosion resistant austenitic alloys |
| CN104264071B (zh) * | 2014-10-14 | 2017-01-25 | 钢铁研究总院 | 高性能无磁钻铤用高氮奥氏体不锈钢及其制造方法 |
| CN109797337A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-24 | 宋鑫 | 用于泵头体的无磁性钢锭及其制造方法 |
| EP3913104A1 (de) * | 2020-05-19 | 2021-11-24 | Bilstein GmbH & Co. KG | Verwendung eines stahlwerkstoffes |
| US20230151470A1 (en) * | 2020-12-30 | 2023-05-18 | Posco | Non-magnetic austenitic stainless steel |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT214466B (de) * | 1959-06-04 | 1961-04-10 | Schoeller Bleckmann Stahlwerke | Stahllegierungen zur Herstellung von Schwerstangen für Tiefbohrgestänge |
| US3075839A (en) * | 1960-01-05 | 1963-01-29 | Crucible Steel Co America | Nickel-free austenitic corrosion resistant steels |
| US3151979A (en) * | 1962-03-21 | 1964-10-06 | United States Steel Corp | High strength steel and method of treatment thereof |
| US3806337A (en) * | 1972-01-03 | 1974-04-23 | Int Nickel Co | Austenitic stainless steel resistant to stress corrosion cracking |
| US3940266A (en) * | 1972-03-28 | 1976-02-24 | Armco Steel Corporation | Austenitic stainless steel |
| US3912503A (en) * | 1973-05-14 | 1975-10-14 | Armco Steel Corp | Galling resistant austenitic stainless steel |
| US4337088A (en) * | 1980-05-12 | 1982-06-29 | Moses Jr Edward L | Non-magnetic stabilizer |
| JPS58107477A (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-27 | Kobe Steel Ltd | 極低温用高強度高靭性非磁性鋼 |
| GB2115834B (en) * | 1982-03-02 | 1985-11-20 | British Steel Corp | Non-magnetic austenitic alloy steels |
| US4523951A (en) * | 1982-12-14 | 1985-06-18 | Earle M. Jorgensen Co. | Stainless steel |
| US4450008A (en) * | 1982-12-14 | 1984-05-22 | Earle M. Jorgensen Co. | Stainless steel |
| US4502886A (en) * | 1983-01-06 | 1985-03-05 | Armco Inc. | Austenitic stainless steel and drill collar |
| US4818484A (en) * | 1983-12-13 | 1989-04-04 | Carpenter Technology Corporation | Austenitic, non-magnetic, stainless steel alloy |
| US4822556A (en) * | 1987-02-26 | 1989-04-18 | Baltimore Specialty Steels Corporation | Austenitic stainless steel combining strength and resistance to intergranular corrosion |
| US4814140A (en) * | 1987-06-16 | 1989-03-21 | Carpenter Technology Corporation | Galling resistant austenitic stainless steel alloy |
| US4840768A (en) * | 1988-11-14 | 1989-06-20 | The Babcock & Wilcox Company | Austenitic Fe-Cr-Ni alloy designed for oil country tubular products |
| SE464873B (sv) * | 1990-02-26 | 1991-06-24 | Sandvik Ab | Omagnetiskt, utskiljningshaerdbart rostfritt staal |
| US5094812A (en) * | 1990-04-12 | 1992-03-10 | Carpenter Technology Corporation | Austenitic, non-magnetic, stainless steel alloy |
| US5340534A (en) * | 1992-08-24 | 1994-08-23 | Crs Holdings, Inc. | Corrosion resistant austenitic stainless steel with improved galling resistance |
-
1993
- 1993-03-25 US US08/036,790 patent/US5328529A/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-06-13 EP EP94109033A patent/EP0687745B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-21 NO NO942362A patent/NO301028B1/no unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO942362D0 (no) | 1994-06-21 |
| NO942362L (no) | 1995-12-22 |
| EP0687745A1 (en) | 1995-12-20 |
| EP0687745B1 (en) | 1998-08-26 |
| US5328529A (en) | 1994-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5556594A (en) | Corrosion resistant age hardenable nickel-base alloy | |
| CA2014694C (en) | Corrosion- and wear-resistant cobalt-base alloy | |
| EP2898105B1 (en) | Methods for processing alloys | |
| US5308577A (en) | Austenitic, non-magnetic, stainless steel alloy and articles made therefrom | |
| RU2307876C2 (ru) | Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь с высокой коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под напряжением в сероводородной среде | |
| US6764647B2 (en) | Corrosion resistant material | |
| WO2000024944A1 (en) | High strength corrosion resistant fe-ni-cr alloy | |
| EP0280996B1 (en) | Austenitic stainless steel combining strength and resistance to intergranular corrosion | |
| NO301028B1 (no) | Korrosjonsmotstandsdyktig, austenittisk, rustfritt stål samt dets anvendelse | |
| JPS58181842A (ja) | 耐食性ニツケル−鉄合金 | |
| EP0247577B1 (en) | Corrosion resistant age hardenable nickel-base alloy | |
| Kurahashi et al. | Stress corrosion cracking of 13Cr steels in CO2-H2S-Cl− environments | |
| JPH0380863B2 (no) | ||
| EP0169373B1 (en) | Machines or machine parts made of austenitic cast iron having resistance to stress corrosion cracking | |
| Foroni et al. | UNS N09955: A new Ni-base alloy for H2S and hydrogen charging environments | |
| Rosenberg et al. | Effect of heat treatment on mechanical properties and corrosion resistance of Nickel Alloy UNS N07718–140 ksi and 150 ksi grades | |
| Liljas et al. | Development of commercial nitrogen-rich stainless steels | |
| Ricci et al. | Alternative Sensitization Test Method for Austenitic Stainless Steels Used as Non-Magnetic Drill Collars | |
| Mannan et al. | A new high strength corrosion resistant alloy for oil and gas applications | |
| CA2125535C (en) | High strength austenitic stainless steel having excellent galling resistance | |
| Mannan et al. | A new Ni-base superalloy for oil and gas applications | |
| Pike et al. | A new high-strength, corrosion-resistant alloy for oil and gas applications | |
| GB2123031A (en) | High-nickel austenitic alloys for sour well service | |
| Niespodziany et al. | Alloy UNS N06058: A solution for demanding applications where common members of the Ni-Cr-Mo alloys experience their limits | |
| Foroni et al. | Corrosion Resistance of Large Components Produced from AF932N‡ High Nitrogen Stainless Steel Ingots. |