RU1768658C - Жаропрочна коррозионно-стойка сталь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области черной металлургии, в частности, к жаропрочной коррозионно-стойкой стали, используемой дл  изготовлени  деталей энергетической арматуры трубопроводов АЭС и ТЭС. С целью снижени  скорости эрозии в паровод ной смеси, повышени  потенциала питтингообразова- ни  в хлоридсодержащих средах, кратковременной прочности при температуре 560°С при сохранении твердости и ударной в зкости, сталь дополнительно содержит цирконий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,15- 0,28, кремний 0,1-1,0, марганец 0,2-2,0, хром 13,1-16,3, никель 1,0-3,9, молибден 1,0-2,7, ванадий 0,05-0,50, ниобий 0,05- 0,60, цирконий 0,005-0,100, кальций 0,001- 0,050, железо остальное, при этом структурные эквиваленты должны удовлетвор ть следующим соотношени м: хромовый эквивалент ферритообразовани  11, хромовый эквивалент мартенситообразова- ни  -9,35. СЛ С

Description

Предлагаемое изобретение относитс  к металлургии сталей, в частности, жаропрочных коррозионностойких хромоникельмо- либденовых сталей на основе железа, используемых, в частности, дл  изготовлени  деталей энергетической арматуры трубопроводов АЭС и ТЭС.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предложенной стали  вл етс  сталь следующего химического состава, % масс.

углерод

кремний не более

марганец

хром

никель

молибден

ванадий

0,05-0,30

0,10

0,3-1,5

9,0-13,0

1,0-2,5

0,5-2,0

0,1-0,5

ниобийt 0,01-0,50

азот 0,01-0,10

железоостальное

К недостаткам этой стали относитс  высока  скорость эрозии паровод ной среде, низкие значени  кратковременной прочности при температуре 560°С, а также стойкости против питтинговой коррозии в результате выпадени  большого количества избыточных фаз по границам зерен после отпуска при температуре 650°С и соответствующего снижени  потенциала питтингообразовани .

Цель предлагаемого изобретени  заключаетс  в снижении скорости эрозии стали в паровод ной смеси, повышении потенциала питтингообразовани  в хлоридсодержащих средах, кратковременной

XS

о

00 О СЛ 00

прочности при температуре 560°С при сохранении уровней твердости и ударной в зкости .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в сталь, содержащую углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий , ниобий и железо, дополнительно введены цирконий и кальций при следующем соотношении компонентов, % мае.: углерод0,15-0,28

кремний; 0,1-1,0

марганец- 0,2-2,0

хром13,1-16,3

никель1,0-3,9

молибден1,0-2,7

ванадий0,05-0,50

ниобий0,05-0,60

цирконий0,005-0,100

кальций0,001-0,050

железоостальное,

при этом структурные эквиваленты должны удовлетвор ть следующим соотношени м: хромовый эквивалент ферритообразо- вани  хром - 1,5 х никель + 2 х кремний - 0,75 х марганец - 27 х углерод + молибден + 0,9 х ниобий 11,0;

хромовый эквивалент мартенситообра- зовани  20 - (хром + 1,5 х никель + 0,7 х кремний + 0,75 х марганец + 30 х углерод + 0,6 х молибден + 1,5 х ванадий) - 9,35.

Сущность предлагаемого изобретени  состоит в том, что выбранное содержание компонентов по отдельности, а основных феррито- и аустенитообразующих элементов в совокупности обеспечивает получение мартенситной структуры стали с высоким комплексом механических свойств; при этом совместное введение циркони  и кальци  повышает стойкость против эрозии, а. также и питтинговой коррозии в растворах хлоридов после отпуска при температуре 650°С.

Дл  получени  необходимого комплекса свойств сталь должна иметь э основном мартенситную структуру. С этой целью был произведен расчет структурного состо ни  опытных плавок стали поспециальней диаграмме , координатами которой  вл ютс  структурные эквиваленты, Если хромовый эквивалент ферритообразованм  11,0, в структуре стали может образовыватьс  значительное количество б -феррита (более 20%), что нежелательно ввиду снижени  эрозионной стойкости стали и ее ударной в зкости . А при хромовом эквиваленте мартенситообразовани  - 9,35 в стали образуетс  аустенит, что также оказывает негативное вли ние на свойства стали, снижа  ее твердость и коррозионную стойкость.

Ниже приведены примеры осуществлени  изобретени . Было выплавлено несколько опытных плавок стали, химический состав которых приведен в таблице 1. Сталь

выплавл ли в открытых индукционных печах . Деформируемость стали при ковке на заготовку удовлетворительна . Температурный интервал гор чей деформации 900- 1200°С.

Склонность к питтинговой коррозии образцов диаметром 10 мм из опытных сталей оценивали электрохимическими методами по величине потенциала питтингообразовани  ((р п.о.) в растворе 1 н H2S04 + 1 н NaCI

при комнатной температуре. Потенциал питтингообразовани  р п.о. определ ли путем построени  анодных потенциодинами- ческих пол ризационных кривых на потенциостате П-5848 со скоростью пол ризации 3,6 В/ч. Увеличение потенциала питтингообразовани  сопровождаетс  увеличением области пассивного состо ни  стали на лотенциодинамической кривой и характеризует повышение стойкости стали

к питтинговой коррозии. Скорость эрозии опытных материалов определ ли по методике , позвол ющей моделировать услови  работы деталей арматуры с высокими скорост ми (до 100 м/сек) течени  питательной

воды через щелевые каналы при перепадах давлени  17,0 МПз и температуре 210°С, Продолжительность испытаний составл ла 200 часов. Степень изнашивани  исследуемых образцов определ ли по среднему значению глубины износа металла за период испытаний. Замеры глубины износа проводили при помощи микроскопа МИС-11 в 9 точках как среднеарифметическое значение . Среднюю скорость эрозии определ ли как отношение средней глубины эрозионного разрушени  h в единицу времени г :

- , мкм/ч.

Полученные результаты представлены в таблице 2, из которой видно, что при аналогичных уровн х ударной в зкости и твердости кратковременна  высокотемпературна  прочность и стойкость против питтинговой коррозии стали предлагаемого состава (ста- ли 1-6) выше, а скорость ее эрозии ниже по сравнению с известной (№ 7).

Следовательно, предлагаема  сталь, по сравнению с прототипом, при сохранении уровн  ее ударной в зкости и твердости обла- дает повышенными эрозионной стойкостью, высокотемпературной кратковременной прочностью и стойкостью против питтинговой коррозии после высокотемпературного отпуска. Предложенна  сталь технологична при гор чей деформации, механической обработке и рекомендуетс  дл  изготовлени  штоков, шиберов и других деталей энергетической арматуры трубопроводов АЭС и ТЭС.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Жаропрочна  коррозионно-стойка  сталь, содержаща  углерод, кремний, марганец , хром, никель, молибден, ванадий, ниобий и железо, отличающа с  тем, что, с целью снижени  скорости эрозии в паровод ной смеси, повышени  потенциала питтингообразовани  в хлоридсодержа- щих средах, кратковременной прочности при 560°С при сохранении твердости и ударной в зкости, оно дополнительно содержит цирконий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   углерод0,15-0,28

   кремний0,1-1,0

   марганец0,2-2,0

   13,1-16,3

   1,0-3,9

   1,0-2,7

   0,05-0,50

   0,05-0,60

   0,005-0,100

   0,001-0,05

   остальное,

   при этом структурные эквиваленты должны удовлетвор ть следующим соотношени м:

   хромовый эквивалент ферритообразо- вани  хром - 1,5 х никель + 2 х кремний - 0,75 х марганец - 27 х углерод + молибден +

   0,9 х ниобий 11;

   хромовый эквивалент мартенситообра- зовани  20 - (хром + 1,5 х никель + 0,7 х кремний + 0,75 х марганец + 30 х углерод +0,6 х молибден + 1,5 х ванадий) - 9,35.

   -т «

   1 а б л и ц а 1

   Примеры химических составов, масД

   Продолжение табл. 1

   Свойства стали исследованных составов после закалки с 1050 °С, масло и отпуска при 650 °С, Зч, воздух

   Таблица 2