RU1786175C

RU1786175C - Steel

Info

Publication number: RU1786175C
Application number: SU904881693A
Authority: RU
Inventors: Жанна Александровна Лепилина; Виталий Евгеньевич Савчук; Владимир Александрович Гришин; Альбина Алексеевна Симакова; Геннадий Алексеевич Сальников; Иван Николаевич Иванов; Юрий Николаевич Семенов; Юрий Сергеевич Медведев; Альберт Николаевич Бочаров; Александр Степанович Зубченко; Валерий Васильевич Бобков
Priority date: 1990-08-09
Filing date: 1990-08-09
Publication date: 1993-01-07

Abstract

Изобретение относитс к черной металлургии , а именно к составам низкоуглеродистой легированной стали с высокой теплостойкостью, в зкостью, хладостойко стью, предназначенным дл изготовлени толстостенных сосудов, эксплуатируемых в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также дл работы в услови х Крайнего Севера при низких температурах . С целью повышени предела текучести при температурах до 450&deg;С, ударной в зкости при температуре 20&deg;С и хладостой- кости при температуре -40&deg;С сталь дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,10-0,15; марганец 0,30-0,60; кремний 0,17- 0,40; хром 2,0-2,5; молибден 0,9-1,1; титан 0,01-0,03; алюминий 0,015-0,05; азот 0,006- 0,02; сера 0,003-0,015; кальций 0,01-0,05; железо - остальное, при выполнении соотно- шений: кальций/сера 2г3; 1,5 титан -f алюминий азот . 2 табл. 00 СThe invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to compositions of low-carbon alloy steel with high heat resistance, toughness, cold resistance, intended for the manufacture of thick-walled vessels operating in the petrochemical and oil refining industries, as well as for operating in the Far North at low temperatures. In order to increase the yield strength at temperatures up to 450 ° C, impact strength at a temperature of 20 ° C and cold resistance at a temperature of -40 ° C, the steel additionally contains calcium in the following ratio, wt.%: Carbon 0.10-0.15; manganese 0.30-0.60; silicon 0.17-0.40; chrome 2.0-2.5; molybdenum 0.9-1.1; titanium 0.01-0.03; aluminum 0.015-0.05; nitrogen 0.006-0.02; sulfur 0.003-0.015; calcium 0.01-0.05; iron - the rest, subject to the following relations: calcium / sulfur 2g3; 1.5 titanium -f aluminum nitrogen. 2 tab. 00 s

Description

Изобретение относитс к черной металлургии , а именно к составам низкоуглеродистых легированных сталей с высокой теплостойкостью, в зкостью, хладостойко- стью, предназначенных дл изготовлени толстостенных сосудов, эксплуатируемых в нефтехимической и нефтеперабатывающей промышленности, а также дл работы в услови х Крайнего Севера при низких температурах .The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to compositions of low-carbon alloy steels with high heat resistance, toughness, cold resistance, intended for the manufacture of thick-walled vessels operating in the petrochemical and oil refining industries, as well as for operating in the Far North at low temperatures.

Известна низкоуглеродиста легированна сталь, содержаща , мас.%: Углерод 0,16 Кремний 0,17-0,35 Марганец 0,40-0,70 Никель 0,30 Хром 0,8-1,1 Молибден 0,4-0,55 Медь 0,20 Железо ОстальноеKnown low-carbon alloy steel, containing, wt.%: Carbon 0.16 Silicon 0.17-0.35 Manganese 0.40-0.70 Nickel 0.30 Chrome 0.8-1.1 Molybdenum 0.4-0, 55 Copper 0.20 Iron Else

примеси фосфора не более 0,04% и серы не более 0,04%.impurities of phosphorus not more than 0.04% and sulfur not more than 0.04%.

Механические свойства известной стали: OB 430 МПа; оь,2 S: 230 МПа; б 20%;анпри20°С 40Дж/см.Mechanical properties of known steel: OB 430 MPa; o, 2 S: 230 MPa; b 20%; anpr. 20 ° С 40 J / cm.

Эти характеристики не обеспечивают достаточную прочность толстостенных сосудов , эксплуатируемых при температурах до 450°С, а также в зкости при 20°С и хладо- стойкости при -40°С.These characteristics do not provide sufficient strength for thick-walled vessels operating at temperatures up to 450 ° C, as well as viscosity at 20 ° C and cold resistance at -40 ° C.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению вл етс сталь, содержаща , мас,%:Closest to the technical nature of the invention is steel, containing, wt.%:

УглеродДо 0,15 Марганец До 0,70 Кремний До 0,30 Хром 2,0-2,5 Молибден 0,9-1,1 Никель До 0,20 Медь До 0,10 Алюминий До 0,03Carbon Up to 0.15 Manganese Up to 0.70 Silicon Up to 0.30 Chromium 2.0-2.5 Molybdenum 0.9-1.1 Nickel Up 0.20 Copper Up 0.10 Aluminum Up 0.03

х|x |

0000

оabout

ел ate

ОловоTin

СурьмаAntimony

Мышь кMouse to

АзотNitrogen

КислородOxygen

ВанадийVanadium

ТитанTitanium

НиобийNiobium

ФосфорPhosphorus

ЈераHera

ЖелезоIron

Известна сталь обладает высоким сопротивлением тепловой хрупкости при длительной эксплуатации.Known steel has a high resistance to thermal brittleness during long-term operation.

Однако при температурах 450°С она 15 тер ет прочностные свойства, что ограничивает ее промышленную ценность. Кроме того , работа при низких температурах, сталь не обладает достаточной хладостойко- стью.20However, at temperatures of 450 ° C, it 15 loses strength properties, which limits its industrial value. In addition, work at low temperatures, the steel does not have sufficient cold resistance.20

Целью изобретени вл етс повышение предела текучести при температурах до 450°С, ударной в зкости при температуре 20°С, хладостойкости при температуре -40°С.25The aim of the invention is to increase the yield strength at temperatures up to 450 ° C, impact strength at a temperature of 20 ° C, cold resistance at a temperature of -40 ° C. 25

Указанна цель достигаетс тем, что сталь, содержаща углерод, марганец, кремний, хром, молибден, титан, алюминий, азот, серу, железо, дополнительно содержит кальций при следующем соотношении 30 компонентов, мас.%:This goal is achieved in that the steel containing carbon, manganese, silicon, chromium, molybdenum, titanium, aluminum, nitrogen, sulfur, iron, additionally contains calcium in the following ratio of 30 components, wt.%:

Углерод0,10-0,15Carbon 0.10-0.15

Марганец0,30-0,60Manganese 0.30-0.60

Кремний0,17-0,40Silicon 0.17-0.40

Хром2,0-2,5 35Chrome 2.0-2.5 35

Молибден0,9-1,1 Molybdenum 0.9-1.1

Титан0,01-0,03Titanium 0.01-0.03

Алюминий0,015-0,05Aluminum 0.015-0.05

Азот0,006-0,02Nitrogen 0.006-0.02

Сера0,003-0,015 40Sulfur 0.003-0.015 40

Кальций0,01-0,05Calcium 0.01-0.05

Железо .Остальное при выполнении соотношений кальций/ сера 3, , :.......Iron. The rest when fulfilling the ratio of calcium / sulfur 3,,: .......

1,5 титан Ч-алюминий 1 45 азот1.5 titanium H-aluminum 1 45 nitrogen

Содержание кальци ниже 0,01 мас,% не приводит к полном св зыванию серы в сульфиды кальци . В св зи с этим в стали нар ду с сульфидами кальци будут лрисут- 50 ствовать сульфиды марганца. Сульфиды кальци , вл сь более тугоплавкими, чем сульфиды марганца, выдел ютс непосредственно в ос х дендритов в виде частиц округлой формы, что повышает в зкость 55 стали и предел текучести при температурах до 450°С, Наличие нар ду с сульфидами кальци сульфидов марганца выт нутой формы (при содержании Са 0,01 мас.%)A calcium content below 0.01 wt.% Does not completely bind sulfur to calcium sulfides. In this regard, manganese sulfides will be absent in the steel along with calcium sulfides. Calcium sulphides, being more refractory than manganese sulphides, are released directly in the axis of dendrites in the form of round particles, which increases the viscosity of 55 steel and yield strength at temperatures up to 450 ° C. In addition to calcium sulphides, manganese sulphides nut form (with a Ca content of 0.01 wt.%)

До 0,01ухудшает в зкость и изотропность стали. До 0,006 Кроме того, в стали, предназначенной дл До 0,010 изготовлени сосудов гидроочистки и гид- До 0,015 рокрекинга нефти с повышенным содержа- До 0,008 5 нием серы, присутствие сульфидов До 0,03 марганца выт нутой формы нежелательно, До 0,03 так как водород, примен емый дл очистки До 0,03 нефти от серы, концентрируетс у заострен- До 0,015 ных краев этих включений и создает опас- До 0,010 10 ность растрескивани по границам раздела Остальное включени MnS-сталь, что ухудшает в зкость стали.To 0.01, the viscosity and isotropy of steel deteriorates. Up to 0.006 In addition, in steel intended for Up to 0.010 production of hydrotreating vessels and hydro- Up to 0.015 rockcracking of oil with a high content of Up to 0.008 5 sulfur, the presence of sulfides Up to 0.03 of elongated manganese is undesirable, Up to 0.03 since The hydrogen used for refining Up to 0.03 of oil from sulfur is concentrated at the pointed edges of Up to 0.015 edges of these inclusions and creates a risk of cracking at the interface between the rest of the inclusions MnS steel, which impairs the viscosity of the steel.

Содержание кальци выше 0,05 мас.% может отрицательно сказыватьс на в зкость стали в св зи с повышенной ее загр з- ненностью. В случае не выполнени соотношени Ca/S 3 в стали нар ду с сульфидами кальци будет присутствовать нежелательное количество сульфидов марганца , что ухудшит ее свойства.A calcium content above 0.05% by weight may adversely affect the viscosity of the steel due to its increased contamination. If the Ca / S 3 ratio is not satisfied, an undesirable amount of manganese sulfides will be present in the steel along with calcium sulfides, which will degrade its properties.

Нижний предел по титану в составе стали составл ет 0,01 мас.%, при содержании его ниже этого предела не сказываетс на измельчение зерна стали, а следовательно, на ее в зкость и хладостойкость. Содержание титана выше 0,03 мас.% приводит к ухудшению в зких свойств стали и хладостойкости .The lower limit for titanium in the composition of the steel is 0.01 wt.%, When its content is below this limit, it does not affect the grinding of grain of steel, and therefore, its viscosity and cold resistance. The titanium content above 0.03 wt.% Leads to a deterioration in the viscous properties of steel and cold resistance.

При содержании алюмини ниже 0,015 мас.% не обеспечиваетс достаточное рас- кисление стали, а при содержании более 0,05%, сталь вследствие повышенной загр зненности нитридами и оксидами алюмини имеет низкие характеристики в зкости и хладостойкости. Кроме того, между нитридорбразующими элементами и азотом должно быть выдержано соотношениеWhen the aluminum content is below 0.015 wt.%, Sufficient deoxidation of the steel is not provided, and if the content is more than 0.05%, the steel has low viscosity and cold resistance properties due to increased pollution by nitrides and aluminum oxides. In addition, the ratio between nitride-forming elements and nitrogen must be maintained

1,5 титан 4- алюминий1.5 titanium 4- aluminum

азотnitrogen

..

При значении этого соотношени менее 2 в твердом растворе будет повышенное содержание азота, что отрицательно сказываетс на в зкости. При значении соотношени более 10 понижаетс в зкость стали и предел текучести при повышенных температурах , из-за повышенного остаточного содержани алюминий в стали, наход щегос в твердом растворе.If this ratio is less than 2, there will be an increased nitrogen content in the solid solution, which adversely affects the viscosity. When the ratio is greater than 10, the viscosity of the steel and the yield strength at elevated temperatures are reduced, due to the increased residual content of aluminum in the steel in the solid solution.

Сталь опытных составов выплавл ли в основных электродуговых печах на чистых шихтовых материалах, Слитки проковывали в кованные заготовки по типу раскатных колец, которые обрабатывались механическим способом до получени обечаек с толщиной стенки 100 мм.The steel of the test compounds was smelted in the main electric arc furnaces on pure charge materials. The ingots were forged into forged blanks according to the type of rolled rings, which were machined to obtain shells with a wall thickness of 100 mm.

Дл получени требуемого комплексаTo obtain the desired complex

свойств, сталь подвергают аустенизацииproperties, steel is austenitized

при 900-960°С, охлаждение со скоростью,at 900-960 ° C, cooling at a speed

4- алюминий 4- aluminum

азотnitrogen

..

превышающей критическую скорость, приexceeding critical speed, at

которой происходит распад аустенита в диффузионной области, отпуску при 680- 700°С с последующим охлаждением до 400°С со скоростью не менее 800°С/ч. Технологические отпуска дл сн ти остаточных напр жений после сварки провод тс при 620-650°С. При этом скорость охлаждени должна быть не менее 25°С/ч. Металл испытывали на кратковременный разрыв при температурах 20, 250°С и ударный из0which decomposes austenite in the diffusion region, tempering at 680–700 ° C, followed by cooling to 400 ° C at a rate of at least 800 ° C / h. Technological tempering to relieve residual stresses after welding is carried out at 620-650 ° C. In this case, the cooling rate should be at least 25 ° C / h. The metal was tested for short-term rupture at temperatures of 20, 250 ° С and impact

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION Steel containing carbon, manganese, silicon, chromium, molybdenum, titanium, aluminum, nitrogen, sulfur, iron, characterized in that, in order to increase the yield strength at temperatures up to 450 ° C, impact strength at a temperature of 20 ° C, cold resistance at a temperature of (-) 40 ° C, it additionally contains calcium in the following ratio of components, wt.%: