RU2001156C1 - Сталь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии корро- зионностойких сталей аустенито-ферритного класса и может быть использовано в химическом и энергетическом машиностроении, в судостроительной , металлургической и других отрасл х промышленности , в конструкци х, работающих длительное врем  при температурах до 400° С в агрессивных средах, в частности в водных средах, содержащих хлор-ионы, сернистые соединени  в продуктах переработки нефти, в кислотах различной концентрации , в морской воде Сталь дополнительно содержит медь, вольфрам, алюминий, олово при следующем соотношении компонентов, мас.% углерод 0,01 - 0,03, марганец 1 - 2. кремний 0,3 - 1: хром 21 - 23, никель 5,4 - 7. молибден 2,7 - 3,5; кальций 0,002 - 0.04, сера 0,001 - 0,02, азот 0,1 - 02, вольфрам 0,05 - 0.5, медь 0,1 - 0,3; алюминий 0.005 - 0,2. олово 0,0005 - 0,005. железо остальное, при условии выполнени  соотношени  кальций/сера г 151,5 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии коррозионно-стойких сталей аустенито- ферритного класса, может быть использова- но в химическом и энергетическом машиностроении, в судостроительной, металлургической и других отрасл х промышленности , в конструкци х, работающих длительное врем  при температурах до 400°С в агрессивных средах, в частности в оодных средах, содержащих хлор-ионы, сернистые соединени , в продуктах переработки нефти, в кислотах различной концентрации , в морской воде.

Широко примен ема  в химическом ма- шиност роении и других отрасл х промышленности дл  работы в контакте с водными средами стали типа Х18Н10Т имеют недостаточную коррозионную стойкость, склонны к локальной коррозии, вместе с этим имеют сравнительно низкие прочностные характеристики.

Мзоестные двухфазные стали типа Х21Н6М2 хот  и более прочны по сравнению со сталью аустенитного класса типа Х18Н10Т, однако, также имеют неудовлетворительные характеристики коррозионной стойкости в агрессивных водных средах.

Аналоги предлагаемой стали либо имеют недостаточную в зкость, в том числе сварных соединений, вследствие повышенного содержани  хрома и азота и усложненной схемы легировани  с наличием группы карбидообразующих элементов, либо недостаточно технологичны при металлургическом переделе вследствие неоптимального сочетани  легирующих элементов и примесей серы и фосфора либо имеют сложную технологию выплавки вследствие низких допустимых пределов содержани  таких элементов, как углерод, сера либо недостаточно используют возможности комплексного легировани  дл  повышени  сопротивлени  питтинговой и щелевой коррозии в водных средах с хлоридами и сернистыми соединени ми.

Наиболее близкой к предлагаемой стали по составу  вл етс  сталь со следующим химическим составом, мас.%:

Углерод 0,03

Марганец0,4-4

Кремний0,3-2

Хром16-23

Никель4-7

Молибден2-4

Кальций0,001-0,01

Сера 0,005

Азот0,06-0,20

Железо и примесиОстальное

Эта сталь имеет неоптимальные значени  прочности и сопротивлени  локальной коррозии при удовлетворительной деформируемости в гор чем состо нии. Целью изобретени   вл етс  повышение прочности и сопротивлени  щелевой коррозии аустенито-ферритной стали по сравнению с прототипом при сохранении высокотемпературной пластичности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что сталь дополнительно содержит медь, вольфрам, алюминий и олово при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 0,01-0,03

Марганец1,0-2,0

Кремний0,3-1,0

Хром21-23

Никель5.4-7,0

Молибден2,7-3.5

Вольфрам0,05-0,5

Медь0,1-0,3

Алюминий0,005-0.2

Кальций0,002-0,04

Сера0,001-0,02

Азот0,1-0,2

Олово0,0005-0.005

ЖелезоОстальное

При эюм соотношение Ca/S 1.5. Вы- бранное содержание компонентов обеспечивает получение аустенито-ферритной структуры, при этом введение меди, вольфрама и алюмини  повышаеттемпературу начала щелевой коррозии в воде хлоридами, повышает прочность стали благодар  изменению межатомной св зи и параметров решетки твердого раствора. Введением в сталь алюмини , регламентированием содержани  олова и выполнением определен- ного соотношени  содержани  кальци  и серы обеспечиваетс  получение высокой пластичности стали при температуре гор чего деформировани . Совместное легирование стали алюминием и кальцием способствует уменьшению количества крупных неметаллических включений, что улучшает гор чую деформируемость стали и ее сопротивление коррозии в водных растворах с хлор-ионами. Кроме того, введение алюмини  уменьшает вредное вли ние примеси Фосфора на гор чую деформируемость . Ограничение в предлагаемой стали содержани  олова уменьшает вредное вли ние ei о межзеренной сегрегации на техно- логичность стали при гор чем деформировании.

Дл  сохранени  металлом высокой пластичности и повышени  коррозионной стойкости в предлагаемой стали уменьшены по сравнению с прототипом верхние пределы

содержани  марганца и кремни , повышены нижние пределы содержани  хрома, никел , молибдена, азота. В св зи с большими технологическими трудност ми получени  металла с низким содержанием серы (как в прототипе) в предлагаемой стали повышен до 0,02% верхний предел содержани  серы, но одновременно, с целью уменьшени  вредного вли ни  серы на гор чую деформируемость стали, повышен верхний пре- дел содержани  кальци .

Нижние пределы содержани  меди, вольфрама, алюмини  в предлагаемой стали соответствует минимальной концентрации этих элементов, при которых отмечен их положительный эффект на повышение прочности и критической температуры щелевой коррозии. Прин тое ограничение верхних пределов содержани  меди, вольфрама, алюмини  обеспечивает сохранение метал- лом высокой пластичности при преимуществе по прочности и коррозионной стойкости по сравнению с прототипом При содержании меди, вольфрама и алюмини  выше верхних пределов отмечено снижение высокотемпературной пластичности стали. Выбранные пределы содержани  олова, соотношение кальци  и серы определены при исследовании свойств выплавленных составов стали.

Проведены выплавка пластическа  и термическа  обработка за вл емой стали и стали-прототипа, исследованы их прочность , коррозионна  стойкость в водных средах (определена температура начала щелевой коррозии), пластичность при 1100°С Химический состав исследованных сталей приведен в табл. 1. Металл выплавл ли в лабораторных услови х в открытой индукционной печи , после ковки и гор чее прокатки металл подвергали Tfрми еской обработке 1060±10 С Результаты испытаний , приведенные в табл 2, гюдтпррждают преимущества предлагаемой стали по значени м прочности и критической темпеоатуре щелеаой коррозии. Технико-экономический эффект от использовани  изобретени  выразитс  в повышении ресурса и надежности работы конструкции

(56) Патент США № 4664725, кп С 22 С 38/44, 1987

.ческий состав оргдлчгэемои и известной стам и L счсд PIH

Примечание В составе 7 не обеспелшаетс  требуемое соотношение Са/Ј ( 2: I 5 }

1 Т f I П И U 1

Таблица2

Результаты исследовани  прочности (ав , (%.2 ) пластичности W ) и критической температуры щелевой коррозии (кщкр)

Примечание. 1. Металл после и ковки и последующей прокатки подвергаетс  аустениза ции при 1060 ±10°С.

2.При испытании на кратковременный разрыв использованы продольные цилиндрические образцы с диаметром рабочей части 6 мм. Результаты испытаний усреднены по 3-м образцам.

3.Испытани  коррозионной стойкости выполнены в растворе 10% 6Н20 на цилиндрических образцах с фторопластовыми шайбами. Приведена минимальна  температура щелевой коррозии по результатам испытаний 3-х образцов.

Claims (1)

1. Формула изобретени  СТАЛЬ, содержаща  углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, азот, кальций, серу, железо, отличающа с  тем, что она дополнительно содержит медь, вольфрам, алюминий, олово при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод0,01-0,03

   Марганец1,0-2,0

   Кремний 0,3-1,0

   Хром21-23

   Никель

   5,4-7,0

   Молибден Кальций Сера Азот

   Вольфрам Медь

   Алюминий Олово Железо ри условии выполнени 

   ий/сера 1,5.

   2.7-3,5

   0,002 - 0,04

   0,001 -0,02

   0,1 -0,2

   0,05 - 0,5

   0,1 -0,3

   0,005 - 0,2

   0,0005 - 0,005

   Остальное

   отношени  каль