RU2222632C1 - Structural steel - Google Patents
Structural steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2222632C1 RU2222632C1 RU2002122421/02A RU2002122421A RU2222632C1 RU 2222632 C1 RU2222632 C1 RU 2222632C1 RU 2002122421/02 A RU2002122421/02 A RU 2002122421/02A RU 2002122421 A RU2002122421 A RU 2002122421A RU 2222632 C1 RU2222632 C1 RU 2222632C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- content
- carbon
- manganese
- nickel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к конструкционной стали, предназначенной преимущественно для производства труб диаметром 500-800 мм, подвергаемых сварке и эксплуатирующихся в условиях низких температур, а также агрессивных сред повышенной кислотности, содержащих сероводород. The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to structural steel, intended primarily for the production of pipes with a diameter of 500-800 mm, subjected to welding and operated at low temperatures, as well as aggressive environments of high acidity containing hydrogen sulfide.
Известна конструкционная углеродистая сталь 20 (20А), содержащая, мас.%: углерод - 0,17-0,24; кремний - 0,17-0,37; марганец - 0,35-0,65; хром - не более 0,25; медь - не более 0,25; никель - не более 0,25; мышьяк - не более 0,08; сера - не более 0,04; фосфор - не более 0,035. Эта сталь предназначена в том числе и для изготовления труб (Марочник сталей и сплавов. В.Г.Сорокин, А. В. Волосникова, С.А.Вяткин и др. Под общей ред. В.Г.Сорокина. - М.: Машиностроение, 1989, с. 51-54). Known structural carbon steel 20 (20A), containing, wt.%: Carbon - 0.17-0.24; silicon - 0.17-0.37; Manganese - 0.35-0.65; chrome - not more than 0.25; copper - not more than 0.25; nickel - not more than 0.25; arsenic - not more than 0.08; sulfur - not more than 0.04; phosphorus - not more than 0.035. This steel is also intended for the manufacture of pipes (Marochnik of steels and alloys. V.G. Sorokin, A.V. Volosnikova, S.A. Vyatkin, etc. Under the general editorship of V.G. Sorokin. - M .: Engineering, 1989, pp. 51-54).
По своей металлургической природе сталь претерпевает перитектическое превращение в твердожидком состоянии, что приводит к образованию дефектов уже при разливке стали, а затем к образованию поверхностных дефектов при прокатке металла для труб. Кроме того, известная сталь характеризуется пониженными значениями механических свойств, особенно при низких температурах и в условиях воздействия агрессивных сред, содержащих сероводород. By its metallurgical nature, steel undergoes a peritectic transformation in the solid-liquid state, which leads to the formation of defects already during the casting of steel, and then to the formation of surface defects during the rolling of metal for pipes. In addition, the known steel is characterized by lower values of mechanical properties, especially at low temperatures and under the influence of aggressive environments containing hydrogen sulfide.
Известна также сталь с более низким содержанием углерода, предназначенная также для изготовления труб, а именно сталь 10, содержащая, мас.%: углерод - 0,07-0,14; кремний - 0,17-0,37; марганец - 0,35-0,65; хром - не более 0,15; медь - не более 0,25; никель - не более 0,25; мышьяк - не более 0,08; сера - не более 0,04; фосфор - не более 0,035 (Марочник сталей и сплавов. В.Г.Сорокин, А.В.Волосникова, С.А.Вяткин и др. Под общей ред. В.Г.Сорокина. - М.: Машиностроение, 1989, с. 42-45). Эта сталь по технической сущности является наиболее близкой к заявляемой и поэтому принята в качестве ближайшего аналога. Also known is a steel with a lower carbon content, also intended for the manufacture of pipes, namely steel 10, containing, wt.%: Carbon - 0.07-0.14; silicon - 0.17-0.37; Manganese - 0.35-0.65; chrome - not more than 0.15; copper - not more than 0.25; nickel - not more than 0.25; arsenic - not more than 0.08; sulfur - not more than 0.04; phosphorus - not more than 0.035 (Marochnik of steels and alloys. V.G. Sorokin, A.V. Volosnikova, S.A. Vyatkin, etc. Under the general editorship of V.G. Sorokin. - M.: Engineering, 1989, p. . 42-45). This steel by technical nature is the closest to the claimed and therefore accepted as the closest analogue.
Переход со стали 20 на сталь 10, т.е. на сталь с пониженным содержанием углерода, позволяет уменьшить или ликвидировать поверхностные дефекты, упразднить рыхлую металлургическую окалину на поверхности труб и за счет этого одновременно улучшить коррозионную устойчивость труб. Согласно ГОСТ 1050 и ОСТ 14-21-77 в этой стали обеспечиваются механические свойства не ниже: временное сопротивление разрыву - 353 Н/мм2, предел текучести - 216 Н/мм2, относительное удлинение - 24%, ударная вязкость - KCU-40=29 Дж/см2, KCV-20= 29 Дж/см2.The transition from steel 20 to steel 10, i.e. on steel with a low carbon content, it allows reducing or eliminating surface defects, eliminating loose metallurgical scale on the surface of pipes and thereby improving the corrosion resistance of pipes. According to GOST 1050 and OST 14-21-77, the mechanical properties of this steel are ensured not lower: temporary tensile strength - 353 N / mm 2 , yield strength - 216 N / mm 2 , elongation - 24%, impact strength - KCU -40 = 29 J / cm 2 , KCV -20 = 29 J / cm 2 .
Известная сталь имеет пониженную свариваемость, особенно при верхнем содержании углерода, в условиях низких температур до -40oС монтаж и до (-15)÷(-20)oС эксплуатация, недостаточный уровень механических свойств и коррозионной стойкости труб диаметром 500-800 мм в условиях действия агрессивных сред повышенной кислотности, содержащих сероводород.Known steel has a low weldability, especially at the upper carbon content, at low temperatures up to -40 o С installation and up to (-15) ÷ (-20) o С operation, insufficient level of mechanical properties and corrosion resistance of pipes with a diameter of 500-800 mm under the action of aggressive environments of high acidity containing hydrogen sulfide.
В основу изобретения поставлена задача такого усовершенствования состава конструкционной стали, преимущественно для труб диаметром 500-800 мм, которое позволило бы обеспечить хорошую свариваемость при монтаже до -40oС и эксплуатации при (-15)÷(-20)oС, существенное повышение уровня механических свойств и коррозионной стойкости в условиях действия агрессивных сред повышенной кислотности, содержащих сероводород, за счет оптимизации химического состава стали и ее структуры.The basis of the invention is the task of such an improvement in the composition of structural steel, mainly for pipes with a diameter of 500-800 mm, which would ensure good weldability during installation to -40 o C and operation at (-15) ÷ (-20) o C, a significant increase the level of mechanical properties and corrosion resistance under the action of aggressive environments of high acidity containing hydrogen sulfide due to the optimization of the chemical composition of steel and its structure.
Поставленная задача решается тем, что конструкционная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, медь, никель и железо, по изобретению дополнительно содержит барий, кальций и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,02-0,06
Марганец - 1,20-1,80
Кремний - 0,03-0,10
Медь - 0,40-0,50
Никель - 0,40-0,50
Барий - 0,005-0,05
Кальций - 0,005-0,05
Ванадий - 0,05-0,10
Железо - Остальное
Кроме того, в предлагаемой стали дополнительно ограничено содержание примесей, мас.%: серы ≤0,010, фосфора ≤0,015.The problem is solved in that structural steel containing carbon, silicon, manganese, copper, nickel and iron according to the invention additionally contains barium, calcium and vanadium in the following ratio, wt.%:
Carbon - 0.02-0.06
Manganese - 1.20-1.80
Silicon - 0.03-0.10
Copper - 0.40-0.50
Nickel - 0.40-0.50
Barium - 0.005-0.05
Calcium - 0.005-0.05
Vanadium - 0.05-0.10
Iron - Else
In addition, the proposed steel is additionally limited by the content of impurities, wt.%: Sulfur ≤ 0.010, phosphorus ≤ 0.015.
Признаками, общими для заявляемой и известной стали, является наличие в них углерода, кремния, марганца, меди, никеля и железа. Signs common to the claimed and known steel is the presence in them of carbon, silicon, manganese, copper, nickel and iron.
Благодаря дополнительному содержанию бария, кальция и ванадия при заявляемом соотношении компонентов и ограниченному содержанию примесей серы и фосфора предлагаемая сталь хорошо сваривается в условиях низких температур (до -40oС - монтаж, до (-15)÷(-20)oС - эксплуатация), обладает высоким комплексом механических свойств, а именно: временное сопротивление разрыву σв = 680-700 H/мм2, предел текучести σт = 580-600 H/мм2, относительное удлинение δ5 = 20-23%, ударная вязкость KCU-40≥60 Дж/см2. Кроме того, она имеет повышенную коррозионную стойкость в агрессивных средах с повышенной кислотностью и содержащих сероводород.Due to the additional content of barium, calcium and vanadium with the claimed ratio of components and a limited content of sulfur and phosphorus impurities, the proposed steel is well welded at low temperatures (up to -40 o С - installation, up to (-15) ÷ (-20) o С - operation ) complex has high mechanical properties, namely tensile strength σ in = 680-700 H / mm 2, yield stress σ t = 580-600 H / mm 2, elongation δ 5 = 20-23%, the toughness KCU -40 ≥60 J / cm 2 . In addition, it has increased corrosion resistance in aggressive environments with high acidity and containing hydrogen sulfide.
Содержание углерода в заявляемой стали составляет 0,02-0,06 мас.%. Это обеспечивает хорошую свариваемость стали, в том числе в условиях низких температур, а именно при монтаже до -40oС и эксплуатации до (-15)÷(-20)oС. Кроме того, при этом сохраняется высокая пластичность при нагружении, так как углерода недостаточно для связывания подвижных дислокаций, ответственных за пластичность. При повышении углерода сверх 0,06 мас.% начинает заметно ухудшаться качество сварки при низких температурах, углерода становится достаточно для связывания дислокации и поэтому пластические свойства снижаются.The carbon content in the inventive steel is 0.02-0.06 wt.%. This ensures good weldability of steel, including at low temperatures, namely during installation up to -40 o С and operation up to (-15) ÷ (-20) o С. In addition, high ductility is maintained during loading, so as carbon is not enough to bind the mobile dislocations responsible for plasticity. With an increase in carbon over 0.06 wt.%, The quality of welding at low temperatures begins to deteriorate noticeably, carbon becomes sufficient to bind the dislocation, and therefore the plastic properties decrease.
Пределы содержания марганца выбраны в интервале 1,20 1,80 мас.%. При содержании марганца менее 1,20 мас.% металл недостаточно раскисляется и не обеспечивается достаточная прочность твердого раствора при оптимальном содержании других элементов. При содержании марганца более 1,80 мас.% в процессе сварки металла при низких температурах возникают трещины из-за образования продуктов мартенситного типа и, кроме того, снижается ударная вязкость при отрицательных температурах, т.е. хладостойкость стали. The limits of manganese content are selected in the range of 1.20 to 1.80 wt.%. When the manganese content is less than 1.20 wt.%, The metal is not sufficiently deoxidized and a sufficient strength of the solid solution is not provided with the optimal content of other elements. When the manganese content is more than 1.80 wt.% During the welding of the metal at low temperatures, cracks occur due to the formation of martensitic type products and, in addition, the toughness at low temperatures decreases, i.e. cold resistance of steel.
Содержание кремния в стали составляет 0,03-0,10 мас.%. При большем содержании кремния снижается сопротивление стали хрупкому разрушению при отрицательных температурах из-за увеличения количества силикатных включений, достаточное же раскисление стали обеспечивается оптимальным содержанием других элементов, в частности марганца, и технологическими приемами обработки жидкой стали. The silicon content in the steel is 0.03-0.10 wt.%. With a higher silicon content, the steel's resistance to brittle fracture at low temperatures decreases due to an increase in the number of silicate inclusions, but the sufficient deoxidation of the steel is ensured by the optimal content of other elements, in particular manganese, and technological methods for processing liquid steel.
Пределы содержания меди составляют 0,40-0,50 мас.%. При меньшем, чем 0,40 мас. % содержании меди ухудшается коррозионная стойкость в агрессивных средах, особенно с повышенной кислотностью и содержащих сероводород. При большем, чем 0,50 мас.% содержании меди может проявляться красноломкость стали при ее горячей прокатке. The copper content ranges from 0.40 to 0.50 wt.%. With less than 0.40 wt. % copper content deteriorates corrosion resistance in aggressive environments, especially those with high acidity and containing hydrogen sulfide. At a copper content greater than 0.50 wt.%, The red-brittleness of the steel may appear during its hot rolling.
Оптимальное содержание никеля в заявляемой стали составляет 0,40-0,50 мас. %. При содержании никеля меньше 0,40 мас.% не достигается его положительного влияния на ударную вязкость, особенно при отрицательных температурах. Содержание никеля более 0,50 мас.% в этой стали не рационально, так как заметно удорожает сталь. The optimal nickel content in the inventive steel is 0.40-0.50 wt. % When the nickel content is less than 0.40 wt.% Is not achieved its positive effect on the toughness, especially at low temperatures. Nickel content of more than 0.50 wt.% In this steel is not rational, since it significantly increases the cost of steel.
Барий положительно влияет на глобуляризацию включений и, благодаря этому, на вязкость стали и обрабатываемость резанием. При содержании менее 0,005 мас. % бария не обеспечивается глобуляризация всех включений. При содержании более 0,05 мас.% бария снижается пластичность и увеличивается хрупкость. Barium has a positive effect on the globularization of inclusions and, due to this, on the viscosity of steel and machinability. When the content is less than 0.005 wt. % barium does not provide globularization of all inclusions. With a content of more than 0.05 wt.% Barium, ductility decreases and fragility increases.
Кальций также положительно влияет на глобуляризацию включений: эффект усиливается при совместном воздействии с барием. При содержании менее 0,005 мас. % кальция не обеспечивается глобуляризация всех сульфидов. При содержании более 0,05 мас.% кальция избыточное количество неметаллических включений загрязняет сталь, что снижает ее хладостойкость. Calcium also has a positive effect on the globularization of inclusions: the effect is enhanced when combined with barium. When the content is less than 0.005 wt. % calcium does not provide globularization of all sulfides. When the content is more than 0.05 wt.% Calcium, an excessive amount of non-metallic inclusions contaminates the steel, which reduces its cold resistance.
Содержание ванадия находится в пределах 0,05-0,10 мас.%. Его назначение связано как с раскислением стали, так и с образованием карбонитридов, сдерживающих рост зерна аустенита при нагреве с сохранением мелкозернистости. При содержании менее 0,05 мас.% ванадия сталь недостаточно раскислена и понижается прочность из-за недостаточной твердости комплексных карбонитридов. При содержании более 0,1 мас.% ванадия ухудшается технологичность, а избыточные карбонитриды могут снизить хладостойкость. The vanadium content is in the range of 0.05-0.10 wt.%. Its purpose is associated with both the deoxidation of steel and the formation of carbonitrides that inhibit the growth of austenite grains during heating while maintaining fine grain. When the content is less than 0.05 wt.% Vanadium, the steel is not sufficiently deoxidized and the strength decreases due to insufficient hardness of complex carbonitrides. With a content of more than 0.1 wt.% Vanadium, processability deteriorates, and excess carbonitrides can reduce cold resistance.
Содержание серы в заявляемой стали ограничивается верхним значением 0,010 мас.%, а фосфора - 0,015 мас.%. При большем содержании серы снижается пластичность стали и ее коррозионная стойкость в условиях действия агрессивных сред, особенно с повышенной кислотностью и сероводородом и, кроме того, сера, снижая поверхностную энергию границ зерен, способствует росту полостей и субмикротрещин. При большем, чем 0,015 мас.% содержании фосфора усиливается хладноломкость стали. The sulfur content in the inventive steel is limited to an upper value of 0.010 wt.%, And phosphorus - 0.015 wt.%. With a higher sulfur content, the ductility of steel and its corrosion resistance under aggressive environments, especially with increased acidity and hydrogen sulfide, decrease, and, in addition, sulfur, reducing the surface energy of grain boundaries, promotes the growth of cavities and submicrocracks. At a greater than 0.015 wt.% Phosphorus content, the cold-brittleness of the steel is enhanced.
Вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в объеме формулы изобретения
Опытные стали выплавляли в индукционной печи с емкостью тигля 30 кг с использованием армко-железа. Химические составы опытных сталей приведены в таблице 1. Для сравнения выплавляли сталь с составом ближайшего аналога.An embodiment of the invention not excluding other options within the scope of the claims
The experimental steels were smelted in an induction furnace with a crucible capacity of 30 kg using armco iron. The chemical compositions of the experimental steels are given in table 1. For comparison, steel was smelted with the composition of the nearest equivalent.
Слитки массой 23-27 кг ковали на заготовки сечением 40•450 мм, которые прокатывали на листы толщиной 15-25 мм. Из листов изготавливали образцы для проведения сварки, механических испытаний и оценки коррозионной стойкости в воде с сероводородом и кислотностью рН 6,5. Оценку механических свойств проводили по действующим стандартам, а коррозионной стойкости - по потере массы. Коррозионную стойкость стали по ближайшему аналогу условно принимали за единицу. Ingots weighing 23-27 kg were forged onto billets with a section of 40 • 450 mm, which were rolled onto sheets with a thickness of 15-25 mm. Samples were made from sheets for welding, mechanical testing, and assessment of corrosion resistance in water with hydrogen sulfide and an acidity of pH 6.5. The mechanical properties were evaluated according to current standards, and the corrosion resistance - by weight loss. Corrosion resistance of steel according to the closest analogue was conventionally taken as a unit.
Полученные результаты механических свойств и коррозионной стойкости приведены в таблице 2, из которой следует, что по прочностным показателям и коррозионной стойкости заявляемая сталь существенно превосходит известную при высоких значениях пластичности и ударной вязкости. Заявляемая сталь хорошо сваривалась в условиях низких температур. The obtained results of the mechanical properties and corrosion resistance are shown in table 2, from which it follows that in terms of strength and corrosion resistance the inventive steel significantly exceeds that known at high ductility and impact strength. The inventive steel welded well at low temperatures.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002122421/02A RU2222632C1 (en) | 2002-08-21 | 2002-08-21 | Structural steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002122421/02A RU2222632C1 (en) | 2002-08-21 | 2002-08-21 | Structural steel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2222632C1 true RU2222632C1 (en) | 2004-01-27 |
| RU2002122421A RU2002122421A (en) | 2004-03-10 |
Family
ID=32091584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002122421/02A RU2222632C1 (en) | 2002-08-21 | 2002-08-21 | Structural steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2222632C1 (en) |
-
2002
- 2002-08-21 RU RU2002122421/02A patent/RU2222632C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СОРОКИН В.Г. и др. Марочник сталей и сплавов. - М.: Машиностроение, 1989, с. 42-45. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002122421A (en) | 2004-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106661705B (en) | carburized alloy steel and preparation method and application thereof | |
| EP2881485B1 (en) | Abrasion resistant steel plate with high strength and high toughness, and process for preparing same | |
| CN111575588B (en) | Martensite precipitation hardening stainless steel and preparation method and application thereof | |
| RU72697U1 (en) | STAINLESS STEEL HIGH STRENGTH STEEL BAR | |
| EP1442147A1 (en) | Steel sheet for vitreous enameling excellent in workability and fish scale resistance, and method for producing the same | |
| CN101319294A (en) | Steel for fine grain carburizing gear and method of manufacturing the same | |
| CN113293336A (en) | Preparation method of rare earth non-quenched and tempered free-cutting hot-rolled round steel with yield strength of 500MPa | |
| CN114561593B (en) | Steel for long-life high-strength-toughness corrosion-resistant underwater Christmas tree valve body, heat treatment method and production method thereof | |
| CN111433382B (en) | Ferritic stainless steel having excellent high-temperature oxidation resistance and method for producing same | |
| CN105543703A (en) | Multi-microalloyed antifatigue carburized gear steel and manufacturing method thereof | |
| WO2017131077A1 (en) | Spring steel | |
| CN112143970B (en) | High-strength high-toughness non-quenched and tempered front axle steel and production method thereof | |
| JP5530255B2 (en) | High strength thin steel sheet and method for producing the same | |
| RU59060U1 (en) | STAINLESS STEEL HIGH STRENGTH STEEL BAR | |
| CN114574762B (en) | Steel for high-strength-toughness corrosion-resistant underwater Christmas tree valve body smelted under high scrap steel ratio, heat treatment method and production method thereof | |
| RU2665854C1 (en) | Thick cold-resistant steel | |
| CN111108225A (en) | Steel sheet and method for producing same | |
| RU2222632C1 (en) | Structural steel | |
| CN112513309B (en) | Steel sheet and method for producing same | |
| CN111349850B (en) | High-corrosion-resistance weather-resistant steel and manufacturing method thereof | |
| JP2007177303A (en) | Steel having excellent ductility and its production method | |
| RU61285U1 (en) | STAINLESS STEEL HIGH STRENGTH STEEL BAR | |
| JP5136174B2 (en) | High strength steel for bolts with excellent weather resistance and delayed fracture resistance | |
| RU2657741C1 (en) | Structural cryogenic austenite high-strength corrosion-resistant weldable steel and its treatment method | |
| RU2346074C2 (en) | Stainless high-strength steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060406 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130822 |