RU2225793C2 - Clad corrosion resistant steel and an item made out of it - Google Patents
Clad corrosion resistant steel and an item made out of it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2225793C2 RU2225793C2 RU2002111391/02A RU2002111391A RU2225793C2 RU 2225793 C2 RU2225793 C2 RU 2225793C2 RU 2002111391/02 A RU2002111391/02 A RU 2002111391/02A RU 2002111391 A RU2002111391 A RU 2002111391A RU 2225793 C2 RU2225793 C2 RU 2225793C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- corrosion
- clad
- carbon
- resistant
- Prior art date
Links
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению коррозионностойкого биметалла и изделий из него, в частности листов и труб, применяемых для оборудования нефтяного и химического машиностроения, для нефтепроводов, тепловых сетей и других целей в любых отраслях народного хозяйства в средах различной агресивности, в том числе вызывающих появление локальных видов коррозии. В таких условиях основным критерием выбора материала для конкретных изделий является необходимость обеспечения достаточного уровня стойкости против общей, межкристаллитной, питтинговой и других видов коррозии при достаточной прочности, пластичности, вязкости и свариваемости. Биметаллы представляют собой уникальный вид металлопродукции, в котором возможно при правильном выборе слоев обеспечить требуемое сочетание коррозионной стойкости, механических и технологических характеристик, что, в свою очередь, приводит к повышению долговечности и надежности оборудования.The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to the production of corrosion-resistant bimetal and products from it, in particular sheets and pipes used for equipment of oil and chemical engineering, for pipelines, heating networks and other purposes in any sectors of the economy in environments of various aggressiveness, in including causing the appearance of local types of corrosion. In such conditions, the main criterion for the selection of material for specific products is the need to ensure a sufficient level of resistance against general, intergranular, pitting and other types of corrosion with sufficient strength, ductility, viscosity and weldability. Bimetals are a unique type of metal products, in which it is possible, with the right choice of layers, to provide the required combination of corrosion resistance, mechanical and technological characteristics, which, in turn, leads to increased durability and reliability of the equipment.
Известны двухслойные коррозионностойкие листовые стали по ГОСТ 10885, традиционно применяемые для оборудования нефтяной, химической и целлюлозно-бумажной промышленности. В качестве основного слоя используют углеродистые или низколегированные стали, в качестве плакирующего слоя - коррозионностойкие ферритные или аустенитные стали, причем для обеспечения высокой стойкости против питтинговой коррозии используют плакирующие слои из высоколегированных сталей и сплавов типа 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н13М3Т, 06ХН28МДТ и др. с повышенным содержанием хрома, никеля, молибдена и других элементов. К недостаткам таких двухслойных сталей помимо высокой стоимости относятся низкие технологические характеристики. В частности, повышенное сопротивление деформации стали плакирующего слоя при высоких температурах сопровождается неравномерной деформацией слоев и увеличением нагрузок на технологическое оборудование при горячей обработке давлением. Кроме того, при сварке таких сталей велика вероятность образования кристаллизационных трещин в сварных соединениях. Это диктует целесообразность создания биметалла с плакирующим слоем из экономнолегированных коррозионностойких сталей, например, хромистых - ферритных или феррито-мартенситных, с более высокими технологическими характеристиками и при этом стойких против питтинговой коррозии.Known two-layer corrosion-resistant sheet steel according to GOST 10885, traditionally used for equipment in the oil, chemical and pulp and paper industry. Carbon or low alloy steels are used as the main layer, corrosion-resistant ferritic or austenitic steels are used as the clad layer, and clad layers of high alloy steels and alloys of the type 08Kh17N13M2T, 08Kh17N13M3T, 06KhN28MDT and others with high chromium content are used to provide high resistance to pitting corrosion. nickel, molybdenum and other elements. The disadvantages of such two-layer steels in addition to high cost include low technological characteristics. In particular, the increased deformation resistance of the steel of the cladding layer at high temperatures is accompanied by uneven deformation of the layers and an increase in the load on the processing equipment during hot processing. In addition, during the welding of such steels, there is a high probability of the formation of crystallization cracks in welded joints. This dictates the advisability of creating a bimetal with a cladding layer of economically alloyed corrosion-resistant steels, for example, chromium - ferritic or ferritic-martensitic, with higher technological characteristics and at the same time resistant to pitting corrosion.
Известна двухслойная высокопрочная коррозионностойкая сталь и выполненные из нее изделия, например, листы, сварные емкости-хранилища для транспортировки и хранения агрессивных жидкостей. Сталь основного слоя содержит следующие компоненты, мас.%:Known two-layer high-strength corrosion-resistant steel and products made from it, for example, sheets, welded storage tanks for transporting and storing aggressive liquids. The steel of the base layer contains the following components, wt.%:
Углерод 0,08-0,10Carbon 0.08-0.10
Кремний 0,17-0,37Silicon 0.17-0.37
Марганец 0,3-0,6Manganese 0.3-0.6
Хром 0,6-0,9Chrome 0.6-0.9
Никель 2,0-3,0Nickel 2.0-3.0
Медь 0,4-0,7Copper 0.4-0.7
Молибден 0,35-0,45Molybdenum 0.35-0.45
Алюминий 0,02-0,06Aluminum 0.02-0.06
Ниобий 0,02-0,05Niobium 0.02-0.05
Сера 0,001-0,010Sulfur 0.001-0.010
Фосфор 0,001-0,015Phosphorus 0.001-0.015
Железо ОстальноеIron Else
Защитный, плакирующий слой выполнен из стали, содержащей, мас.%:The protective, cladding layer is made of steel, containing, wt.%:
Углерод 0,01-0,12Carbon 0.01-0.12
Кремний 0,2-0,8Silicon 0.2-0.8
Марганец 1,3-2,5Manganese 1.3-2.5
Хром 17,0-20,5Chrome 17.0-20.5
Никель 8,0-11,5Nickel 8.0-11.5
Ниобий 0,7-1,2Niobium 0.7-1.2
Железо ОстальноеIron Else
Толщина плакирующего слоя составляет 5,7-16,7% от общей толщины биметалла (патент РФ №2016912, МПК В 32 В 15/14, опубл. 30.07.1994 г.). Такая двухслойная сталь является стойкой против общей и межкристаллитной коррозии во многих средах. Однако из-за высокого содержания легирующих элементов стоимость ее высока. Кроме того, стойкость такой стали против питтинговой коррозии недостаточна.The thickness of the cladding layer is 5.7-16.7% of the total thickness of the bimetal (RF patent No.2016912, IPC B 32 B 15/14, publ. 30.07.1994). Such two-layer steel is resistant to general and intergranular corrosion in many environments. However, due to the high content of alloying elements, its cost is high. In addition, the resistance of such steel to pitting corrosion is insufficient.
Известен композиционный стальной нержавеющий материал со слоистой структурой, включающий основной, переходный и поверхностный структурные слои, выполненные из хромокремнистой или из хромокремнистой легированной стали регламентированного состава, причем поверхностный слой содержит следующие компоненты, мас.%:Known composite stainless steel material with a layered structure, including the main, transitional and surface structural layers made of chromium-silicon or chromium-silicon alloy steel of regulated composition, and the surface layer contains the following components, wt.%:
Хром 6-25Chrome 6-25
Кремний До 6,5Silicon Up to 6.5
при отношении Si/Cr<0,4, а также может дополнительно содержать один или несколько компонентов, выбранных из группы, мас.%:when the ratio Si / Cr <0.4, and may also optionally contain one or more components selected from the group, wt.%:
Углерод До 1,0Carbon Up to 1.0
Никель До 34,0Nickel Up to 34.0
Марганец До 6,0Manganese Up to 6.0
Алюминий До 4,0Aluminum Up to 4.0
Молибден До 3,0Molybdenum Up to 3.0
Вольфрам До 4,0Tungsten Up to 4.0
Ванадий До 0,5Vanadium Up to 0.5
Медь До 5,0Copper Up to 5.0
Титан До 1,0Titanium Up to 1.0
Ниобий До 1,0Niobium Up to 1.0
Цирконий До 1,0Zirconium Up to 1.0
Иттрий До 0,5Yttrium Up to 0.5
РЗМ До 0,5REM Up to 0.5
Азот До 0,8Nitrogen Up to 0.8
Железо и примеси ОстальноеIron and impurities Else
(патент РФ №2155134, МПК В 32 В 15/18, опубл. 27.08.2000 г.). Материал имеет повышенную прочность соединения слоев и, в связи с этим, высокую технологичность. Однако коррозионная стойкость его во многих средах может быть недостаточна.(RF patent No. 2155134, IPC B 32 V 15/18, publ. 08.27.2000). The material has an increased strength of the connection of the layers and, in this regard, high adaptability. However, its corrosion resistance in many environments may be insufficient.
Известны изделия - трубопроводы для транспортировки нефти и природного газа с высокой коррозионной стойкостью и хорошей свариваемостью. Трубы изготовлены из плакированной стали, наружный слой которой содержит следующие компоненты, мас.%:Known products - pipelines for transporting oil and natural gas with high corrosion resistance and good weldability. The pipes are made of clad steel, the outer layer of which contains the following components, wt.%:
Углерод 0,02-0,25Carbon 0.02-0.25
Кремний 0,1-1,0Silicon 0.1-1.0
Марганец 0,05-2,0Manganese 0.05-2.0
Алюминий 0,005-0,10Aluminum 0.005-0.10
Фосфор Не более 0,015Phosphorus Not more than 0.015
Сера Не более 0,005Sulfur Not more than 0.005
Железо и неизбежные примеси ОстальноеIron and inevitable impurities
Внутренний слой, находящийся в непосредственном контакте с транспортируемой средой, содержит следующие компоненты, мас.%:The inner layer in direct contact with the transported medium contains the following components, wt.%:
Углерод Не более 0,03Carbon Not more than 0.03
Хром 7,5-16,0Chrome 7.5-16.0
Кремний 0,01-1,0Silicon 0.01-1.0
Марганец 0,01-3,0Manganese 0.01-3.0
Азот Не более 0,02Nitrogen Not more than 0.02
Железо и неизбежные примеси ОстальноеIron and inevitable impurities
Внутренний слой может также содержать один или несколько элементов из следующей группы, мас.%:The inner layer may also contain one or more elements from the following group, wt.%:
Никель До 4,0Nickel Up to 4.0
Медь До 4,5Copper Up to 4.5
Молибден До 2,5Molybdenum Up to 2.5
Вольфрам До 5,0Tungsten Up to 5.0
а также дополнительно может содержать один или несколько элементов из следующей группы, мас.%:and also may additionally contain one or more elements from the following group, wt.%:
Ниобий 0,01-1,0Niobium 0.01-1.0
Ванадий 0,01-1,0Vanadium 0.01-1.0
Титан 0,01-1,0Titanium 0.01-1.0
Цирконий 0,01-1,0Zirconium 0.01-1.0
(патент США, №5275893, НКИ 428/683, МПК В 32 В 15/18, опубл. 4.01.1994 г.) Трубопроводы имеют высокую коррозионную стойкость при транспортировке чистых нефти и природного газа. Однако при появлении в транспортируемой среде водной фракции, а также в некоторых других средах стойкость такой плакированной стали и труб из нее против общей и питтинговой коррозии недостаточна.(US patent, No. 5275893, NKI 428/683, IPC B 32 V 15/18, publ. 4.01.1994) Pipelines have high corrosion resistance during transportation of pure oil and natural gas. However, when an aqueous fraction appears in the transported medium, as well as in some other environments, the resistance of such clad steel and pipes from it against general and pitting corrosion is insufficient.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является плакированная коррозионностойкая сталь, состоящая из основного слоя из углеродистой или низколегированной стали и по крайней мере одного плакирующего слоя из коррозионностойкой стали, при этом содержание углерода в стали основного слоя составляет 0,02-0,20%, прочность сцепления слоев не ниже прочности основного слоя, а отношение толщины плакирующего слоя к общей толщине слоев определяется в зависимости от термических коэффициентов линейного расширения сталей плакирующего и основного слоев по зависимостиThe closest analogue of the claimed invention is clad corrosion resistant steel, consisting of a base layer of carbon or low alloy steel and at least one clad layer of corrosion resistant steel, while the carbon content in the steel of the base layer is 0.02-0.20%, adhesion strength layers is not lower than the strength of the base layer, and the ratio of the thickness of the cladding layer to the total thickness of the layers is determined depending on the thermal coefficients of linear expansion of the cladding steels and the base basal layers according
0,5×[1-(αо.с.-αп.с.)/αо.с.]≤hп.с./hобщ. ≤ 0,20,0.5 × [1- (α o.s. -α ps ) / α o.s. ] ≤h ps / h total ≤ 0.20,
где αо.с. и αп.с. - термические коэффициенты линейного расширения сталей основного и плакирующего слоев соответственно,where α o.s. and α ps - thermal coefficients of linear expansion of the steels of the main and cladding layers, respectively,
hобш. и hп.c. - общая толщина слоев и толщина плакирующего слоя соответственно.h total and h P.c. - the total thickness of the layers and the thickness of the cladding layer, respectively.
Сталь основного слоя содержит следующие компоненты, мас.%:The steel of the base layer contains the following components, wt.%:
Углерод 0,02-0,2Carbon 0.02-0.2
Кремний 0,05-0,8Silicon 0.05-0.8
Марганец 0,3-2,1Manganese 0.3-2.1
один или несколько элементов из группы, включающейone or more elements from the group including
Ниобий 0,005-0,1Niobium 0.005-0.1
Ванадий 0,005-0,12Vanadium 0.005-0.12
Титан 0,005-0,08Titanium 0.005-0.08
Бор 0,001-0,006Boron 0.001-0.006
Железо ОстальноеIron Else
при этом легирующие элементы связаны рядом зависимостей, а коррозионностойкая сталь плакирующего слоя содержит 5-20% хрома и не более 0,01% серы, например это сталь 08Х18ФБ или сталь 08Х18Н10. Из указанной плакированной коррозионностойкой стали выполнены изделия в виде полос толщиной 2,5 мм, или листов толщиной 5 мм, или сварных труб, имеющие высокую стойкость против коррозионно-механического разрушения, в частности против коррозионного растрескивания под напряжением, высокие показатели вязкости, хладостойкости, прочности, пластичности, свариваемости (патент РФ №2115559, МПК В 32 В 15/18, опубл. 20.07.1998, описание - прототип изобретения “сталь” и “изделие”). Такая плакированная сталь и изделие из нее имеют низкую стойкость против общей и питтинговой коррозии во многих эксплуатационных средах, в частности в водных средах с повышенным содержанием ионов хлора.the alloying elements are connected by a number of dependencies, and the corrosion-resistant steel of the cladding layer contains 5-20% chromium and not more than 0.01% sulfur, for example, 08Kh18FB steel or 08Kh18N10 steel. The above clad stainless steel products are made in the form of strips 2.5 mm thick, or sheets 5 mm thick, or welded pipes, having high resistance to corrosion and mechanical damage, in particular against stress corrosion cracking, high viscosity, cold resistance, strength , plasticity, weldability (RF patent No. 21115559, IPC B 32 V 15/18, publ. 07/20/1998, description - prototype of the invention “steel” and “product”). Such clad steel and its product have low resistance to general and pitting corrosion in many operating environments, in particular in aqueous environments with a high content of chlorine ions.
Задача, решаемая с помощью данного изобретения, заключается в обеспечении высокой коррозионной стойкости, механических свойств и технологичности плакированной стали и изделий, выполненных из нее, при низкой стоимости.The problem solved by this invention is to provide high corrosion resistance, mechanical properties and manufacturability of clad steel and products made from it, at a low cost.
Техническим результатом данного изобретения является повышение коррозионной стойкости, в частности стойкости против общей и локальной коррозии плакированной стали и изделий, выполненных из нее, при сохранении механических и технологических характеристик, а также стоимости.The technical result of this invention is to increase corrosion resistance, in particular resistance to general and local corrosion of clad steel and products made from it, while maintaining mechanical and technological characteristics, as well as cost.
Технический результат достигается тем, что в известной плакированной коррозионностойкой стали, состоящей из основного слоя из углеродистой или низколегированной стали и, по крайней мере, одного плакирующего слоя из хромистой коррозионностойкой стали, с прочностью сцепления слоев не ниже прочности стали основного слоя, согласно изобретению, коррозионностойкая сталь плакирующего слоя содержит углерод, марганец, кремний, хром, серу, фосфор, железо и неизбежные примеси, в следующем соотношении, мас.%:The technical result is achieved by the fact that in the known clad corrosion-resistant steel, consisting of a base layer of carbon or low alloy steel and at least one cladding layer of chromium corrosion-resistant steel, with adhesion layers not lower than the strength of the steel of the base layer, according to the invention, corrosion-resistant clad layer steel contains carbon, manganese, silicon, chromium, sulfur, phosphorus, iron and inevitable impurities, in the following ratio, wt.%:
Углерод 0,01-0,08Carbon 0.01-0.08
Марганец 0,20-0,80Manganese 0.20-0.80
Кремний 0,5-2,5Silicon 0.5-2.5
Хром 11-15Chrome 11-15
Сера Не более 0,007Sulfur Not more than 0.007
Фосфор Не более 0,035Phosphorus Not more than 0,035
Железо и неизбежные примеси ОстальноеIron and inevitable impurities
при этом содержание хрома, кремния и углерода соответствует условиюwhile the content of chromium, silicon and carbon meets the condition
где [Cr], [Si] и [С] - содержание хрома, кремния и углерода соответственно, мас.%, также тем, что сталь плакирующего слоя дополнительно содержит молибден в количестве 0,5-2,5 мас.%,where [Cr], [Si] and [C] are the contents of chromium, silicon and carbon, respectively, wt.%, also the fact that the steel of the cladding layer additionally contains molybdenum in an amount of 0.5-2.5 wt.%,
также тем, что сталь плакирующего слоя дополнительно содержит ниобий в количестве, определяемом из условияalso the fact that the steel of the cladding layer additionally contains niobium in an amount determined from the condition
где [С] и [Nb] - содержание углерода и ниобия соответственно, мас.%, или титан в количестве, определяемом из условияwhere [C] and [Nb] are the carbon and niobium contents, respectively, wt.%, or titanium in an amount determined from the condition
где [С] и [Ti] - содержание углерода и титана соответственно, мас.%,where [C] and [Ti] are the carbon and titanium contents, respectively, wt.%,
а также тем, что изделие изготавливают из указанной плакированной коррозионностойкой стали.as well as the fact that the product is made of the specified clad stainless steel.
Получение высокой стойкости плакированной стали и изделий, выполненных из нее, против различных видов общей и локальной коррозии достигается соблюдением определенного химического состава стали плакирующего слоя. Содержание углерода в предлагаемых пределах позволяет обеспечить требуемое сочетание коррозионной стойкости и механических свойств, определяющих технологические характеристики стали. При более высоком содержании углерода снижается стойкость стали против межкристаллитной и питтинговой коррозии. При более низком содержании углерода происходит резкое повышение склонности к росту зерна, что негативно сказывается на характеристиках пластичности и вязкости.Obtaining high resistance of clad steel and products made from it against various types of general and local corrosion is achieved by observing a certain chemical composition of the clad layer steel. The carbon content in the proposed range allows you to provide the required combination of corrosion resistance and mechanical properties that determine the technological characteristics of steel. At a higher carbon content, the resistance of steel against intergranular and pitting corrosion decreases. With a lower carbon content, there is a sharp increase in the tendency to grain growth, which negatively affects the characteristics of ductility and viscosity.
Содержание марганца не ниже предложенного обеспечивает требуемую степень раскисленности стали, что положительно влияет на ее коррозионную стойкость. Дальнейшее увеличение содержания марганца снижает стойкость против питтинговой коррозии из-за появления в структуре стали мартенситной составляющей и выделения сульфидных неметаллических включений.The manganese content not lower than the proposed one provides the required degree of deoxidation of steel, which positively affects its corrosion resistance. A further increase in the manganese content decreases the resistance to pitting corrosion due to the appearance of a martensitic component in the steel structure and the release of sulfide non-metallic inclusions.
Предложенное содержание хрома обеспечивает высокую стойкость стали против общей коррозии во многих средах. При меньшем содержании хрома коррозионная стойкость будет недостаточна. Дальнейшее увеличение его содержания выше предложенного уровня приводит к удорожанию стали и изделий из нее без существенного увеличения коррозионной стойкости.The proposed chromium content provides high resistance of steel against general corrosion in many environments. With a lower chromium content, corrosion resistance will be insufficient. A further increase in its content above the proposed level leads to an increase in the cost of steel and products from it without a significant increase in corrosion resistance.
Содержание кремния в предлагаемых пределах позволяет при данном уровне хрома дополнительно повысить коррозионную стойкость стали. Дальнейшее увеличение содержания кремния приводит к появлению в стали ликвационных зон с повышенным его содержанием, при этом усиливается структурная неоднородность и снижается стойкость против локальной коррозии. Более низкое содержание кремния, чем предложенное, не приводит к повышению коррозионной стойкости стали.The silicon content in the proposed range allows for a given level of chromium to further increase the corrosion resistance of steel. A further increase in the silicon content leads to the appearance of segregation zones in steel with an increased content thereof, while structural heterogeneity is enhanced and resistance to local corrosion is reduced. A lower silicon content than proposed does not increase the corrosion resistance of steel.
Ограничение содержания примесей - серы и фосфора - положительно влияет на стойкость стали и изделий из нее против точечной коррозии.Limiting the content of impurities - sulfur and phosphorus - positively affects the resistance of steel and its products against pitting corrosion.
Дополнительное ограничение содержания хрома, кремния и углерода в соответствии с выражением (1) обеспечивает формирование в стали однородной ферритной структуры, что позволяет повысить стойкость против питтинговой коррозии. При более низких значениях данного выражения возможно присутствие в структуре других фаз, отрицательно влияющих на коррозионную стойкость стали. При более высоких значениях выражения (1) возможно образование σ-фазы, отрицательно влияющей не только на коррозионную стойкость стали, но и приводящей к ее охрупчиванию и снижению технологичности при изготовлении изделий.An additional limitation of the content of chromium, silicon and carbon in accordance with expression (1) ensures the formation of a uniform ferritic structure in steel, which makes it possible to increase resistance to pitting corrosion. At lower values of this expression, the presence of other phases in the structure that negatively affect the corrosion resistance of steel is possible. At higher values of expression (1), the formation of the σ phase is possible, which negatively affects not only the corrosion resistance of steel, but also leads to its embrittlement and a decrease in manufacturability in the manufacture of products.
Дополнительное введение молибдена в предлагаемых пределах позволяет еще больше повысить стойкость против питтинговой коррозии, а также против общей коррозии в ряде сред окислительно-восстановительного характера.An additional introduction of molybdenum in the proposed range allows you to further increase the resistance against pitting corrosion, as well as against general corrosion in a number of redox environments.
Предложенные содержания ниобия и титана, а также их регламентация в зависимости от содержания углерода в соответствии с выражениями (2) и (3) позволяют обеспечить стойкость стали против межкристаллитной коррозии независимо от содержания углерода в стали плакирующего слоя.The proposed content of niobium and titanium, as well as their regulation depending on the carbon content in accordance with expressions (2) and (3), can ensure the resistance of steel against intergranular corrosion, regardless of the carbon content in the steel of the clad layer.
Примеры конкретного выполнения предложенияExamples of concrete implementation of the proposal
Двухслойная листовая сталь с основным слоем из стали 20сп по ГОСТ 1050 и пятью вариантами стали плакирующего слоя была получена в ОАО “Северсталь” с использованием метода электрошлаковой наплавки. Химический состав слябов основного слоя из стали 20сп, мас.%:Double-layer sheet steel with a base layer of steel 20sp according to GOST 1050 and five variants of cladding steel was obtained at Severstal using the electroslag surfacing method. The chemical composition of the slabs of the main layer of steel 20sp, wt.%:
Углерод 0,18Carbon 0.18
Кремний 0,31Silicon 0.31
Марганец 0,48Manganese 0.48
Сера 0,007Sulfur 0.007
Фосфор 0,015Phosphorus 0.015
Хром 0,10Chrome 0.10
Никель 0,08Nickel 0.08
Медь 0,05Copper 0.05
Алюминий 0,04Aluminum 0.04
Железо ОстальноеIron Else
Слой из коррозионно-стойкой стали наплавляли расходуемыми электродами на поверхность сляба размерами 250×1300×5000 мм, при этом толщина наплавленного слоя составляла 40-50 мм. После нагрева в методических печах двухслойные слябы были прокатаны на непрерывном широкополосном стане “2000” на полосы толщиной 10 мм. Полосы были смотаны в рулоны при температуре 650-670°С. Из полос всех вариантов были вырезаны листовые заготовки, из которых изготавливали сварные патрубки диаметром 426 мм длиной 150 мм с внутренним плакирующим слоем из коррозионностойкой стали. От полос и от патрубков вырезали заготовки и готовили образцы для механических, электрохимических и коррозионных испытаний, в том числе на стойкость против общей, питтинговой и межкристаллитной коррозии.A layer of corrosion-resistant steel was deposited with consumable electrodes onto the surface of a slab with dimensions of 250 × 1300 × 5000 mm, while the thickness of the deposited layer was 40-50 mm. After heating in the methodical furnaces, two-layer slabs were rolled on a continuous broad-band mill “2000” into strips 10 mm thick. The strips were wound into rolls at a temperature of 650-670 ° C. Sheet blanks were cut from strips of all variants, from which welded tubes with a diameter of 426 mm and a length of 150 mm were made with an inner cladding layer of stainless steel. Billets were cut from strips and from nozzles and samples were prepared for mechanical, electrochemical, and corrosion tests, including resistance to general, pitting, and intergranular corrosion.
Были опробованы следующие варианты сталей плакирующего слоя:The following clad layer steels were tested:
вариант 1 - ферритная коррозионностойкая сталь, содержащая 0,02% углерода, 0,58% марганца, 1,3% кремния, 12,9% хрома, 0,003% серы, 0,012% фосфора, остальное железо и неизбежные примеси, при этом значение [Cr]+4[Si]-20[С] составило 17,7%, что соответствует выражению (1) (вариант соответствует п.1 формулы изобретения);option 1 - ferritic corrosion-resistant steel containing 0.02% carbon, 0.58% manganese, 1.3% silicon, 12.9% chromium, 0.003% sulfur, 0.012% phosphorus, the rest is iron and inevitable impurities, with the value [ Cr] +4 [Si] -20 [C] amounted to 17.7%, which corresponds to the expression (1) (option corresponds to claim 1 of the claims);
вариант 2 - ферритная коррозионностойкая сталь, содержащая 0,02% углерода, 0,51% марганца, 1,6% кремния, 13,0% хрома, 0,003% серы, 0,014% фосфора, 1,3 молибдена, остальное железо и неизбежные примеси, при этом значение [Cr]+4[Si]-20[С] составило 19,0%, что соответствует выражению (1) (вариант соответствует п.2 формулы изобретения);option 2 - ferritic corrosion-resistant steel containing 0.02% carbon, 0.51% manganese, 1.6% silicon, 13.0% chromium, 0.003% sulfur, 0.014% phosphorus, 1.3 molybdenum, the rest is iron and unavoidable impurities while the value of [Cr] +4 [Si] -20 [C] was 19.0%, which corresponds to expression (1) (the variant corresponds to claim 2);
вариант 3 - ферритная коррозионностойкая сталь, содержащая 0,04% углерода, 0,55% марганца, 0,5% кремния, 10,2% хрома, 0,003% серы, 0,012% фосфора, остальное железо и неизбежные примеси, при этом значение [Cr]+4[Si]-20[С] составило 11,4%. что не соответствует выражению (1) (вариант не соответствует формуле изобретения);option 3 - ferritic corrosion-resistant steel containing 0.04% carbon, 0.55% manganese, 0.5% silicon, 10.2% chromium, 0.003% sulfur, 0.012% phosphorus, the rest is iron and inevitable impurities, with the value [ Cr] +4 [Si] -20 [C] was 11.4%. which does not correspond to expression (1) (the variant does not correspond to the claims);
вариант 4 - ферритная коррозионностойкая сталь, содержащая 0,06% углерода, 0,60% марганца, 1,7% кремния, 12,5% хрома, 0,003% серы, 0,014% фосфора, 0,8% ниобия, остальное железо и неизбежные примеси, при этом значение [Cr]+4[Si]-20[С] составило 18,1%, что соответствует выражению (1) (вариант соответствует п.3 формулы изобретения);option 4 - ferritic stainless steel containing 0.06% carbon, 0.60% manganese, 1.7% silicon, 12.5% chromium, 0.003% sulfur, 0.014% phosphorus, 0.8% niobium, the rest is iron and unavoidable impurities, while the value of [Cr] +4 [Si] -20 [C] was 18.1%, which corresponds to expression (1) (the variant corresponds to claim 3 of the claims);
вариант 5 - ферритная коррозионностойкая сталь, содержащая 0,06% углерода, 0,56% марганца, 1,2% кремния, 13,1% хрома, 0,004% серы, 0,009% фосфора, 0,5% титана, остальное железо и неизбежные примеси, при этом значение [Cr]+4[Si]-20[С] составило 16,7%, что соответствует выражению (1) (вариант соответствует п.4 формулы изобретения).option 5 - ferritic stainless steel containing 0.06% carbon, 0.56% manganese, 1.2% silicon, 13.1% chromium, 0.004% sulfur, 0.009% phosphorus, 0.5% titanium, the rest is iron and unavoidable impurities, while the value of [Cr] +4 [Si] -20 [C] was 16.7%, which corresponds to expression (1) (the variant corresponds to claim 4).
При прокатке листов для всех полученных вариантов была отмечена удовлетворительная технологическая пластичность и требуемый уровень сопротивления деформации. Нагрузки на оборудование при прокатке не превышали допустимые, неравномерность деформации была незначительной. При этом получено высокое качество поверхности листов.When rolling sheets for all obtained options, a satisfactory technological plasticity and the required level of deformation resistance were noted. Loads on equipment during rolling did not exceed permissible, non-uniformity of deformation was insignificant. At the same time, a high surface quality of the sheets was obtained.
Заготовки, отобранные от всех полученных вариантов, при изготовлении патрубков сваривали с использованием двух видов сварки - автоматической дуговой и ручной. В качестве присадочного материала использовали аустенитную проволоку Св-07Х25Н13. В случае ручной дуговой сварки указанную проволоку использовали в электродах типа ЭА-2. Полученные сварные соединения испытывали на изгиб на угол 120 град. Результаты испытаний - удовлетворительные. Кроме того, проводили металлографическое исследование сварных соединений, которое показало полное отсутствие сварочных трещин и других дефектов как в металле шва, так и в околошовной зоне. Полученные результаты свидетельствуют о высоких сварочно-технологических характеристиках плакированной стали всех полученных вариантов. Механические свойства двухслойных образцов - предел текучести, временное сопротивление и относительное удлинение определяли при испытаниях на растяжение по ГОСТ 1497. Для всех пяти вариантов был получен высокий уровень механических характеристик: предел текучести 340-370 Н/мм кв., временное сопротивление - 490-530 Н/мм кв., относительное удлинение δ5-25-28%.The billets selected from all the obtained options were welded using two types of welding — automatic arc and manual — in the manufacture of nozzles. As an additive material used austenitic wire Sv-07X25H13. In the case of manual arc welding, this wire was used in electrodes of the EA-2 type. The resulting welded joints were tested for bending at an angle of 120 degrees. Test results are satisfactory. In addition, a metallographic study of welded joints was carried out, which showed a complete absence of welding cracks and other defects both in the weld metal and in the heat-affected zone. The results obtained indicate the high welding and technological characteristics of clad steel of all the options obtained. The mechanical properties of two-layer samples — yield strength, tensile strength, and elongation were determined during tensile tests in accordance with GOST 1497. For all five variants, a high level of mechanical characteristics was obtained: yield strength 340-370 N / mm2, temporary strength 490-530 N / mm2, elongation δ5-25-28%.
Коррозионные испытания проводили по следующим методикам:Corrosion tests were carried out according to the following methods:
Методика 1 - определяли скорость общей коррозии сталей в неокислительных кислых средах (1,0 н. Н2SO4; 0,1 н. H2SO4; 0,1 н. H2SO4+0,9 н. Na2SO4; pH 0,5-2,5) при комнатной температуре и длительности испытаний 90 суток. Гравиметрическим методом определяли потери массы образцов за время испытаний и рассчитывали скорость общей коррозии. При этом условием обеспечения требуемой коррозионной стойкости считали получение значений скорости коррозии - не более 1 мм/год.Method 1 - the rate of general corrosion of steels in non-oxidizing acidic media was determined (1.0 N H 2 SO 4 ; 0.1 N H 2 SO 4 ; 0.1 N H 2 SO 4 + 0.9 N Na 2 SO 4 ; pH 0.5-2.5) at room temperature and a test duration of 90 days. The gravimetric method was used to determine the weight loss of the samples during the test and the rate of general corrosion was calculated. In this case, the condition for ensuring the required corrosion resistance was considered to be the obtaining of corrosion rate values of not more than 1 mm / year.
Методика 2 - определяли стойкость против питтинговой коррозии в водной среде, содержащей 0,17 моль/л NaCl + 0,13 моль/л КСl + 0,008 моль/л Na2SO4 + 0,008 моль/л NaHCO3, при температуре 10-30°С и длительности экспозиции 90 суток. После испытаний с использованием оптической микроскопии определяли наличие, размеры и количество питтингов, образовавшихся на поверхности сталей. Основным критерием стойкости против питтинговой коррозии считали отсутствие питтингов на поверхности сталей после испытаний.Method 2 — resistance to pitting corrosion in an aqueous medium containing 0.17 mol / L NaCl + 0.13 mol / L KCl + 0.008 mol / L Na 2 SO 4 + 0.008 mol / L NaHCO 3 was determined at a temperature of 10-30 ° C and exposure time of 90 days. After testing using optical microscopy, the presence, size, and number of pits formed on the surface of the steels were determined. The main criterion for resistance to pitting corrosion was considered the absence of pitting on the surface of steel after testing.
Методика 3 - определение стойкости против питтинговой коррозии электрохимическими методами по ГОСТ 9.912-89 в растворах: №1 - модель оборотной воды; №2 - модель морской воды. Условием обеспечения требуемой стойкости против питтинговой коррозии является положительное значение разности между критическим потенциалом питтинговой коррозии и потенциалом свободной коррозии при испытаниях в каждой из указанных сред.Method 3 - determination of resistance to pitting corrosion by electrochemical methods according to GOST 9.912-89 in solutions: No. 1 - model of recycled water; No. 2 is a model of sea water. A condition for ensuring the required resistance to pitting corrosion is the positive value of the difference between the critical potential of pitting corrosion and the potential of free corrosion when tested in each of these environments.
Методика 4 - стойкость против межкристаллитной коррозии определяли по ГОСТ 6032.Method 4 - resistance to intergranular corrosion was determined according to GOST 6032.
Результаты коррозионных испытаний образцов исследованных вариантов представлены в таблице 1.The results of corrosion tests of samples of the investigated options are presented in table 1.
Видно, что варианты 1, 2, 4 и 5, соответствующие формуле изобретения, обеспечивают высокую стойкость против всех рассматриваемых видов коррозии. Особенно высокую стойкость против общей и питтинговой коррозии имеет сталь, полученная по варианту 2 - с молибденом. Введение в сталь ниобия и титана позволяет гарантированно получать сталь, стойкую против межкристаллитной коррозии, даже при сравнительно высоком содержании углерода - 0,06% (варианты 4 и 5).It can be seen that options 1, 2, 4 and 5, corresponding to the claims, provide high resistance against all considered types of corrosion. Especially high resistance to general and pitting corrosion is the steel obtained in option 2 - with molybdenum. The introduction of niobium and titanium into steel makes it possible to obtain steel that is resistant to intergranular corrosion, even with a relatively high carbon content of 0.06% (options 4 and 5).
При пониженных значениях [Cr]+4[Si]-20[С] для варианта 3 резко снижается коррозионная стойкость, в первую очередь, стойкость против питтинговой коррозии; при этом для стали варианта 3, не содержащей титана или ниобия, получены неудовлетворительные результаты испытаний на стойкость против межкристаллитной коррозии.With reduced values of [Cr] +4 [Si] -20 [C] for option 3, the corrosion resistance sharply decreases, first of all, the resistance to pitting corrosion; while for steel option 3, not containing titanium or niobium, unsatisfactory test results were obtained for resistance to intergranular corrosion.
Таким образом, использование настоящего предложения существенно повышает коррозионную стойкость ферритных коррозионностойких сталей при сохранении их технологических характеристик и стоимости.Thus, the use of this proposal significantly increases the corrosion resistance of ferritic stainless steels while maintaining their technological characteristics and cost.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002111391/02A RU2225793C2 (en) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Clad corrosion resistant steel and an item made out of it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002111391/02A RU2225793C2 (en) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Clad corrosion resistant steel and an item made out of it |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002111391A RU2002111391A (en) | 2004-01-20 |
RU2225793C2 true RU2225793C2 (en) | 2004-03-20 |
Family
ID=32390363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002111391/02A RU2225793C2 (en) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Clad corrosion resistant steel and an item made out of it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2225793C2 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452789C2 (en) * | 2010-09-03 | 2012-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство образования и науки РФ (Минобрнаука РФ) | Rustproof nanostructured ferrite steel |
RU2452788C2 (en) * | 2010-02-27 | 2012-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство образования и науки РФ (Минобрнаука РФ) | Rustproof nanostructured ferrite steel |
US9090957B2 (en) | 2004-12-07 | 2015-07-28 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Martensitic stainless steel oil country tubular good |
RU2602585C1 (en) * | 2015-11-20 | 2016-11-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Laminated high-strength corrosion-resistant steel |
RU2605021C2 (en) * | 2012-04-25 | 2016-12-20 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Clad material for steel sheet cladded with stainless steel, steel sheet cladded with stainless steel, including its production method |
RU2627080C1 (en) * | 2016-06-28 | 2017-08-03 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Plated high-strength corrosion-resistant steel |
RU2632499C1 (en) * | 2016-12-22 | 2017-10-05 | Акционерное общество "ВНИИНЕФТЕМАШ" | Clad corrosion-resistant steel of increased strength |
RU2634522C1 (en) * | 2016-11-22 | 2017-10-31 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Method for producing plated clad steel |
RU2642242C1 (en) * | 2016-12-13 | 2018-01-24 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Method of producing high-strength corrosion-resistant plaque steel |
RU2687427C1 (en) * | 2015-05-28 | 2019-05-13 | Ниссин Стил Ко., Лтд. | Method of manufacturing a decorative building panel |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113512694A (en) * | 2020-04-10 | 2021-10-19 | 扬州市崇鑫机械制造有限公司 | Production process of wear-resistant and corrosion-resistant metal product |
-
2002
- 2002-04-29 RU RU2002111391/02A patent/RU2225793C2/en active
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9090957B2 (en) | 2004-12-07 | 2015-07-28 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Martensitic stainless steel oil country tubular good |
RU2452788C2 (en) * | 2010-02-27 | 2012-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство образования и науки РФ (Минобрнаука РФ) | Rustproof nanostructured ferrite steel |
RU2452789C2 (en) * | 2010-09-03 | 2012-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство образования и науки РФ (Минобрнаука РФ) | Rustproof nanostructured ferrite steel |
RU2605021C2 (en) * | 2012-04-25 | 2016-12-20 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Clad material for steel sheet cladded with stainless steel, steel sheet cladded with stainless steel, including its production method |
US10207477B2 (en) | 2012-04-25 | 2019-02-19 | Jfe Steel Corporation | Stainless steel clad steel plate including cladding material for stainless steel clad steel plate and method of manufacturing the same |
RU2687427C1 (en) * | 2015-05-28 | 2019-05-13 | Ниссин Стил Ко., Лтд. | Method of manufacturing a decorative building panel |
RU2602585C1 (en) * | 2015-11-20 | 2016-11-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Laminated high-strength corrosion-resistant steel |
RU2627080C1 (en) * | 2016-06-28 | 2017-08-03 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Plated high-strength corrosion-resistant steel |
RU2634522C1 (en) * | 2016-11-22 | 2017-10-31 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Method for producing plated clad steel |
RU2642242C1 (en) * | 2016-12-13 | 2018-01-24 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Method of producing high-strength corrosion-resistant plaque steel |
RU2632499C1 (en) * | 2016-12-22 | 2017-10-05 | Акционерное общество "ВНИИНЕФТЕМАШ" | Clad corrosion-resistant steel of increased strength |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002111391A (en) | 2004-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100993407B1 (en) | Steel sheet excellent in pit resistance and method for manufacturing the same | |
JP4624808B2 (en) | Ferritic stainless steel sheet with excellent workability and method for producing the same | |
JP4687531B2 (en) | Steel for crude oil tank and method for producing the same | |
KR20100060026A (en) | Austenitic stainless steel | |
CN101765673B (en) | Hot-rolled shape steel for crude oil tanks and process for manufacturing the same | |
JP5239615B2 (en) | Welded joints for crude oil tanks with excellent corrosion resistance and ductile fracture resistance | |
JP5532832B2 (en) | Hot rolled T-section steel and manufacturing method thereof | |
RU2225793C2 (en) | Clad corrosion resistant steel and an item made out of it | |
JP2010222665A (en) | Corrosion resistant shape steel member for crude oil tank and method for producing the same | |
JP2009185382A (en) | Ferritic stainless steel sheet having excellent corrosion resistance in welding gap oxide film | |
CN109790607B (en) | Steel material for ship ballast tank and ship | |
JP2001279392A (en) | Martensitic stainless steel and its production method | |
JP5365187B2 (en) | Method for producing marine structural steel with excellent corrosion resistance | |
JP2011058038A (en) | Hot rolled shape steel for vessel having excellent corrosion resistance, and method for producing the same | |
JP5515353B2 (en) | Hot rolled T-section steel and manufacturing method thereof | |
JP2017150003A (en) | Corrosion resistant steel material for ballast tank | |
JP7425372B2 (en) | steel plate | |
JP7360075B2 (en) | steel pipes and steel plates | |
JP2018123419A (en) | Nickel-containing steel material for low temperatures and tank for low temperatures therewith | |
JP2019007055A (en) | Clad steel sheet having high strength base material excellent in low temperature toughness, and manufacturing method therefor | |
JP2001246495A (en) | Welding material and method for producing welded joint | |
JP2021143387A (en) | Clad steel plate and manufacturing method thereof | |
JPS61201759A (en) | High strength and toughness welded steel pipe for line pipe | |
JPS6199661A (en) | High strength and high toughness welded clad steel pipe for line pipe | |
RU2222633C2 (en) | Corrosion-resistant ferrite steel |