RU2307876C2 - Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь с высокой коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под напряжением в сероводородной среде - Google Patents

Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь с высокой коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под напряжением в сероводородной среде Download PDF

Info

Publication number
RU2307876C2
RU2307876C2 RU2005122929/02A RU2005122929A RU2307876C2 RU 2307876 C2 RU2307876 C2 RU 2307876C2 RU 2005122929/02 A RU2005122929/02 A RU 2005122929/02A RU 2005122929 A RU2005122929 A RU 2005122929A RU 2307876 C2 RU2307876 C2 RU 2307876C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
less
expression
during tempering
phase
Prior art date
Application number
RU2005122929/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005122929A (ru
Inventor
Хидеки ТАКАБЕ (JP)
Хидеки Такабе
Масакацу УЕДА (JP)
Масакацу Уеда
Original Assignee
Сумитомо Метал Индастриз, Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. filed Critical Сумитомо Метал Индастриз, Лтд.
Publication of RU2005122929A publication Critical patent/RU2005122929A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2307876C2 publication Critical patent/RU2307876C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/004—Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/25—Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/004—Dispersions; Precipitations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к мартенситным нержавеющим сталям. Сталь содержит, мас. %: углерод 0,005-0,04; кремний 0,5 и менее; марганец 0,1-3,0; фосфор 0,04 и менее; сера 0,01 и менее; хром 10,0-15,0; никель 4,0-8,0; молибден 2,8-5,0; алюминий 0,001-0,10; азот 0,07 и менее, при этом остаток составляет железо и неизбежные примеси. Микроструктура стали на 70 и более % состоит из отпущенного мартенсита и содержит выделившиеся во время отпуска карбиды и интерметаллические соединения, такие как фаза Лавеса, σ фаза и подобные им мелкозернистые фазы, выделившиеся во время отпуска. Сталь имеет высокие предел прочности и 0,2% условный предел текучести 860 МПа или более, высокую коррозионную стойкость к газообразному диоксиду углерода и сопротивление коррозионному растрескиванию, что позволяет изготавливать из стали трубы для нефтяных скважин. 9 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к стальному материалу, подходящему для использования в суровой коррозионной среде, содержащей вызывающие коррозию вещества, такие как газообразный диоксид углерода, сероводород, ионы хлора и тому подобное. Конкретно, настоящее изобретение относится к стальному материалу для бесшовной стальной трубы, а также сварной стальной трубы, сваренной методом сопротивления, лазерной сваркой, спиральной сваркой и тому подобное, используемой в оборудовании для добычи нефти или природного газа, оборудовании для удаления газообразного сероводорода или для геотермального получения энергии, либо при изготовлении бака для жидкости, содержащей жидкий диоксид углерода, особенно к стальному материалу для труб, предназначенных для нефтяных или газовых скважин.
Уровень техники
С точки зрения истощения нефтяных ресурсов, ожидаемого в близком будущем, часто осуществляют разработку нефтяных скважин в суровой среде, то есть нефтяных пластов глубокого залегания, высокосернистых газовых месторождений и так далее. Таким образом, стальные трубы для нефтяных скважин, предназначенные для использования в подобных условиях, должны иметь высокую прочность, превосходную коррозионную стойкость и сопротивление коррозионному растрескиванию, вызванному сероводородным воздействием.
В качестве стального материала для труб, предназначенных для нефтяных скважин и подобного применения, обычно используют углеродистую сталь или низколегированную сталь. Однако по мере того как среда в скважине становится все более суровой, используют сталь, содержащую повышенное количество легирующих элементов. Например, в качестве стального материала для нефтяных скважин, содержащих большое количество газообразного диоксида углерода, используют мартенситную нержавеющую сталь серии 13 Cr, такую как обычная сталь SUS 420 и подобная.
Однако несмотря на то, что сталь SUS 420 имеет превосходную коррозионную стойкость по отношению к газообразному диоксиду углерода, она имеет низкую коррозионную стойкость по отношению к сероводороду. Так, сталь SUS 420 подвержена коррозионному растрескиванию, вызванному сероводородным воздействием (SSCC), в среде, одновременно содержащей газообразный диоксид углерода и сероводород. Поэтому вместо стали SUS 420 предлагалось использовать различные стальные материалы.
В Японском патенте №2861024, публикации заявки на японский патент №05-287455 и публикации заявки на японский патент №07-62499 описана сталь, имеющая улучшенную коррозионную стойкость и полученная снижением содержания углерода в стали SUS 420. Однако такая сталь с низким содержанием углерода, описанная в упомянутых публикациях, может не обладать достаточной прочностью, необходимой для использования в глубокой скважине, условный предел текучести которой составляет 860 МПа или более.
Альтернативно, в публикации заявки на японский патент №2000-192196 описана сталь, имеющая мартенситную однофазную структуру, содержащую кобальт в количестве 0,5-7 мас. % и молибден 3,1-7 мас. %, обладающая высокой прочностью и превосходным сопротивлением коррозионному растрескиванию, вызванному сероводородным воздействием. Изобретение, описанное в данной публикации, представляет собой сталь, содержащую кобальт в вышеупомянутом интервале для подавления образования остаточного аустенита во время охлаждения для получения однофазной мартенситной структуры. Однако поскольку кобальт представляет собой дорогостоящий элемент, его использование нежелательно.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение разработано с учетом вышеупомянутых обстоятельств. Целью настоящего изобретения является разработка мартенситной нержавеющей стали, обладающей достаточной прочностью для того, чтобы быть использованной в трубах, предназначенных для глубоких скважин и имеющих высокую прочность при условном пределе текучести 860 МПа или более, а также превосходную коррозионную стойкость к газообразному диоксиду углерода и сопротивление коррозионному растрескиванию, вызванному сероводородным воздействием, благодаря чему она может быть использована даже в среде, содержащей газообразный диоксид углерода, сероводород или ионы хлора либо два или более из упомянутых соединений. Символы соответствующих элементов в следующем описании показывают содержание (мас.%) каждого элемента.
Соответственно, предметом настоящего изобретения является высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь, описанная в следующих разделах (а) и (b).
(а) Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию, вызванному сероводородным воздействием, и имеющая 0,2% условный предел текучести 860 МПа или более, характеризуется тем, что содержит следующие элементы в мас.%: С: 0,005-0,04%, Si: 0,5% или менее, Mn: 0,1-3,0%, P: 0,04% или менее, S: 0,01% или менее, Cr: 10-15%, Ni: 4,0-8%, Mo: 2,8-5,0%, Al: 0,001-0,10% и N: 0,07% или менее, при этом остаток составляет Fe и неизбежные примеси, а также характеризующаяся тем, что указанная сталь удовлетворяет приведенному ниже выражению (1), а ее микроструктура в основном состоит из отпущенного мартенсита, выделившихся во время отпуска карбидов и интерметаллических соединений, таких как фазы Лавеса, σ фаза и подобные им мелкозернистые осадки, выпавшие во время отпуска, при этом
Mo≥2,3-0,89 Si+32,2 C (1)
где символы соответствующих элементов в выражении (1) показывают содержание каждого элемента в мас.%.
Кроме того, предметом настоящего изобретения является мартенситная нержавеющая сталь, содержащая по меньшей мере один из легирующих элементов, выбранный из по меньшей мере одной группы, включающей представленную ниже первую группу, вторую группу и третью группу, помимо компонентов, описанных в вышеприведенной группе (а). В упомянутой стали указанное выражение (1) также соблюдается, а микроструктура подобна описанной выше микроструктуре.
Первая группа включает элементы Ti: 0,005-0,25%, V: 0,005-0,25%, Nb: 0,005-0,25% и Zr: 0,005-0,25%.
Вторая группа - Cu: 0,05-1%.
Третья группа - Са: 0,0002-0,005%, Mg: 0,0002-0,005%, La: 0,0002-0,005% и Се: 0,0002-0,005%.
(b) Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию, вызванному сероводородным воздействием, и имеющая 0,2% условный предел текучести 860 МПа или более, характеризуется тем, что указанная сталь включает композиции, представленные в любой подгруппе группы (а), а также тем, что сталь, удовлетворяющую вышеприведенному выражению (1), подвергают отпуску, при условии (20+log t)·(T+273) равно 13500-17700, при этом после закалки стали при температуре закалки 880-1000°С интервал температуры отпуска устанавливают на уровне 450-620°С, где температура отпуска обозначена как Т (°С), а время отпуска как t (час), при этом микроструктура указанной стали в основном состоит из отпущенного мартенсита, выпавших во время отпуска карбидов и интерметаллических соединений, таких как фаза Лавеса, σ фаза и подобные им мелкозернистые фазы, выпавшие во время отпуска.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлено изображение, показывающее взаимосвязь между содержанием молибдена (Мо) в различных видах стали, подвергаемой испытаниям в примерах, и правой стороной выражения (1), то есть «2,3-0,89 Si+32,2 C» (величина IM).
На Фиг.2 представлено изображение, характеризующее условия отпуска, описываемые в изобретении, то есть связь между 0,2% условным пределом текучести, получаемым в результате изменения величин (20+log t)(T+273) при изменении температур отпуска в интервале 400-650°С после закалки стали при 920°С, и (20+log t)(T+273).
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Причины ограничения содержания различных элементов авторами настоящего изобретения представлены ниже. «%» всегда означает мас. %
С: 0,005-0,04%
Несмотря на то, что С (углерод) является эффективным легирующим элементом, повышающим прочность стали, с точки зрения коррозионной стойкости предпочтительным является невысокое содержание С. Однако, если содержание С составляет менее 0,005%, условный предел текучести не достигает 860 МПа и более. Таким образом, нижний предел содержания С установлен на уровне 0,005%. С другой стороны, если содержание С превышает 0,04%, то твердость отпущенной стали становится слишком высокой и сталь становится слишком уязвимой для коррозионного растрескивания, вызываемого сероводородным воздействием. Соответственно, содержание С установлено на уровне 0,005-0,04%.
Si: 0,5% или менее
Si (Кремний) представляет собой легирующий элемент, вводимый в качестве раскислителя. Количество Si может соответствовать содержанию в качестве неизбежной примеси. Однако для получения сильного раскисляющего действия предпочтительно, чтобы содержание Si составляло 0,01% или более. С другой стороны, если содержание Si превышает 0,5%, пластичность стали понижается и обрабатываемость стали также понижается. Соответственно, содержание Si установлено на уровне 0,5% или ниже.
Mn: 0,1-3,0%
Mn (Марганец) представляет собой эффективный легирующий элемент, улучшающий горячую обрабатываемость. Для получения данного эффекта необходимо содержание Mn 0,1% или более. С другой стороны, если содержание Mn превышает 3,0%, происходит насыщение, что приводит к повышению стоимости. Соответственно, содержание Mn установлено на уровне 0,1-3,0%.
Р: 0,04% или менее
Р (Фосфор) представляет собой содержащийся в стали загрязняющий элемент, и, предпочтительно, его содержание является как можно более низким. В частности, если содержание Р превышает 0,04%, то сопротивление коррозионному растрескиванию, вызванному сероводородным воздействием, существенно снижается. Соответственно, содержание Р установлено на уровне 0,04% или менее.
S: 0,01% или менее
S (Сера) представляет собой содержащийся в стали загрязняющий элемент, и, предпочтительно, ее содержание является как можно более низким. В частности, если содержание S превышает 0,01%, то горячая обрабатываемость, коррозионная стойкость и пластичность существенно снижаются. Соответственно, содержание S установлено на уровне 0,01% или менее.
Cr: 10-15%
Cr (Хром) представляет собой эффективный легирующий элемент, повышающий коррозионную стойкость к газообразному диоксиду углерода. Для получения эффекта необходимо содержание Cr 10% или более. С другой стороны, если содержание Cr превышает 15%, затрудняется поддержание в отпущенной стали микроструктуры мартенсита. Соответственно, содержание Cr установлено на уровне 10-15%.
Ni: 4,0-8%
Ni (Никель) представляет собой легирующий элемент, необходимый для образования в отпущенной стали структуры мартенсита. Однако, если содержание Ni составляет 4,0% или менее, то ряд ферритных фаз выделяется при отпуске стали, поэтому упомянутая структура не превращается в по существу мартенситную. С другой стороны, если содержание Ni превышает 8%, то микроструктура отпущенной стали превращается в аустенитную. Соответственно, содержание Ni установлено на уровне 4,0-8%. Более предпочтительно, содержание на уровне 4-7%.
Мо: 2,8-5,0%
Мо (Молибден) представляет собой эффективный легирующий элемент, усиливающий сопротивление растрескиванию, вызванному сероводородным воздействием у высокопрочного материала. Для достижения такого эффекта содержание Мо должно составлять 2,8% или более. Однако, если содержание Мо превышает 5,0%, происходит эффект насыщения, что приводит к повышению стоимости. Соответственно, содержание Мо установлено на уровне 2,8-5,0%.
Al: 0,001-0,10%
Al (алюминий) представляет собой легирующий элемент, используемый в качестве раскислителя при выплавке. Для достижения эффекта содержание Al должно составлять 0,001% или более. Однако, если содержание Al превышает 0,10%, в стали образуется множество включений и ее коррозионная стойкость снижается. Соответственно, содержание Al установлено на уровне 0,001-0,10%.
N: 0,07% или менее
N (азот) представляет собой содержащийся в стали загрязняющий элемент, и его содержание должно быть как можно более низким. В частности, если содержание N превышает 0,07%, образуется множество включений, поэтому коррозионная стойкость снижается. Соответственно, содержание N установлено на уровне 0,07% или менее.
Один из видов мартенситной нержавеющей стали в соответствии с настоящим изобретением имеет вышеупомянутый химический состав, а также остаток в виде Fe (железа) и неизбежных примесей. Другой вид мартенситной нержавеющей стали в соответствии с настоящим изобретением, помимо вышеупомянутых компонентов, дополнительно содержит по меньшей мере один легирующий элемент, выбранный из по меньшей мере одной группы, включающей первую группу, вторую группу и третью группу. Компоненты соответствующих групп описаны ниже.
Первая группа (Ti, V, Nb, Zr: 0,005-0,25% соответственно)
Поскольку Ti, V, Nb и Zr обладают способностью фиксировать С, снижая таким образом колебания прочности, в состав может быть при необходимости включен один или более из указанных элементов. Однако, если содержание любого из этих элементов составляет менее 0,005%, вышеупомянутый эффект не достигается. С другой стороны, если содержание любого из элементов превышает 0,25%, то микроструктура стали не может превратиться в по существу в мартенситную, поэтому высокая прочность стали с условным пределом текучести 860 МПа или более не может быть достигнута. Соответственно, соответствующее количество этих элементов установлено на уровне 0,005-0,25%.
Вторая группа (Cu: 0,05-1%)
Cu подобно Ni представляет собой эффективный элемент для превращения микроструктуры отпущенной стали в основном в мартенситную. Чтобы обеспечить эффект при добавлении Cu, содержание может составлять 0,05% или более. Однако, если содержание Cu превышает 1%, то горячая обрабатываемость стали снижается. Соответственно, при включении в сталь, содержание Cu установлено на уровне 0,05-1%.
Третья группа (Са, Mg, La, Ce: 0,0002-0,005% соответственно)
Поскольку Са, Mg, La и Се являются эффективными элементами для повышения горячей обрабатываемости стали, в состав может быть при необходимости включен один или более из указанных элементов. Однако, если содержание любого из этих элементов составляет менее 0,0002%, то вышеупомянутый эффект не достигается. С другой стороны, если содержание любого из элементов превышает 0,005%, в стали образуется грубый оксид, при этом ее коррозионная стойкость снижается. Соответственно, количество этих элементов установлено на уровне 0,0002-0,005%. Предпочтительно добавление в сталь Са и/или La.
Сталь в соответствии с настоящим изобретением должна иметь вышеупомянутый химический состав и удовлетворять выражению (1). Это объясняется тем, что если сталь удовлетворяет выражению (1), то ее прочность может быть повышена до 860 МПа или выше без ухудшения уровня сопротивления коррозионному растрескиванию, вызванному сероводородным воздействием.
Mo≥2,3-0,89 Si+32,2 C (1)
где символы соответствующих элементов в выражении (1) показывают содержание (мас. %) каждого элемента.
На Фиг.1 представлено изображение, показывающее взаимосвязь между содержанием Мо в различных видах стали, подвергнутой испытаниям в описываемых ниже примерах, и правой стороной выражения (1), т.е. «2,3-0,89 Si+32,2 C» (величина IM). Конкретно, данные, представленные на Фиг.1, получены в результате испытания сталей в соответствии с настоящим изобретением и сравнительных сталей (испытания №18-21). Знак «○» показывает пример, в котором в результате испытания на растрескивание под воздействием сероводорода разрушения не происходит, а знак «х» показывает пример, в образце которого происходит разрушение. Даже если содержание Мо превышает 2,8% в том случае, когда содержание Мо не удовлетворяет выражению (1), сталь имеет низкое сопротивление коррозионному растрескиванию, вызванному сероводородным воздействием.
Если содержание Мо выходит за пределы (т.е. менее 860 МПа), указанные в настоящем изобретении, то 0,2% условный предел текучести стали составляет менее 860 МПа. Кроме того, когда содержание Мо находится в пределах (т.е. 2,8-5%), указанных в настоящем изобретении, то если содержание Мо не удовлетворяет вышеупомянутому выражению (1), 0,2% условный предел текучести стали составляет менее 860 МПа.
Однако, если сталь удовлетворяет вышеупомянутому выражению (1), 0,2% условный предел текучести стали достигает 860 МПа или более, она может быть использована в качестве стального материала для нефтяных скважин благодаря достаточной прочности. Соответственно, состав стали в соответствии с настоящим изобретением должен быть в пределах указанного химического состава и удовлетворять вышеупомянутому выражению (1).
Кроме того, авторы настоящего изобретения проверили влияние микроструктуры. В результате было установлено, что если микроструктура представляет собой структуру, в основном содержащую отпущенный мартенсит, выделившиеся во время отпуска карбиды и интерметаллические соединения, такие как фаза Лавеса, σ фаза и подобные им мелкозернистые фазы, выделившиеся во время отпуска, прочность стали может быть улучшена без ухудшения сопротивления коррозионному растрескиванию, вызванному сероводородным воздействием.
Следует отметить, что фраза «в основном содержащая отпущенный мартенсит» означает, что 70 об. % или более микроструктуры стали представляют собой мартенситную структуру, при этом также может присутствовать оставшаяся аустенитная структура и/или ферритная структура, отличная от отпущенной мартенситной структуры.
Кроме того, фраза «интерметаллические соединения, такие как фаза Лавеса, σ фаза и т.п.» означает интерметаллические соединения, такие как μ фаза и Χ фаза, отличные от фазы Лавеса, такой как Fe2Mo и так далее, и σ фазы.
Микроструктура стали в соответствии с настоящим изобретением содержит карбид, выделившийся во время отпуска. Несмотря на то что карбид является эффективной микроструктурой, обеспечивающей прочность стали, высокая прочность на уровне условного предела текучести 860 МПа или более не может быть достигнута только благодаря карбиду, содержащемуся в стали. Соответственно, для осуществления настоящего изобретения необходимо как выделение карбида, так и выделение мелкозернистых интерметаллических соединений, таких как вышеупомянутая фаза Лавеса, σ фаза и так далее.
Термическая обработка стали в соответствии с настоящим изобретением представляет собой типичную закалку-отпуск. Для того чтобы вызвать осаждение мелкозернистых интерметаллических соединений во время отпуска, необходимо в достаточной степени растворить интерметаллические соединения во время закалки. Температура закалки предпочтительно составляет 880-1000°С.
Кроме того, условия, в которых интерметаллические соединения, такие как мелкозернистая фаза Лавеса, σ фаза и т.п., выделяются и обеспечивают 0,2% условный предел текучести 860 МПа или более, включают температурный интервал для отпуска 450-620°С, при этом температуру отпуска обозначают как Т (°С), а время отпуска как t (час), тогда соотношение (20+log t)(T+273) может составлять 13500-17700.
На Фиг.2 представлено изображение, характеризующее условия отпуска, описываемые в изобретении. Фиг.2 показывает связь между 0,2% условным пределом текучести, получаемым в результате изменения значения (20+log t)(T+273) при изменении температур отпуска в интервале 400-650°С после закаливания стали при 920°С, и (20+log t)(T+273).
Как показано на Фиг.2, если (20+log t)(T+273) составляет 13500-17700, то 0,2% условный предел текучести достигает 860 МПа или более.
Если отпуск осуществляют в условиях, при которых (20+log t)(T+273) превышает 17700, плотность дислокаций снижается, либо интерметаллические соединения растворяются в микроструктуре стали, при этом не может быть обеспечено достижение 0,2% условного предела текучести 860 Мпа или более. С другой стороны, если сталь подвергают отпуску при значении параметра менее 13500, то интерметаллические соединения и карбиды не выделяются. Соответственно, 0,2% условный предел текучести 860 МПа или более не может быть обеспечен.
Как следует из вышеприведенного описания, сталь в соответствии с настоящим изобретением должна иметь вышеуказанный химический состав, удовлетворять вышеприведенному выражению (1), а микроструктура стали должна в основном содержать отпущенный мартенсит, выделившиеся во время отпуска карбиды и мелкозернистые интерметаллические соединения, такие как фаза Лавеса, σ фаза и так далее.
Примеры
Были выплавлены и отлиты стали, имеющие химический состав, представленный в таблицах 1(1) и 1(2), полученные литейные слитки были подвергнуты ковке и горячей прокатке для получения стальных пластин, каждая из которых имеет толщину 15 мм, ширину - 120 мм, а длину - 1000 мм. Стальные пластины были подвергнуты закалке (охлаждение водой с 920°С) и отпуску [охлаждение водой после выдержки при 550°С в течение 30 минут (20+log t)(T+273)=16212], а полученные стальные пластины были использованы в различных испытаниях в качестве подвергаемых испытаниям образцов.
Таблица 1(1)
  Тест № Химический состав (мас. %) Величина Mo-IM
С Si Mn P S Cu Cr Ni Mo Al N Nb V Ti Zr Ca Mg La Се Величина IM
Стали в соответсвии с изобретением 1 0,014 0,17 0,43 0,015 0,0010   11,81 6,85 2,93 0,030 0,0065     - - - - - - 2,0 0,33
2 0,016 0,17 0,46 0,015 0,0010   12,08 6,90 2,93 0,030 0,0055   0,060 - - - - - - 2,66 0,27
3 0,026 0,18 0,87 0,016 0,0011 0,08 12,02 7,67 4,50 0,028 0,0060   0,040 0,003 - - - - - 2,98 1,52
4 0,034 0,04 0,44 0,015 0,0010 0,04 12,01 7,39 3,88 0,034 0,0062   0,040 0,091 - - - - - 3,36 0,52
5 0,008 0,48 0,41 0,011 0,0010 0,98 11,98 7,87 3,98 0,024 0,0050   0,05 0,105 0,040 - - 0,0009 0,0010 2,13 1,85
6 0,015 0,17 0,98 0,015 0,0010   10,11 4,21 2,98 0,030 0,0055   0,004 - - - 0,0005 - - 2,63 0,35
7 0,017 0,17 1,02 0,015 0,0010   14,10 7,92 2,88 0,030 0,0066   0,060 - - - - - - 2,70 0,18
8 0,016 0,15 0,23 0,013 0,0009   12,10 6,87 2,86 0,025 0,0065   0,004 - - - - - - 2,68 0,28
9 0,015 0,15 1,44 0,012 0,0008   12,07 6,85 2,91 0,025 0,0066   0,060 - - - - - - 2,65 0,26
10 0,014 0,18 0,44 0,015 0,0008 0,28 12,01 6,91 2,96 0,034 0,0062   0,040 0,091 - - - - - 2,59 0,37
11 0,014 0,21 0,44 0,015 0,0010 0,85 12,01 6,55 2,97 0,034 0,0062   0,040 0,092 - - - - - 2,56 0,41
12 0,014 0,20 0,44 0,015 0,0010 1,54 12,01 6,25 2,97 0,034 0,0062   0,040 0,091 - - - - - 2,57 0,40
13 0,015 0,18 0,43 0,017 0,0090 2,70 12,08 5,85 2,96 0,030 0,0642   0,060 0,088 - - - - - 2,62 0,34
14 0,014 0,17 0,47 0,014 0,0012 0,48 12,08 6,90 2,96 0,027 0,0074   - - - - - - - 2,60 0,36
15 0,016 0,15 0,67 0,016 0,0010   12,01 6,78 2,94 0,030 0,0059   - - - 0,0005 - - - 2,68 0,26
16 0,014 0,02 0,46 0,012 0,0009   11,99 6,89 2,91 0,025 0,0065   - 0,098 - 0,0004 - - - 2,74 0,17
17 0,015 0,17 0,44 0,014 0,0010 0,43 12,01 6,88 2,88 0,027 0,0067   - - - - - - 0,0007 2,63 0,23
Примечание 1) Знак * означает интервал, указанный в настоящем изобретении.
Примечание 2) Величина IM показывает (2,3-0,89 Si+32 2С).
Примечание 3) Величина Mo-IM показывает найденную разность (содержание Мо - содержание IM), и если эта величина равна 0 или более, она удовлетворяет выражению (1) приведенному в настоящем изобретении.
Таблица 1(2)
  Тест № Химический состав (мас. %)  
С Si Mn P S Cu Cr Ni Мо Al N Nb V Ti Zr Ca Mg La Се Величина IM Величина Mo-IM
Сравнительные стали 18 0,018 0,17 0,45 0,012 0,0012 0,04 10,50 6,11 2,44 0,048 0,0064   0,030 0,101 - - - - - 2,73 *-0,29
19 0,012 0,11 0,44 0,011 0,0010 0,03 12,08 6,15 2,46 0,043 0,0062   0,080 0,098 - - - - - 2,59 *-0,13
20 0,028 0,06 0,45 0,016 0,0011 0,03 12,70 6,45 2,61 0,058 0,0055   0,040 0,067 - - - - - 3,16 *-0,55
21 0,020 0,21 0,45 0,015 0,0011 0,03 12,70 6,45 2,65 0,058 0,0055   0,040 0,067 - - - - - 2,76 *-0,11
22 0,018 0,15 0,46 0,016 0,0009 0,03 12,30 6,34 *1,51 0,032 0,0060   0,040 0,003 - - - - - 2,75 *-1,24
23 0,017 0,16 0,45 0,015 0,0011 0,03 11,98 6,38 *0,98 0,035 0,0061 0,050 0,100 0,098 - - - - - 2,71 *-1,73
24 0,023 0,17 0,43 0,014 0,0011 0,03 11,97 6,48 *2,04 0,034 0,0058   0,040 0,097 - - - - - 2,89 *-0,85
25 0,015 0,35 0,44 0,013 0,0011 0,03 *9,50 6,01 2,46 0,011 0,0053   0,060 0,088 - - - - - 2,47 *-0,01
Примечание 1) Знак * означает интервал, указанный в настоящем изобретении.
Примечание 2) Величина IM показывает (2,3-0,89 Si+32,2С).
Примечание 3) Величина Mo-IM показывает найденную разность (содержание Мо - содержание IM), и если эта величина равна 0 или более, она удовлетворяет выражению (1), приведенному в настоящем изобретении.
Вначале образцы для испытаний в виде круглых брусков, каждый из которых имеет диаметр 6,35 мм и длину параллельной части 25,4 мм, вырезают из соответствующих стальных плит и подвергают испытаниям на растяжение при нормальных температурах. Полученные 0,2% условные пределы текучести указаны в таблице 2.
Затем исследуемые образцы, каждый из которых имеет толщину 3 мм, ширину 20 мм, а длину 50 мм, вырезают из соответствующих стальных плит для испытаний, полируют наждачной бумагой №600, обезжиривают и сушат. Затем полученные исследуемые образцы погружают в 25% водный раствор NaCl, насыщенный при 0,937 МПа газообразным СО2 и при 0,0014 МПа газообразным Н2S (температура: 165°С) на 720 часов.
После погружения определяют снижение веса испытуемых образцов в результате коррозии [(масса перед испытанием)-(масса после испытания)], а наличие или отсутствие локальных очагов коррозии на поверхности испытуемых образцов определяют визуальным способом. Результаты определения степени коррозии стали в соответствии с настоящим изобретением составляют 0,5 мм/год или менее, при этом на их поверхности не было обнаружено локальных очагов коррозии.
Затем образцы, в которых 0,2% условный предел текучести составляет 860 МПа или более в испытаниях на растяжение, подвергают испытаниям с фиксированной нагрузкой, осуществляемым с помощью машины для испытаний пружинного типа (с кольцевым динамометром) в соответствии с ТМ0177-96, способ А NACE. Конкретно, образцы для испытаний в виде круглых брусков, каждый из которых имеет диаметр 6,3 мм и длину параллельной части 25,4 мм, вырезают из соответствующих стальных плит для испытаний и подвергают испытаниям с фиксированной нагрузкой с 0,2% условным пределом текучести-85% (напряжение испытания) при температуре испытания 25°С в течение 720 часов, используя газообразный Н2S при 0,003 МПа (бал. СО2), насыщенный 25% водным раствором NaCl (рН 4,0). В результате все испытуемые образцы оказались неповрежденными.
Микроструктуры исследуемых образцов исследовали под оптическим микроскопом и в виде экстракционного отпечатка. Полученные результаты также представлены в таблице 2.
Таблица 2
  Тест № 0,2% условный предел текучести, МПа Тест на коррозию, вызванную газообразным диоксидом углерода Тест на SSC коррозию Микроструктура
Стали в соответсвии с данным изобретением 1 951 о о М+IM+С
2 944 о о М+IM+С
3 1,007 о о М+IM+С
4 1,027 о о М+IM+С
5 1,020 о о M+IM+C
6 910 о о М+IM+С
7 882 о о М+F+IM+С
8 944 о о M+IM+C
9 965 о о M+IM+C
10 972 о о M+IM+C
11 958 о о M+IM+C
12 951 о о M+IM+C
13 965 о о M+IM+C
14 958 о о M+IM+C
15 972 о о M+IM+C
16 882 о о M+IM+C
17 979 о о M+IM+C
Сравнительные стали 18 841 о × М+С
19 843 о × М+С
20 858 о × М+С
21 840 о × М+С
22 829 о × М+С
23 832 о × М+С
24 849 о × М+С
25 841 × × М+С
Примечание 1) В тесте на коррозию, вызванную газообразным диоксидом углерода, сталь, уровень коррозии которой составляет 0,5 мм/год или менее и на которой не образовалось локальных очагов коррозии, обозначена как «о», а появление таких очагов - как «×».
Примечание 2) В тесте SSC на коррозию сталь, не подвергшаяся разрушению, обозначена как «о», а сталь, подвергшаяся разрушению, обозначена как «×».
Примечание 3) В микроструктуре отпущенный мартенсит обозначен как «М», феррит обозначен как «F», интерметаллические соединения обозначены как «IM», а карбид обозначен как «С».
Как показано в таблице 2, в примерах №1-17, иллюстрирующих настоящее изобретение, 0,2% предел текучести образцов составляет 860 МПа и более, при этом они проявляют превосходное сопротивление коррозии при воздействии газообразного диоксида углерода и сопротивление коррозионному растрескиванию, вызванному сероводородным воздействием. С другой стороны, в сравнительных примерах 22-25, образцы которых имеют содержание Cr и/или Мо за пределами интервала, указанного в описании настоящего изобретения, а также в сравнительных примерах 18-21, образцы которых имеют содержание соответствующих компонентов в пределах интервала, указанного в описании настоящего изобретения, но вышеприведенное выражение (1) не удовлетворено, не обладают достаточным сопротивлением воздействию газообразного диоксида углерода и/или сопротивлением растрескиванию, вызванному нагрузкой.
Промышленная применимость
Мартенситная нержавеющая сталь в соответствии с настоящим изобретением может иметь высокую прочность при 0,2% условном пределе текучести 860 МПа или более и превосходное коррозионное сопротивление воздействию газообразного диоксида углерода и сопротивление коррозионному растрескиванию, вызванному сероводородным воздействием, в результате ограничения содержания в стали указанных элементов и определения содержания Мо в стали в связи с величиной IM, а также образования структуры стали в основном из отпущенного мартенсита, выделившихся во время отпуска карбидов и интерметаллических соединений, таких как фаза Лавеса, σ фаза и т.п. В результате мартенситные нержавеющие стали в соответствии с настоящим изобретением могут быть отнесены к практически применимым в различных областях сталям, которые могут быть широко использованы для изготовления труб, предназначенных для нефтяных скважин в условиях окружающей среды, включающих воздействие газообразного диоксида углерода, сероводорода, ионов хлора либо двух или более из указанных соединений.

Claims (9)

1. Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под воздействием сероводорода, имеющая 0,2%-ный условный предел текучести на уровне 860 МПа или более, отличающаяся тем, что указанная сталь содержит следующие элементы, мас.%: углерод 0,005-0,04; кремний 0,5 и менее; марганец 0,1-3,0; фосфор 0,04 и менее; сера 0,01 и менее; хром 10,0-15,0; никель 4,0-8,0; молибден 2,8-5,0; алюминий 0,001-0,10; азот 0,07 и менее, при этом остаток составляет железо и неизбежные примеси, причем в указанной стали соотношение компонентов удовлетворяет приведенному ниже выражению (1), при этом микроструктура стали на 70% и более состоит из отпущенного мартенсита и содержит выделившиеся во время отпуска карбиды и интерметаллические соединения, такие как фаза Лавеса, σ-фаза и подобные им мелкозернистые фазы, выделившиеся во время отпуска, при этом
Mo≥2,3-0,89 Si+32,2 C, (1)
где символы соответствующих элементов в выражении (1) показывают содержание каждого элемента, мас.%.
2. Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под воздействием сероводорода, имеющая 0,2%-ный условный предел текучести на уровне 860 МПа или более, отличающаяся тем, что указанная сталь содержит следующие элементы, мас.%: углерод 0,005-0,04; кремний 0,5 и менее; марганец 0,1-3,0; фосфор 0,04 и менее; сера 0,01 и менее; хром 10,0-15,0; никель 4,0-8,0; молибден 2,8-5,0; алюминий 0,001-0,10; азот 0,07 и менее, и дополнительно содержит один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей следующие элементы, мас.%: титан 0,005-0,25; ванадий 0,005-0,25; ниобий 0,005-0,25; цирконий 0,005-0,25, при этом остаток составляет железо и неизбежные примеси, причем соотношение компонентов в стали удовлетворяет приведенному ниже выражению (1), при этом микроструктура стали на 70% и более состоит из отпущенного мартенсита и содержит выделившиеся во время отпуска карбиды и интерметаллические соединения, такие как фаза Лавеса, σ-фаза и подобные им мелкозернистые фазы, выделившиеся во время отпуска, при этом
Mo≥2,3-0,89 Si+32,2 C, (1)
где символы соответствующих элементов в выражении (1) показывают содержание каждого элемента, мас.%.
3. Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под воздействием сероводорода, имеющая 0,2%-ный условный предел текучести на уровне 860 МПа или более, отличающаяся тем, что указанная сталь содержит следующие элементы, мас.%: углерод 0,005-0,04; кремний 0,5 и менее; марганец 0,1-3,0; фосфор 0,04 и менее; сера 0,01 и менее; хром 10,0-15,0; никель 4,0-8,0; молибден 2,8-5,0; алюминий 0,001-0,10; азот 0,07 и менее, и дополнительно содержит медь в количестве 0,05-1,0, при этом остаток составляет железо и неизбежные примеси, причем соотношение компонентов в стали удовлетворяет приведенному ниже выражению (1), при этом микроструктура стали на 70% и более состоит из отпущенного мартенсита и содержит выделившиеся во время отпуска карбиды и интерметаллические соединения, такие как фаза Лавеса, σ-фаза и подобные им мелкозернистые фазы, выделившиеся во время отпуска, при этом
Mo≥2,3-0,89 Si+32,2 C, (1)
где символы соответствующих элементов в выражении (1) показывают содержание каждого элемента, мас.%.
4. Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под воздействием сероводорода, имеющая 0,2%-ный условный предел текучести на уровне 860 МПа или более, отличающаяся тем, что указанная сталь содержит следующие элементы, мас.%: углерод 0,005-0,04; кремний 0,5 и менее; марганец 0,1-3,0; фосфор 0,04 и менее; сера 0,01 и менее; хром 10,0-15,0; никель 4,0-8,0; молибден 2,8-5,0; алюминий 0,001-0,10; азот 0,07 и менее, медь 0,05-1, и дополнительно содержит следующие элементы, мас.%: титан 0,005-0,25; ванадий 0,005-0,25; ниобий 0,005-0,25; цирконий 0,005-0,25, при этом остаток составляет железо и неизбежные примеси, причем соотношение компонентов в стали удовлетворяет приведенному ниже выражению (1), при этом микроструктура стали на 70% и более состоит из отпущенного мартенсита и содержит выделившиеся во время отпуска карбиды и интерметаллические соединения, такие как фаза Лавеса, σ-фаза и подобные им мелкозернистые фазы, выделившиеся во время отпуска, при этом
Mo≥2,3-0,89 Si+32,2 C, (1)
где символы соответствующих элементов в выражении (1) показывают содержание каждого элемента, мас.%.
5. Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под воздействием сероводорода, имеющая 0,2%-ный условный предел текучести на уровне 860 МПа или более, отличающаяся тем, что указанная сталь содержит следующие элементы, мас.%: углерод 0,005-0,04; кремний 0,5 и менее; марганец 0,1-3,0; фосфор 0,04 и менее; сера 0,01 и менее; хром 10,0-15,0; никель 4,0-8,0; молибден 2,8-5,0; алюминий 0,001-0,10; азот 0,07 и менее, и дополнительно содержит один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей следующие элементы, мас.%: кальций 0,0002-0,005; магний 0,0002-0,005, лантан 0,0002-0,005; церий 0,0002-0,005, при этом остаток составляет железо и неизбежные примеси, причем соотношение компонентов в стали удовлетворяет приведенному ниже выражению (1), при этом микроструктура стали на 70% и более состоит из отпущенного мартенсита и содержит выделившиеся во время отпуска карбиды и интерметаллические соединения, такие как фаза Лавеса, σ-фаза и подобные им мелкозернистые фазы, выделившиеся во время отпуска, при этом
Mo≥2,3-0,89 Si+32,2 C, (1)
где символы соответствующих элементов в выражении (1) показывают содержание каждого элемента, мас.%.
6. Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под воздействием сероводорода, имеющая 0,2%-ный условный предел текучести на уровне 860 МПа или более, отличающаяся тем, что указанная сталь содержит следующие элементы, мас.%: углерод 0,005-0,04; кремний 0,5 и менее; марганец 0,1-3,0; фосфор 0,04 и менее; сера 0,01 и менее; хром 10,0-15,0; никель 4,0-8,0; молибден 2,8-5,0; алюминий 0,001-0,10; азот 0,07 и менее, и дополнительно содержит один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей следующие элементы, мас.%: титан 0,005-0,25; ванадий 0,005-0,25; ниобий 0,005-0,25; цирконий 0,005-0,25 и один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей следующие элементы, мас.%: кальций 0,0002-0,005; магний 0,0002-0,005, лантан 0,0002-0,005; церий 0,0002-0,005, при этом остаток составляет железо и неизбежные примеси, причем соотношение компонентов в стали удовлетворяет приведенному ниже выражению (1), при этом микроструктура стали на 70% и более состоит из отпущенного мартенсита и содержит выделившиеся во время отпуска карбиды и интерметаллические соединения, такие как фаза Лавеса, σ-фаза и подобные им мелкозернистые фазы, выделившиеся во время отпуска, при этом
Mo≥2,3-0,89 Si+32,2 C, (1)
где символы соответствующих элементов в выражении (1) показывают содержание каждого элемента, мас.%.
7. Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под воздействием сероводорода, имеющая 0,2%-ный условный предел текучести на уровне 860 МПа или более, отличающаяся тем, что указанная сталь содержит следующие элементы, мас.%: углерод 0,005-0,04; кремний 0,5 и менее; марганец 0,1-3,0; фосфор 0,04 и менее; сера 0,01 и менее; хром 10,0-15,0; никель 4,0-8,0; молибден 2,8-5,0; алюминий 0,001-0,10; азот 0,07 и менее, медь 0,05-10 и один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей следующие элементы, мас.%: кальций 0,0002-0,005; магний 0,0002-0,005, лантан 0,0002-0,005; церий 0,0002-0,005, при этом остаток составляет железо и неизбежные примеси, причем соотношение компонентов в стали удовлетворяет приведенному ниже выражению (1), при этом микроструктура стали на 70% и более состоит из отпущенного мартенсита и содержит выделившиеся во время отпуска карбиды и интерметаллические соединения, такие как фаза Лавеса, σ-фаза и подобные им мелкозернистые фазы, выделившиеся во время отпуска, при этом
Mo≥2,3-0,89 Si+32,2 C, (1)
где символы соответствующих элементов в выражении (1) показывают содержание каждого элемента, мас.%.
8. Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под воздействием сероводорода, имеющая 0,2%-ный условный предел текучести на уровне 860 МПа или более, отличающаяся тем, что указанная сталь содержит следующие элементы, мас.%: углерод 0,005-0,04; кремний 0,5 и менее; марганец 0,1-3,0; фосфор 0,04 и менее; сера 0,01 и менее; хром 10,0-15,0; никель 4,0-8,0; молибден 2,8-5,0; алюминий 0,001-0,10; азот 0,07 и менее, медь 0,05-1,0 и дополнительно содержит один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей следующие элементы, мас.%: титан 0,005-0,25; ванадий 0,005-0,25; ниобий 0,005-0,25; цирконий 0,005-0,25 и один или несколько элементов, выбранных из группы, включающей следующие элементы, мас.%: кальций 0,0002-0,005; магний 0,0002-0,005, лантан 0,0002-0,005; церий 0,0002-0,005, при этом остаток составляет железо и неизбежные примеси, причем соотношение компонентов в стали удовлетворяет приведенному ниже выражению (1), при этом микроструктура стали на 70% и более состоит из отпущенного мартенсита и содержит выделившиеся во время отпуска карбиды и интерметаллические соединения, такие как фаза Лавеса, σ-фаза и подобные им мелкозернистые фазы, выделившиеся во время отпуска, при этом
Mo≥2,3-0,89 Si+32,2 C, (1)
где символы соответствующих элементов в выражении (1) показывают содержание каждого элемента, мас.%.
9. Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под воздействием сероводорода, имеющая 0,2%-ный условный предел текучести на уровне 860 МПа или более, отличающаяся тем, что сталь имеет состав по любому из пп.1-8, при этом после закалки при температуре закалки 880-1000°С и последующего отпуска при температуре 450-620°С, при значении времени отпуска t (ч), выбранного в зависимости от температуры отпуска Т (°С), согласно выражению (20+log t)-(T+273), изменяющемуся от 13500 до 17700, при этом микроструктура стали на 70% и более состоит из отпущенного мартенсита и содержит выделившиеся во время отпуска карбиды и интерметаллические соединения, такие как фаза Лавеса, σ-фаза и подобные им мелкозернистые фазы, выделившиеся во время отпуска, при этом соотношение компонентов в составе стали соответствует выражению (1)
Mo≥2,3-0,89 Si+32,2 C, (1)
где символы соответствующих элементов показывают содержание каждого элемента, мас.%.
RU2005122929/02A 2002-12-20 2003-12-18 Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь с высокой коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под напряжением в сероводородной среде RU2307876C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002-369595 2002-12-20
JP2002369595 2002-12-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005122929A RU2005122929A (ru) 2006-02-10
RU2307876C2 true RU2307876C2 (ru) 2007-10-10

Family

ID=32677145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005122929/02A RU2307876C2 (ru) 2002-12-20 2003-12-18 Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь с высокой коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под напряжением в сероводородной среде

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20050224143A1 (ru)
EP (1) EP1584699A4 (ru)
JP (1) JP4428237B2 (ru)
CN (1) CN100368579C (ru)
AR (1) AR042494A1 (ru)
AU (1) AU2003289437B2 (ru)
BR (1) BRPI0317550B1 (ru)
CA (1) CA2509581C (ru)
MX (1) MXPA05006562A (ru)
NO (1) NO337858B1 (ru)
RU (1) RU2307876C2 (ru)
WO (1) WO2004057050A1 (ru)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449046C1 (ru) * 2008-03-28 2012-04-27 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. Нержавеющая сталь, используемая для нефтегазопромысловых и трубопроводных труб
RU2468112C1 (ru) * 2008-09-04 2012-11-27 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Нефтегазопромысловая бесшовная труба из мартенситной нержавеющей стали и способ ее изготовления
RU2494166C2 (ru) * 2009-05-18 2013-09-27 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. Нержавеющая сталь для нефтяной скважины, труба из нержавеющей стали для нефтяной скважины и способ получения нержавеющей стали для нефтяной скважины
RU2519201C1 (ru) * 2010-04-28 2014-06-10 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Высокопрочная нержавеющая сталь для нефтяных скважин и труба из высокопрочной нержавеющей стали для нефтяных скважин
RU2583207C1 (ru) * 2012-03-26 2016-05-10 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Нержавеющая сталь для нефтяных скважин и труба из нержавеющей стали для нефтяных скважин
RU2650353C1 (ru) * 2017-09-18 2018-04-11 Юлия Алексеевна Щепочкина Сталь
RU2659530C1 (ru) * 2017-11-27 2018-07-02 Юлия Алексеевна Щепочкина Сталь для изготовления ювелирных изделий
RU2680043C2 (ru) * 2014-07-03 2019-02-14 Арселормиттал Способ изготовления высокопрочного стального листа, обладающего улучшенной формуемостью и пластичностью, и полученный лист
RU2682728C2 (ru) * 2015-02-20 2019-03-21 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Высокопрочная, толстостенная, бесшовная труба из нержавеющей стали и способ изготовления такой трубы
RU2696513C2 (ru) * 2014-02-28 2019-08-02 Валлорек Солусойнш Тубуларес Ду Бразил С.А. Мартенситно-ферритная нержавеющая сталь, изготовленный продукт и способы их применения
RU2710808C1 (ru) * 2016-05-20 2020-01-14 Ниппон Стил Корпорейшн Стальной сортовой прокат для скважинного элемента и скважинный элемент
RU2718019C1 (ru) * 2017-03-28 2020-03-30 Ниппон Стил Корпорейшн Продукт из мартенситной нержавеющей стали
US10844455B2 (en) 2014-07-03 2020-11-24 Arcelormittal Method for manufacturing a high strength steel sheet and sheet obtained by the method
RU2778468C1 (ru) * 2018-12-17 2022-08-19 Арселормиттал Горячекатаная сталь и способ её изготовления

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4337712B2 (ja) * 2004-11-19 2009-09-30 住友金属工業株式会社 マルテンサイト系ステンレス鋼
US8980167B2 (en) * 2005-04-28 2015-03-17 Jfe Steel Corporation Stainless steel pipe having excellent expandability for oil country tubular goods
CN100453685C (zh) * 2006-07-11 2009-01-21 无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司 高Cr系不锈钢无缝油井管及其生产方法
BRPI0719904B1 (pt) * 2006-08-22 2018-11-21 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp aço inoxidável martensítico
EP2058412A4 (en) 2006-08-31 2016-02-17 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp MARTENSITIC STAINLESS STEEL FOR SOLDER STRUCTURE
JP5145793B2 (ja) * 2007-06-29 2013-02-20 Ｊｆｅスチール株式会社 油井管用マルテンサイト系ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
JP4951564B2 (ja) 2008-03-25 2012-06-13 住友化学株式会社 再生硫黄回収装置
AR073884A1 (es) 2008-10-30 2010-12-09 Sumitomo Metal Ind Tubo de acero inoxidable de alta resistencia excelente en resistencia a la fisuracion bajo tension por sulfuros y a la corrosion de gas de acido carbonico en alta temperatura.
IT1403689B1 (it) * 2011-02-07 2013-10-31 Dalmine Spa Tubi in acciaio ad alta resistenza con eccellente durezza a bassa temperatura e resistenza alla corrosione sotto tensioni da solfuri.
CN102534418A (zh) * 2012-02-29 2012-07-04 宝山钢铁股份有限公司 一种油套管用马氏体不锈钢及其制造方法
CN102866172A (zh) * 2012-08-31 2013-01-09 广东电网公司电力科学研究院 一种T/P92钢Laves相含量测定方法
CN104271787A (zh) * 2012-09-27 2015-01-07 日立金属株式会社 析出强化型马氏体钢及其制造方法
CN105755393A (zh) * 2016-05-24 2016-07-13 江苏金基特钢有限公司 石油管道专用钢材及其制备方法
CN106399862B (zh) * 2016-09-28 2017-12-29 睿智钢业有限公司 一种高强防腐钢材及其制备方法和应用
EP3533892B1 (en) * 2016-10-25 2022-11-02 JFE Steel Corporation Seamless pipe of martensitic stainless steel for oil well pipe, and method for producing seamless pipe
BR112020004793A2 (pt) 2017-09-29 2020-09-24 Jfe Steel Corporation tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares para regiões petrolíferas, e método para sua fabricação
WO2019065116A1 (ja) 2017-09-29 2019-04-04 Ｊｆｅスチール株式会社 油井管用マルテンサイト系ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
EP3690073A1 (en) 2017-09-29 2020-08-05 JFE Steel Corporation Oil well pipe martensitic stainless seamless steel pipe and production method for same
BR112020023438B1 (pt) 2018-05-25 2024-01-09 Jfe Steel Corporation Tubo de aço sem costuras de aço inoxidável martensítico para tubos de poço de petróleo e método para produção dos mesmos
WO2019225281A1 (ja) 2018-05-25 2019-11-28 Ｊｆｅスチール株式会社 油井管用マルテンサイト系ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
AR116495A1 (es) 2018-09-27 2021-05-12 Nippon Steel Corp Material de acero inoxidable martensítico
MX2021005256A (es) 2018-11-05 2021-06-18 Jfe Steel Corp Tubos de acero inoxidable martensitico sin costuras para productos tubulares para petroliferos y metodo para fabricar los mismos.
CN111793773B (zh) * 2019-08-09 2021-10-12 中南大学 一种通过Laves相及μ相复合强硬化的高速钢及其制备方法
MX2022012281A (es) * 2020-04-01 2022-10-27 Nippon Steel Corp Material de acero.

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51133807A (en) * 1975-05-14 1976-11-19 Hitachi Ltd Turbo type impeller with high performance
JP2861024B2 (ja) * 1989-03-15 1999-02-24 住友金属工業株式会社 油井用マルテンサイト系ステンレス鋼材とその製造方法
JPH03120337A (ja) * 1989-10-03 1991-05-22 Sumitomo Metal Ind Ltd マルテンサイト系ステンレス鋼と製造方法
JPH05156409A (ja) * 1991-11-29 1993-06-22 Nippon Steel Corp 耐海水性に優れた高強度マルテンサイトステンレス鋼とその製造方法
CN1159213A (zh) * 1994-07-21 1997-09-10 新日本制铁株式会社 具有优异热加工性和硫化物应力裂纹抗性的马氏体不锈钢
MY114984A (en) * 1995-01-13 2003-03-31 Hitachi Metals Ltd High hardness martensitic stainless steel with good pitting corrosion resistance
JP3533055B2 (ja) * 1996-03-27 2004-05-31 Ｊｆｅスチール株式会社 耐食性および溶接性に優れたラインパイプ用マルテンサイト鋼
JP3254146B2 (ja) * 1996-10-29 2002-02-04 川崎製鉄株式会社 耐応力腐食割れ性および高温引張り特性に優れた油井管用高強度マルテンサイト系ステンレス鋼
EP1026273B1 (en) * 1997-07-18 2007-12-19 Sumitomo Metal Industries Limited Martensite stainless steel of high corrosion resistance
JP2000063997A (ja) * 1998-08-25 2000-02-29 Sumitomo Metal Ind Ltd マルテンサイト系ステンレス溶接鋼管
JP3743226B2 (ja) * 1998-10-12 2006-02-08 住友金属工業株式会社 ダウンホール部材用マルテンサイト系ステンレス鋼
JP2000192196A (ja) * 1998-12-22 2000-07-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 油井用マルテンサイト系ステンレス鋼
JP3485022B2 (ja) * 1999-05-17 2004-01-13 住友金属工業株式会社 熱間加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼材
JP2001107198A (ja) * 1999-10-07 2001-04-17 Nippon Steel Corp 耐ｓｓｃ性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼ラインパイプおよびその製造方法
JP4250851B2 (ja) * 2000-03-30 2009-04-08 住友金属工業株式会社 マルテンサイト系ステンレス鋼および製造方法
CN1114715C (zh) * 2000-11-15 2003-07-16 浦项产业科学研究院 具有高机械强度和抗腐蚀的马氏体不锈钢

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НОВИКОВ И.И. Теория термической обработки металлов. - М.: Металлургия, 1986, с.394-396. СМИРНОЙ М.А. и др. Основы термической обработки стали. - М.: ООО «Наука и технологии», 11.01.2002, с.19-20, 336. *

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449046C1 (ru) * 2008-03-28 2012-04-27 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. Нержавеющая сталь, используемая для нефтегазопромысловых и трубопроводных труб
RU2468112C1 (ru) * 2008-09-04 2012-11-27 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Нефтегазопромысловая бесшовная труба из мартенситной нержавеющей стали и способ ее изготовления
RU2494166C2 (ru) * 2009-05-18 2013-09-27 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. Нержавеющая сталь для нефтяной скважины, труба из нержавеющей стали для нефтяной скважины и способ получения нержавеющей стали для нефтяной скважины
RU2519201C1 (ru) * 2010-04-28 2014-06-10 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Высокопрочная нержавеющая сталь для нефтяных скважин и труба из высокопрочной нержавеющей стали для нефтяных скважин
RU2583207C1 (ru) * 2012-03-26 2016-05-10 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Нержавеющая сталь для нефтяных скважин и труба из нержавеющей стали для нефтяных скважин
RU2696513C2 (ru) * 2014-02-28 2019-08-02 Валлорек Солусойнш Тубуларес Ду Бразил С.А. Мартенситно-ферритная нержавеющая сталь, изготовленный продукт и способы их применения
US10472692B2 (en) 2014-07-03 2019-11-12 Arcelormittal Method for manufacturing a high strength steel sheet having improved formability and ductility and sheet obtained
US11692235B2 (en) 2014-07-03 2023-07-04 Arcelormittal Method for manufacturing a high-strength steel sheet and sheet obtained by the method
US10844455B2 (en) 2014-07-03 2020-11-24 Arcelormittal Method for manufacturing a high strength steel sheet and sheet obtained by the method
RU2680043C2 (ru) * 2014-07-03 2019-02-14 Арселормиттал Способ изготовления высокопрочного стального листа, обладающего улучшенной формуемостью и пластичностью, и полученный лист
RU2682728C2 (ru) * 2015-02-20 2019-03-21 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Высокопрочная, толстостенная, бесшовная труба из нержавеющей стали и способ изготовления такой трубы
US10837073B2 (en) 2015-02-20 2020-11-17 Jfe Steel Corporation High-strength heavy-walled stainless steel seamless tube or pipe and method of manufacturing the same
RU2710808C1 (ru) * 2016-05-20 2020-01-14 Ниппон Стил Корпорейшн Стальной сортовой прокат для скважинного элемента и скважинный элемент
RU2718019C1 (ru) * 2017-03-28 2020-03-30 Ниппон Стил Корпорейшн Продукт из мартенситной нержавеющей стали
RU2650353C1 (ru) * 2017-09-18 2018-04-11 Юлия Алексеевна Щепочкина Сталь
RU2659530C1 (ru) * 2017-11-27 2018-07-02 Юлия Алексеевна Щепочкина Сталь для изготовления ювелирных изделий
RU2778468C1 (ru) * 2018-12-17 2022-08-19 Арселормиттал Горячекатаная сталь и способ её изготовления
RU2778709C2 (ru) * 2020-09-04 2022-08-23 Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" Литейная коррозионно-стойкая свариваемая криогенная сталь и способ ее получения
RU2813053C1 (ru) * 2023-06-19 2024-02-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Удмуртский государственный университет" Способ производства коррозионно-стойкой стали

Also Published As

Publication number Publication date
CA2509581A1 (en) 2004-07-08
AU2003289437B2 (en) 2007-09-20
CN1729306A (zh) 2006-02-01
EP1584699A1 (en) 2005-10-12
JP4428237B2 (ja) 2010-03-10
AR042494A1 (es) 2005-06-22
CN100368579C (zh) 2008-02-13
NO20052986D0 (no) 2005-06-17
US20050224143A1 (en) 2005-10-13
BR0317550A (pt) 2005-11-22
EP1584699A4 (en) 2009-06-03
BRPI0317550B1 (pt) 2016-06-14
NO337858B1 (no) 2016-07-04
JPWO2004057050A1 (ja) 2006-04-20
WO2004057050A1 (ja) 2004-07-08
MXPA05006562A (es) 2005-08-16
RU2005122929A (ru) 2006-02-10
NO20052986L (no) 2005-09-15
CA2509581C (en) 2010-04-06
AU2003289437A1 (en) 2004-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2307876C2 (ru) Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь с высокой коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под напряжением в сероводородной среде
JP4367412B2 (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼
WO2018181404A1 (ja) マルテンサイトステンレス鋼材
AU2009230545B2 (en) Stainless steel for use in oil well tube
JP4249419B2 (ja) ２相ステンレス鋼
WO2005017222A1 (ja) 耐食性に優れた油井用高強度ステンレス鋼管およびその製造方法
AU2017274993B2 (en) Duplex stainless steel and duplex stainless steel manufacturing method
KR20050044557A (ko) 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강
JP3608743B2 (ja) 熱間加工性に優れた耐硫化物応力割れ性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼
KR100985354B1 (ko) 저합금강
JP2003003243A (ja) 耐炭酸ガス腐食性および耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高強度マルテンサイトステンレス鋼
JPH101755A (ja) 耐食性、耐硫化物応力腐食割れに優れたマルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法
JPH0375337A (ja) 高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼
JPS5848024B2 (ja) 耐食性のすぐれた油井管用鋼
JP3555579B2 (ja) 高耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼
JP2742948B2 (ja) 耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法
JPS60174859A (ja) 油井管用マルテンサイト系ステンレス鋼
Kulkarni et al. Improvement in mechanical properties of 13Cr martensitic stainless steels using modified heat treatments
JP3201081B2 (ja) 油井用ステンレス鋼およびその製造方法
JPH02247360A (ja) 高強度かつ耐食性、耐応力腐食割れ性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法
JP2745070B2 (ja) 高強度かつ耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法
JPS63270444A (ja) 耐サワ−性に優れたラインパイプ用鋼
JPH06299301A (ja) １１０Ｋｓｉ グレードの高強度耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼管
US20240191331A1 (en) Stainless steel pipe and method for manufacturing the same
JPS5929102B2 (ja) 耐硫化水素性ステンレス鋼

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20140623

PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201219