RU2507296C1 - Хладостойкая arc-сталь высокой прочности - Google Patents
Хладостойкая arc-сталь высокой прочности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2507296C1 RU2507296C1 RU2012139470/02A RU2012139470A RU2507296C1 RU 2507296 C1 RU2507296 C1 RU 2507296C1 RU 2012139470/02 A RU2012139470/02 A RU 2012139470/02A RU 2012139470 A RU2012139470 A RU 2012139470A RU 2507296 C1 RU2507296 C1 RU 2507296C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- cold
- molybdenum
- manganese
- nickel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству толстолистового проката из хладостойкой стали высокой прочности и улучшенной свариваемости для применения в судостроении, мостостроении и других отраслях промышленности. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, % мас: углерод 0,08-0,11, кремний 0,20-0,40, марганец 0,50-0,80, хром 0,40-0,60, никель 1,20-1,50, медь 0,30-0,50, молибден 0,15-0,20, ниобий 0,02-0,05, алюминий 0,01-0,05, кальций 0,005-0,050, сера 0,001-0,005, фосфор 0,001-0,010, железо - остальное. Величина коэффициента трещиностойкости при сварке Рсм не превышает 0,24%. Техническим результатом изобретения является разработка конструкционной хладостойкой стали высокой прочности для судостроения с нормируемой величиной предела текучести 500 МПа, обеспечивающей гарантированные характеристики сопротивляемости хрупким разрушениям и температуру нулевой пластичности. 3 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве толстолистового проката из хладостойкой arc-стали высокой прочности улучшенной свариваемости для применения в судостроении, мостостроении и других отраслях промышленности.
Для проектирования и строительства таких объектов морской техники, как плавучие и самоподъемные буровые разведочные и добычные платформы, суда категорий arc4-arc9 для эксплуатации в ледовых условиях арктических морей, плавучие краны большой грузоподъемности, ледостойкие терминалы, требуются высокопрочные хладостойкие свариваемые arc-стали с гарантированным пределом текучести 500 МПа, способные обеспечить надежную эксплуатацию сварных конструкций в экстремальных условиях воздействия низких окружающих температур (до минус 50°С) и высоких нагрузок в соответствии с требованиями «Правил…» российского морского регистра судоходства [1, 2]. При этом сталь должна отличаться пониженным уровнем легирования для снижения трудоемкости сварочных работ.
Для изготовления ответственных сварных конструкций используется низкоуглеродистая низколегированная сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,04-0,10; кремний 0,15-0,35; марганец 1,00-1,40; никель 0,1-0,8; медь 0,05-0,20; ванадий 0,02-0,10; ниобий 0,02-0,06; алюминий 0,02-0,06; серу 0,001-0,005; фосфор 0,003-0,015; железо - остальное [3]. В листовом прокате толщиной до 50 мм сталь обеспечивает предел текучести 450-470 МПа, высокую пластичность, ударную вязкость при -80°С, сопротивляемость хрупким и коррозионно-механическим разрушениям, хорошую свариваемость, технологичность, оцениваемую по результатам испытаний проб на холодный изгиб, изотропность свойств и сопротивление слоистому разрыву.
Известна сталь, принятая за прототип, следующего химического состава, мас.% [4]:
Углерод | 0,08-0,12 |
Кремний | 0,2-0,4 |
Марганец | 0,45-0,75 |
Хром | 1,05-1,30 |
Медь | 0,35-0,65 |
Никель | 1,05-2,20 |
Молибден | 0,10-0,18 |
Алюминий | 0,01-0,06 |
Ванадий | 0,04-0,06 |
Ниобий | 0,02-0,05 |
Кальций | 0,005-0,050 |
Сера | 0,001-0,005 |
Железо | остальное |
причем величина коэффициента трещиностойкости при сварке Рсм, рассчитываемого по формуле
не должна быть выше 0,28%.
Известная сталь обеспечивает высокие требования по хладостойкости до минус 80°С, улучшенную свариваемость (по величине коэффициента трещиностойкости), высокую трещиностойкость по критерию CTOD в зоне термического влияния сварного шва. Основными недостатками указанной стали являются высокая температура нулевой пластичности NDT и недостаточная сопротивляемость хрупкому разрушению, оцениваемая по критерию вязко-хрупкого перехода Ткб.
Техническим результатом изобретения является разработка конструкционной хладостойкой arc-стали высокой прочности с гарантированной величиной предела текучести 500 МПа для судостроения, обладающей гарантированными характеристиками работоспособности в соответствии с требованиями «Правил…» Российского морского регистра судоходства [2]: значения температур вязко-хрупкого перехода для оценки способности материала тормозить распространение хрупкого разрушения должны быть не выше минус 30°С для температуры Ткб, а температура нулевой пластичности NDT должна быть не выше минус 60°С.
Технический результат достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, ниобий, молибден, алюминий, кальций, серу и железо, дополнительно содержит фосфор, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод | 0,08-0,11 |
Кремний | 0,20-0,40 |
Марганец | 0,50-0,80% |
Хром | 0,40-0,60 |
Никель | 1,20-1,50 |
Медь | 0,30-0,50 |
Молибден | 0,15-0,20 |
Ниобий | 0,02-0,05 |
Алюминий | 0,01-0,05 |
Кальций | 0,005-0,050 |
Сера | 0,001-0,005 |
Фосфор | 0,001-0,010 |
Железо | остальное |
причем величина коэффициента трещиностойкости при сварке Рсм, рассчитываемого в соответствии с [1] (ч.XII, п.4.2.2.) по формуле:
не должна быть выше 0,24%.
Фосфор обуславливает повышенную склонность к хрупким разрушениям при понижении температуры испытаний и отпускной хрупкости за счет обогащения фосфором межзеренных границ. Ограничение содержания фосфора в указанных пределах способствует повышению сопротивляемости стали хрупкому разрушению и обеспечению высокой пластичности при температурах до минус 80°С, а в сочетании с введением молибдена в выбранных пределах позволяет исключить отпускную хрупкость.
Ограничение содержания хрома не оказывает значимого влияния на прочность стали, при этом показатели низкотемпературной пластичности и вязкости стали улучшаются.
Содержание углерода в указанных пределах в сочетании с мелкозернистой структурой способствует обеспечению высокой прочности стали. Превышение указанных пределов нецелесообразно вследствие существенного снижения пластичности, вязкости, хладостойкости, а также повышения закаливаемости и увеличения склонности стали к образованию горячих и холодных трещин при сварке.
Выбранные пределы содержания марганца, меди и никеля обеспечивают необходимую прочность стали и ее вязкость при отрицательных температурах посредством твердорастворного упрочнения, а также прокаливаемость за счет повышения стабильности аустенита в ферритной области при γ-α-превращении и образования преимущественно бейнитно-мартенситных структур при закалке проката в толщинах до 50 мм.
Молибден предотвращает формирование феррита и развитие отпускной хрупкости стали. При содержании свыше 0,2% молибден понижает вязкость стали.
Пример. Сталь была выплавлена в дуговой электропечи и после внепечного рафинирования и вакуумирования разлита в слитки. Химический состав приведен в таблице 1.
Слитки нагревали до температуры 1200±20°С в камерной печи и прокатывали на стане «5000» на листы толщиной 10-50 мм, которые подвергали прямой закалке в воду после завершения горячей пластической деформации и последующему отпуску в интервале температур 620÷680°С.
Механические свойства определяли на образцах, вырезанных поперек направления прокатки. Испытание на растяжение выполняли по ГОСТ 1497 на цилиндрических образцах типа III №6 (для листов толщиной 10 мм), цилиндрических образцах типа III №4 (для листов толщиной 35 и 50 мм). Испытания на ударный изгиб выполняли по ГОСТ 9454 на образцах с V-образным надрезом типа 11 при температурах минус 60 и минус 80°С.
Сопротивление хрупкому разрушению листового проката оценивали:
- по критической температуре вязкохрупкого перехода Ткб по методике, приведенной в [1] (часть XII, п.2.4.2.), соответствующей минимальной температуре, при которой в изломе технологической пробы полной толщины, испытанной на статический изгиб, наблюдается 70% волокнистой составляющей;
- по температуре нулевой пластичности NDT, определяемой по результатам динамических испытаний образцов с хрупкой наплавкой по методике, приведенной в [1] (часть XII, п.2.3.2.). Эта температура характеризует условия, при которых материал не способен затормозить трещину при ударном нагружении со скоростью порядка 5 м/с и обеспечить достижение в нем напряжений предела текучести.
Свариваемость оценивали по результатам расчета параметра трещиностойкости при сварке Рсм по вышеприведенной формуле.
Сварные соединения выполняли на образцах с К-образной разделкой кромок автоматической сваркой под флюсом с погонной энергией ~1,0 кДж/мм. От сварных проб отбирали образцы полной толщины на растяжение с расчетной длиной рабочей части
, образцы на ударный изгиб тип 11 по ГОСТ 9459 с надрезом, выполненным по линии сплавления (ЛС), и на расстоянии 2, 5 и 20 мм от ЛС, а также образцы для измерения твердости по Виккерсу в различных участках сварного соединения.
Трещиностойкость зоны термического влияния (ЗТВ) оценивали по требованиям Британского стандарта BS 7448 [5]. Для испытаний были использованы образцы на статический изгиб прямоугольного сечения с односторонним краевым надрезом (тип SENB по BS 7448) и гладкими боковыми поверхностями. Выращивание усталостной трещины проводилось при частоте 5-8 Гц. Суммарное число циклов нагружения для образца составило не менее 55000. При испытаниях записывали диаграмму деформирования в координатах "нагрузка - раскрытие берегов трещины". Определение перемещений (раскрытия берегов трещины) производилось датчиком DSR 10/50.
Результаты механических испытаний (средние значения по результатам двух испытаний на растяжение и трех на ударный изгиб) приведены в таблице 2.
Результаты определения характеристик работоспособности основного металла и сварных соединений представлены в таблице 3.
Результаты испытаний показывают, что предлагаемая сталь обеспечивает требуемый уровень прочности, более высокую сопротивляемость хрупким разушениям и свариваемость, а также трещиностойкость при -60°С, удовлетворяющих требованиям «Правил…» Российского морского регистра судоходства [2], чем известная.
Источники информации, использованные при составлении описания изобретения.
1. Правила классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок и морских стационарных платформ. Российский Морской Регистр судоходства, 2012 г.
2. Правила классификации и постройки морских судов. Российский Морской Регистр судоходства, 2012 г.
3. Патент Российской Федерации №2269587, МПК С22С 38/16, 2006 г.
4. Патент Российской Федерации №2269588, МПК С22С 38/48, 2006 г. - прототип.
5. BS 7448. Fracture Mechanics Toughness Test. Part 1. Method for determination of K1c, critical CTOD and critical J - values of etallic materials, 1991. Part 2. Method for determination of critical CTOD and critical J values of welds in metallic materials, 1997.
Таблица 1 - Химический состав стали, мас.% | ||||||||||||||||||
№ состава | С | Si | Mn | Cr | Ni | С | Аl | Мо | V | Nb | Ca | S | P | Fe | Рсм, мас.% | |||
1 | 0,08 | 0,40 | 0,65 | 0,60 | 1,50 | 0,50 | 0,01 | 0,20 | - | 0,05 | 0,005 | 0,003 | 0,002 | остальное | 0,219 | |||
2 | 0,11 | 0,28 | 0,50 | 0,53 | 1,39 | 0,30 | 0,02 | 0,15 | - | 0,02 | 0,050 | 0,005 | 0,010 | остальное | 0,220 | |||
3 | 0,09 | 0,20 | 0,80 | 0,40 | 1,20 | 0,46 | 0,05 | 0,18 | - | 0,03 | 0,030 | 0,001 | 0,007 | остальное | 0,212 | |||
Прототип | ||||||||||||||||||
4 | 0,10 | 0,30 | 0,48 | 1,05 | 1,95 | 0,39 | 0,04 | 0,11 | 0,04 | 0,02 | 0,005 | 0,001 | - | остальное | 0,277 |
Claims (1)
- Хладостойкая сталь высокой прочности, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, ниобий, молибден, алюминий, кальций, серу и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 0,08-0,11 кремний 0,20-0,40 марганец 0,50-0,80 хром 0,40-0,60 никель 1,20-1,50 медь 0,30-0,50 молибден 0,15-0,20 ниобий 0,02-0,05 алюминий 0,01-0,05 кальций 0,005-0,050 сера 0,001-0,005 фосфор 0,001-0,010 железо остальное,
причем величина коэффициента трещиностойкости при сварке Рсм не превышает 0,24%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012139470/02A RU2507296C1 (ru) | 2012-09-17 | 2012-09-17 | Хладостойкая arc-сталь высокой прочности |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012139470/02A RU2507296C1 (ru) | 2012-09-17 | 2012-09-17 | Хладостойкая arc-сталь высокой прочности |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2507296C1 true RU2507296C1 (ru) | 2014-02-20 |
Family
ID=50113297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012139470/02A RU2507296C1 (ru) | 2012-09-17 | 2012-09-17 | Хладостойкая arc-сталь высокой прочности |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2507296C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2681094C2 (ru) * | 2016-12-23 | 2019-03-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Хладостойкая свариваемая arc-сталь повышенной прочности |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2415573A1 (en) * | 2003-01-02 | 2004-07-02 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | High strength steel weld having improved resistance to cold cracking and a welding method |
RU2243284C2 (ru) * | 2002-12-02 | 2004-12-27 | Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод" | Сталь повышенной коррозионной стойкости и бесшовные трубы, выполненные из нее |
EP1731626A1 (en) * | 2004-03-31 | 2006-12-13 | JFE Steel Corporation | High-rigidity high-strength thin steel sheet and method for producing same |
RU2397269C2 (ru) * | 2008-10-15 | 2010-08-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Высокопрочная свариваемая сталь |
RU2419673C2 (ru) * | 2009-07-29 | 2011-05-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Высокопрочная хладостойкая свариваемая толстолистовая сталь |
RU2458176C1 (ru) * | 2011-03-28 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Хладостойкая сталь высокой прочности |
-
2012
- 2012-09-17 RU RU2012139470/02A patent/RU2507296C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2243284C2 (ru) * | 2002-12-02 | 2004-12-27 | Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод" | Сталь повышенной коррозионной стойкости и бесшовные трубы, выполненные из нее |
CA2415573A1 (en) * | 2003-01-02 | 2004-07-02 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | High strength steel weld having improved resistance to cold cracking and a welding method |
EP1435399B1 (en) * | 2003-01-02 | 2007-05-30 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | A welding method for improving resistance to cold cracking |
EP1731626A1 (en) * | 2004-03-31 | 2006-12-13 | JFE Steel Corporation | High-rigidity high-strength thin steel sheet and method for producing same |
RU2397269C2 (ru) * | 2008-10-15 | 2010-08-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Высокопрочная свариваемая сталь |
RU2419673C2 (ru) * | 2009-07-29 | 2011-05-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Высокопрочная хладостойкая свариваемая толстолистовая сталь |
RU2458176C1 (ru) * | 2011-03-28 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Хладостойкая сталь высокой прочности |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2681094C2 (ru) * | 2016-12-23 | 2019-03-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Хладостойкая свариваемая arc-сталь повышенной прочности |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100993407B1 (ko) | 내피트성이 우수한 강판 및 그의 제조 방법 | |
US11352683B2 (en) | Production of HIC-resistant pressure vessel grade plates using a low-carbon composition | |
JP6338031B1 (ja) | 耐硫酸露点腐食鋼 | |
RU2698235C1 (ru) | Двухфазная нержавеющая сталь и способ её изготовления | |
JP6332575B1 (ja) | 耐硫酸露点腐食鋼 | |
JP5096088B2 (ja) | 靭性および疲労亀裂発生抑制特性に優れた溶接継手 | |
EP2876180B1 (en) | STEEL PLATE HAVING YIELD STRENGTH OF 670 TO 870 N/mm² AND TENSILE STRENGTH OF 780 TO 940 N/mm² | |
JP5109233B2 (ja) | 溶接部耐食性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼 | |
KR20140064933A (ko) | 용접 열영향부의 저온 인성이 우수한 고장력 강판 및 그의 제조 방법 | |
KR20190042043A (ko) | 내황산 이슬점 부식강 | |
KR102401618B1 (ko) | 클래드 강판 및 그 제조 방법 | |
GB2027745A (en) | Martensitic stainless steel | |
EP0546549A1 (en) | Line pipe having good corrosion-resistance and weldability | |
RU2507296C1 (ru) | Хладостойкая arc-сталь высокой прочности | |
RU2731223C1 (ru) | Высокопрочная свариваемая хладостойкая сталь и изделие, выполненное из нее | |
KR101687687B1 (ko) | 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 후강판 및 그의 제조 방법, 그 후강판을 이용한 필렛 용접 조인트 | |
RU2458176C1 (ru) | Хладостойкая сталь высокой прочности | |
KR101594913B1 (ko) | 판두께 방향의 내피로 특성이 우수한 후강판 및 그의 제조 방법, 그 후강판을 이용한 필렛 용접 조인트 | |
RU2463375C2 (ru) | Высокопрочная стальная труба типа uoe с великолепной деформируемостью и ударной вязкостью при низких температурах в зоне термического воздействия при сварке | |
CN101879669A (zh) | 气保焊丝 | |
RU2397269C2 (ru) | Высокопрочная свариваемая сталь | |
RU2507295C1 (ru) | Высокопрочная хладостойкая arc-сталь | |
RU2269587C1 (ru) | Хладостойкая сталь повышенной прочности | |
JPS5915978B2 (ja) | 耐食性にすぐれた継目無し鋼管用鋼 | |
RU2562734C1 (ru) | Высокопрочная хладостойкая сталь |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140918 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160310 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170918 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190508 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200623 |
|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -PC4A- IN JOURNAL 18-2020 FOR INID CODE(S) D N |