RU2680557C1 - Экономнолегированная хладостойкая высокопрочная сталь - Google Patents
Экономнолегированная хладостойкая высокопрочная сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680557C1 RU2680557C1 RU2017141412A RU2017141412A RU2680557C1 RU 2680557 C1 RU2680557 C1 RU 2680557C1 RU 2017141412 A RU2017141412 A RU 2017141412A RU 2017141412 A RU2017141412 A RU 2017141412A RU 2680557 C1 RU2680557 C1 RU 2680557C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- mpa
- strength
- nickel
- molybdenum
- Prior art date
Links
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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным хладостойким конструкционным сталям, используемым для изготовления сосудов высокого давления, применяемых для хранения сжатых газов (воздуха) в широком диапазоне температур, в том числе на Крайнем севере. Сталь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,23-0,27, кремний ≤0,30, марганец 0,30-0,60, хром 0,90-1,15, никель 2,40-2,80, молибден 0,40-0,50, ванадий 0,12-0,16, церий 0,001-0,005, бор 0,0001-0,0010, сера ≤0,010, фосфор ≤0,012, медь ≤0,10, железо и неизбежные примеси - остальное. После термической обработки сталь имеет временное сопротивление σв пределах 1128-1275 МПа, предел текучести σ981 -1128 МПа при относительном удлинении не менее 13% и ударной вязкости при температуре минус 50°С не менее 39 Дж/смпри испытании образцов с острым надрезом. 2 табл.
Description
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к конструкционным сталям, используемым для изготовления сосудов высокого давления. Сталь должна обеспечивать высокий уровень прочности, вязкости и хорошую технологичность при деформации методом прошивки и протяжки.
Известна высокопрочная среднеуглеродистая комплекснолегированная сталь, патент RU 2510424, содержащая мас. %: углерод 0,18-0,24; марганец 1,0-1,5; кремний 0,20-0,40; сера <0.01; фосфор <0,015; хром 3,00-3,20; никель 0,90-1,20; молибден 0,5-0,7; ванадий 0,10-0,20; медь <0,25. Сталь после закалки и отпуска при температуре 500°С имеет излишне повышенный уровень прочности, не менее: σ0,2=1180МПа; σв=1300 МПа. При указанном легировании при отпуске на заданный уровень прочности сталь имеет повышенную склонность к хрупким разрушениям в процессе эксплуатации.
Известна сталь марки 25Х2Н4МА, ГОСТ4543, содержащая, мас. %: углерод 0,21-0,28; марганец 0,25-0,55; кремний 0,17-0,37; сера <0.025; фосфор <0,025; хром 1,35-1,65; никель 4,0-4,4; молибден 0,3-0,4; медь <0,3.
Указанная композиция не является оптимальной, т.к. после закалки и высокого отпуска не обладает достаточной пластичностью и прочностью. Относительное удлинение и относительное сужение находятся на уровне 11% и 45% соответственно. Высокое содержание никеля способствует увеличению склонности металла к структурной наследственности. Кроме того, сталь имеет пониженную отпускоустойчивость.
Известна сталь марки 30ХН2МФА ГОСТ 4543, содержащая, мас. %: углерод 0,27-0,34; марганец 0,30-0,60; кремний 0,17-0,37; сера <0,025; фосфор <0,025; хром 0,60-0,90; никель 2,0-2,4; молибден 0,20-0,30; ванадий 0,10-0,18; медь <0,30. Данная композиция легирующих элементов после закалки и отпуска при температуре 600°С обеспечивает хорошую пластичность - относительное удлинение и относительное сужение более 19% и 62% соответственно, но имеет недостаточную прочность (σ0,2=830МПа; σв=1040 МПа) невысокие показатели вязкости при пониженной температуре (-50°С) даже на образцах с круглым надрезом: KCU-40=41Дж/см2, KCU-60=35Дж/см2, что не гарантирует достаточного сопротивления материала сосудов давления хрупкому разрушению при эксплуатации в северных широтах.
Известна сталь ХН654 (Германия), содержащая компоненты в следующем соотношении, мас. %: углерод 0,25-0,35%; кремний 0,10-0,40%; марганец 0,40-0,70%; хром 1,25-1,65%; никель 1,45-1,75%; молибден 0,35-0,50%; ванадий 0,05-0,15%; сера до 0.015%; фосфор до 0.020%; железо - остальное. После улучшения материал листа обеспечивает излишне высокий уровень прочности - до σв=1380 МПа. При ограниченном содержании никеля и указанном уровне прочности, данная сталь имеет повышенную склонность к хрупким разрушениям при отрицательной температуре эксплуатации.
Известна сталь по патенту RU 2341583 с наиболее близким к изобретению содержанием основных легирующих компонентов, принятая авторами за прототип. Она содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, серу, фосфор и железо, а так же алюминий, азот, медь и ниобий при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,29-0,38; кремний 0,15-0,37; марганец 0,30-0,60; хром 1,20-2,00; никель 1,20-2,20; молибден 0,72-0,90; ванадий 0,06-0,20; алюминий 0,01-0,05; азот 0,005-0,020; сера до 0,012; фосфор до 0,015. Сталь применяется для изготовления броневых деталей и после закалки с температуры 910°С и отпуска при температуре 600°С обеспечивает повышенные показатели временного сопротивления в пределах σв=1361-1420 МПа при удовлетворительных показателях пластичности и вязкости.
Указанный комплекс легирования не обладает достаточной сопротивляемостью хрупкому разрушению при низких температурах до минус 50°С.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание экономнолегированной хладостойкой высокопрочной стали, обеспечивающей требуемый уровень прочности, высокий уровень пластичности и ударной вязкости при отрицательных температурах (до минус 50°С), что позволяет использовать разработанную сталь для изготовлении сосудов высокого давления, эксплуатируемых в диапазоне температур от 60 до минус 50°С. Технико-экономический эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в увеличение эксплуатационной надежности сосудов высокого давления, в том числе эксплуатируемых при температурах до минус 50°С.
Технический результат достигается тем, что конструкционная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, серу, фосфор и железо, дополнительно легирована церием и бором при следующим соотношением компонентов, мас. %:
Выбранные пределы содержания в стали углерода (0,23-0,27%) в сочетании с хромом (0,90-1,15%), никелем (2,40-2,80%) и молибденом (0,40-0,50%) обеспечивают получение после закалки структуры реечного мартенсита, обеспечивающего оптимальным сочетанием механических свойств - прочности, пластичности, вязкости и отсутствие склонности к отпускной хрупкости, в т.ч. при низких температурах. Содержание ванадия в пределах 0,12-0,16% и молибдена 0,40-0,50% приводит к получению металла, имеющего мелкозернистую с дисперсной карбидной фазой структуру.
Введение церия в количестве 0,001-0,005% снижает склонность к образованию флокенов, благоприятно влияет на макроструктуру литого металла, способствует снижению загрязненности стали по сере и примесям цветных металлов, связывая их в высокотемпературные глобулярные соединения, что приводит к более полному их удалению. Тем самым при высоком требуемом уровне прочности повышается ударная вязкость, в т.ч. при отрицательных температурах.
Дополнительное микролегирование бором в количестве 0,0001-0,0010% повышает прокаливаемость стали, показатели обрабатываемости и свариваемости.
Технология изготовления сосудов высокого давления предусматривает получение из литого слитка трубной заготовки толщиной до 70 мм методом прошивки и протяжки через кольца, обжиг, обточку, расточку заготовки, заков концов горловины. Изделие подвергается Закалке при температуре 850-870°С и отпуску при температуре 580-590°С с охлаждением в воде.
Механические свойства определяли на образцах, вырезанных из металла опытной партии. Испытание на растяжение выполняли по ГОСТ 1497 на цилиндрических образцах типа III №6. Испытания на ударный изгиб выполняли по ГОСТ 9454 на образцах с V-образным надрезом тип 11 при температурах минус 50°С и 20°С. Химические составы и механические свойства испытанных образцов представлены в табл. 1 и 2:
Claims (2)
- Экономнолегированная хладостойкая высокопрочная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, медь, серу, фосфор, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит церий и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
углерод 0,23-0,27 кремний ≤0,30 марганец 0,30-0,60 хром 0,90-1,15 никель 2,40-2,80 молибден 0,40-0,50 ванадий 0,12-0,16 церий 0,001-0,005 сера ≤0,010 фосфор ≤0,012 бор 0,0001-0,0010 медь ≤0,10 железо и неизбежные примеси остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017141412A RU2680557C1 (ru) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Экономнолегированная хладостойкая высокопрочная сталь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017141412A RU2680557C1 (ru) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Экономнолегированная хладостойкая высокопрочная сталь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2680557C1 true RU2680557C1 (ru) | 2019-02-22 |
Family
ID=65479315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017141412A RU2680557C1 (ru) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Экономнолегированная хладостойкая высокопрочная сталь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2680557C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2746599C1 (ru) * | 2020-06-04 | 2021-04-16 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Экономнолегированная хладостойкая высокопрочная сталь |
RU2746598C1 (ru) * | 2020-05-12 | 2021-04-16 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Хладостойкая высокопрочная сталь |
RU2753397C1 (ru) * | 2020-11-02 | 2021-08-16 | Акционерное общество "Сибирская Угольная Энергетическая Компания" | Отливка из высокопрочной износостойкой стали и способы термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1125286A1 (ru) * | 1983-07-13 | 1984-11-23 | Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Высокопрочна сталь дл отливок |
SU1271910A1 (ru) * | 1985-06-21 | 1986-11-23 | Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения | Сталь |
RU2040580C1 (ru) * | 1992-09-24 | 1995-07-25 | Производственное объединение "Уральский вагоностроительный завод" | Сталь |
RU2243284C2 (ru) * | 2002-12-02 | 2004-12-27 | Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод" | Сталь повышенной коррозионной стойкости и бесшовные трубы, выполненные из нее |
EP1288316B1 (en) * | 2001-08-29 | 2009-02-25 | JFE Steel Corporation | Method for making high-strength high-toughness martensitic stainless steel seamless pipe |
RU2365667C1 (ru) * | 2008-01-09 | 2009-08-27 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Рельсовая сталь |
RU2365666C1 (ru) * | 2008-01-16 | 2009-08-27 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Рельсовая сталь |
US20150167134A1 (en) * | 2012-05-16 | 2015-06-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Reduced Cost Steel for Hydrogen Technology with High Resistance to Hydrogen-Induced Embrittlement |
US20160208352A1 (en) * | 2013-08-30 | 2016-07-21 | Rautaruukki Oyj | A high-hardness hot-rolled steel product, and a method of manufacturing the same |
-
2017
- 2017-11-28 RU RU2017141412A patent/RU2680557C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1125286A1 (ru) * | 1983-07-13 | 1984-11-23 | Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Высокопрочна сталь дл отливок |
SU1271910A1 (ru) * | 1985-06-21 | 1986-11-23 | Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения | Сталь |
RU2040580C1 (ru) * | 1992-09-24 | 1995-07-25 | Производственное объединение "Уральский вагоностроительный завод" | Сталь |
EP1288316B1 (en) * | 2001-08-29 | 2009-02-25 | JFE Steel Corporation | Method for making high-strength high-toughness martensitic stainless steel seamless pipe |
RU2243284C2 (ru) * | 2002-12-02 | 2004-12-27 | Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод" | Сталь повышенной коррозионной стойкости и бесшовные трубы, выполненные из нее |
RU2365667C1 (ru) * | 2008-01-09 | 2009-08-27 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Рельсовая сталь |
RU2365666C1 (ru) * | 2008-01-16 | 2009-08-27 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Рельсовая сталь |
US20150167134A1 (en) * | 2012-05-16 | 2015-06-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Reduced Cost Steel for Hydrogen Technology with High Resistance to Hydrogen-Induced Embrittlement |
US20160208352A1 (en) * | 2013-08-30 | 2016-07-21 | Rautaruukki Oyj | A high-hardness hot-rolled steel product, and a method of manufacturing the same |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2746598C1 (ru) * | 2020-05-12 | 2021-04-16 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Хладостойкая высокопрочная сталь |
RU2746599C1 (ru) * | 2020-06-04 | 2021-04-16 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Экономнолегированная хладостойкая высокопрочная сталь |
RU2753397C1 (ru) * | 2020-11-02 | 2021-08-16 | Акционерное общество "Сибирская Угольная Энергетическая Компания" | Отливка из высокопрочной износостойкой стали и способы термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2018043570A1 (ja) | 鋼材及び油井用鋼管 | |
CA3035162C (en) | Austenitic stainless steel | |
AU2017226127B2 (en) | Steel material and oil-well steel pipe | |
RU2680557C1 (ru) | Экономнолегированная хладостойкая высокопрочная сталь | |
KR20130045931A (ko) | 오스테나이트계 고 Mn 스테인리스 강 및 그 제조 방법과, 그 강을 사용한 부재 | |
CA3024694A1 (en) | Steel bar for downhole member, and downhole member | |
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 | |
EP2947167A1 (en) | Stainless steel seamless tube for use in oil well and manufacturing process therefor | |
AU2017226126C1 (en) | Steel material and oil-well steel pipe | |
BR112020004793A2 (pt) | tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares para regiões petrolíferas, e método para sua fabricação | |
JP6226111B1 (ja) | マルテンサイト系ステンレス鋼板 | |
BR112021008164A2 (pt) | cano sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares para países produtores de petróleo e método para fabricar o mesmo | |
WO2016079920A1 (ja) | 油井用高強度ステンレス継目無鋼管 | |
RU2556173C2 (ru) | Высокопрочная высокопластичная легированная сталь | |
RU2437954C1 (ru) | Коррозионно-стойкая сталь для нефтегазодобывающего оборудования | |
BR112020023438A2 (pt) | tubo de aço sem costuras de aço inoxidável martensítico para tubos de poço de petróleo e método para produção dos mesmos | |
JP2017150041A (ja) | 強度−低温靱性バランスに優れたCu含有低合金鋼およびその製造方法 | |
CN106319362A (zh) | 具有抗酸性腐蚀性能x52无缝管线钢管及其制造方法 | |
WO2000068450A1 (fr) | Produit en acier pour puits de petrole, dote d'une grande solidite et d'une excellente resistance a la corrosion fissurante provoquee par l'hydrogene sulfure | |
JP5233307B2 (ja) | 耐腐食性および冷間鍛造性に優れ環境から水素が入りにくい高強度鋼および金属ボルト | |
RU2552794C2 (ru) | Труба нефтяного сортамента хладостойкая | |
JP4952708B2 (ja) | マルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 | |
RU2737903C1 (ru) | Высокопрочная конструкционная сталь | |
RU2419673C2 (ru) | Высокопрочная хладостойкая свариваемая толстолистовая сталь | |
RU2815344C1 (ru) | Штампованная стальная деталь и способ ее изготовления |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191129 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210215 |