RU2778468C1 - Горячекатаная сталь и способ её изготовления - Google Patents
Горячекатаная сталь и способ её изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778468C1 RU2778468C1 RU2021120726A RU2021120726A RU2778468C1 RU 2778468 C1 RU2778468 C1 RU 2778468C1 RU 2021120726 A RU2021120726 A RU 2021120726A RU 2021120726 A RU2021120726 A RU 2021120726A RU 2778468 C1 RU2778468 C1 RU 2778468C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rolled steel
- hot
- paragraphs
- steel sheet
- sheet according
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 109
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 109
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium(0) Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 9
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims description 5
- 238000003303 reheating Methods 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 2
- 229910001240 Maraging steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 4
- 231100000078 corrosive Toxicity 0.000 description 4
- 231100001010 corrosive Toxicity 0.000 description 4
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- -1 nitrogen forms nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 230000000930 thermomechanical Effects 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- 229910000529 magnetic ferrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004643 material aging Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к горячекатаному стальному листу, используемому для изготовления конструктивных или эксплуатационных деталей для нефтяных и газовых скважин. Горячекатаный стальной лист имеет химический состав, включающий следующие элементы, мас.%: 15 ≤ никель ≤ 25, 6 ≤ кобальт ≤ 12, 2 ≤ молибден ≤ 6, 0,1 ≤ титан ≤ 1, 0,0001 ≤ углерод ≤ 0,03, 0,002 ≤ фосфор ≤ 0,02, 0 ≤ сера ≤ 0,005, 0 ≤ азот ≤ 0,01, при необходимости по меньшей мере один элемент из: 0 ≤ алюминий ≤ 0,1, 0 ≤ ниобий ≤ 0,1, 0 ≤ ванадий ≤ 0,3, 0 ≤ медь ≤ 0,5, 0 ≤ хром ≤ 0,5, 0 ≤ бор ≤ 0,001 и 0 ≤ магний ≤ 0,0010, остальное - железо и неизбежные примеси. Лист имеет микроструктуру, включающую по площади 20-40% отпущенного мартенсита, по меньшей мере 60% повторно образовавшегося аустенита и интерметаллических соединений молибдена, титана и никеля. Лист обладает требуемыми механическими свойствами и стойкостью к коррозии. 4 н. и 24 з.п. ф-лы, 4 табл.
Description
Настоящее изобретение относится к горячекатаной стали, пригодной для использования в агрессивных средах, в частности, при коррозии сернистой нефтью в нефтяной и газовой промышленности.
В наши дни нефть и газ добывают из глубоких скважин. Эти глубокие скважины обычно классифицируются как бессернистые или с наличием сероводорода. Бессернистые скважины являются слабо коррозионноактивными, но скважины с присутствием сероводорода являются очень коррозионноактивными из-за присутствия коррозионных агентов, таких как сероводород, диоксид углерода, хлориды и свободная сера. К коррозионным условиям скважин с наличием сероводорода добавляются высокие температуры и высокое давление. Следовательно, добыча нефти или газа из этих скважин с наличием сероводорода становится очень сложной, поэтому для высокосернистых нефтегазовых сред выбираются материалы, отвечающие строгим критериям стойкости к коррозии сернистой нефтью, одновременно обладающие подходящими механическими свойствами.
В связи с эти выполняют интенсивные исследования и разработки для удовлетворения требованиям к коррозионной стойкости в высокотоксичной и агрессивной среде при одновременном повышении прочности материала. Однако, увеличение прочности стали затрудняет переработку стали в такие изделия, как бесшовные трубы, магистральные трубы из-за снижения формуемости, и, таким образом, требуется разработка материалов, обладающих как высокой прочностью с формуемостью, так и адекватной коррозионной стойкостью в соответствии со стандартами.
Предыдущие исследования и разработки в области высокопрочной стали с высокой формуемостью и коррозионной стойкостью привели к созданию нескольких способов обработки стали, некоторые из которых перечислены здесь для окончательной оценки настоящего изобретения.
В US 20100037994 заявлен способ обработки заготовки из мартенситно-стареющей стали, включающий получение заготовки из мартенситно-стареющей стали, имеющей состав, включающий 17 – 19 мас.% никеля, 8 – 12 мас.% кобальта, 3 – 5 мас.% молибдена, 0,2 - 1,7 мас.% титана, 0,15 - 0,15 мас.% алюминия и остальное железо, которую подвергают термомеханической обработке при температуре солюционизации аустенита; и непосредственному старению заготовки из мартенситно-стареющей стали при температуре старения для формирования выделений в микроструктуре заготовки из мартенситно-стареющей стали без каких-либо промежуточных термических обработок между термомеханической обработкой и непосредственным старением, при этом термомеханическая обработка и непосредственное старение дают заготовку мартенситно-стареющей стали со средним размером зерна по ASTM равным 10. Но US20100037994 не обеспечивает коррозионной стойкости и только предлагает способ экономичной обработки мартенситно-стареющей стали.
EP2840160 предлагает мартенситно-стареющую сталь с подходящими усталостными характеристиками, включающую в массовых %: C: ≤0,015%, Ni: 12,0 - 20,0%, Mo: 3,0 - 6,0%, Co: 5,0 - 13,0%, Al: 0,01 - 0,3%, Ti: 0,2 - 2,0%, O: ≤0,0020%, N: ≤0,0020% и Zr: 0,001 - 0,02%, остальное Fe и неизбежные примеси. EP2840160 обеспечивает необходимую прочность, но не предлагает сталь, которая обладает коррозионной стойкость к сернистой нефти.
Целью настоящего изобретения является решение этих проблем путём создания горячекатаной стали, которая одновременно имеет:
- предел прочности при растяжении более или равный 1100 МПа и предпочтительно более 1200 МПа,
- общее удлинение более или равное 18% и предпочтительно более 19%,
- стойкость к коррозии сернистой нефтью и отсутствие в стали трещин в соответствии со стандартами NACE TM0177 при нагрузке по меньшей мере 85% предела текучести.
В предпочтительном осуществлении сталь, согласно изобретению, может также иметь предел текучести 850 МПа или более.
В предпочтительном осуществлении стальные листы в соответствии с изобретением могут также иметь отношение предела текучести к пределу прочности при растяжении 0,6 или более.
Предпочтительно такая сталь также может быть пригодной для формовки, в частности, для прокатки, с подходящей свариваемостью и способностью к нанесению покрытия.
Другой целью настоящего изобретения является также создание способа изготовления этих листов, которые совместимы с обычными промышленными применениями, но при этом надёжным в эксплуатации при изменении производственных параметров.
Горячекатаный стальной лист настоящего изобретения необязательно может иметь покрытие для дальнейшего повышения его коррозионной стойкости.
Никель присутствует в стали в количестве 15 - 25%. Никель является важным элементом стали по настоящему изобретению для придания прочности стали за счёт образования интерметаллидов с молибденом и титаном во время нагрева перед отпуском, эти интерметаллиды также действуют как центры для формирования повторно образовавшегося аустенита. Никель также играет ключевую роль в образовании повторно образовавшегося аустенита во время отпуска, который придаёт стали деформацию растяжения. Но содержание никеля менее 15% не сможет придать прочность из-за уменьшения образования интерметаллидов, тогда как, при содержании никеля более 25%, он будет формировать более 80% повторно образовавшегося аустенита, что также отрицательно влияет на предел прочности при растяжении стали. Предпочтительное содержание никеля для настоящего изобретения может составлять 16 - 24% и более предпочтительно 16 - 22%.
Кобальт является важным элементом для стали по настоящему изобретению и присутствует в количестве 6 - 12%. Целью добавления кобальта является помощь в формировании повторно образовавшегося аустенита во время отпуска, тем самым придавая стали деформацию растяжения. Кроме того, кобальт также способствует формированию интерметаллических слоёв молибдена, уменьшая долю молибдена, образующего твёрдый раствор. Но когда содержание кобальта превышает 12%, он образует избыток повторно образовавшегося аустенита, который отрицательно влияет на прочность стали, в то время как, если содержание кобальта составляет менее 6%, это не будет снижать долю образования твёрдого раствора. Предпочтительное содержание кобальта для настоящего изобретения может составлять 6 - 11% и более предпочтительно 7 - 10%.
Молибден является важным элементом, составляющим 2 - 6% стали по настоящему изобретению; молибден увеличивает прочность стали по настоящему изобретению за счёт образования интерметаллидов с никелем и титаном во время нагрева при отпуске. Молибден является важным элементом для придания коррозионной стойкости стали по настоящему изобретению. Однако избыточное добавление молибдена увеличивает стоимость добавления легирующих элементов, так что по экономическим причинам его содержание ограничивается 6%. Предпочтительный предел содержания молибдена составляет 3 - 6% и более предпочтительно 3,5 - 5,5%.
Содержание титана в стали по настоящему изобретению составляет 0,1 - 1%. Титан образует интерметаллиды, а также карбиды, придавая стали прочность. При содержании титана менее 0,1% требуемый эффект не достигается. Предпочтительное содержание для настоящего изобретения может составлять 0,1 - 0,9% и более предпочтительно 0,2 - 0,8%.
Углерод присутствует в стали в количестве 0,0001 - 0,03%. Углерод является остаточным элементом и привносится при переработке. Содержание примеси углерода ниже 0,0001% невозможно из-за ограничений процесса, и следует избегать присутствия углерода выше 0,03%, поскольку это снижает коррозионную стойкость стали.
Содержание фосфора в стали по настоящему изобретению составляет 0,002 - 0,02%. Фосфор снижает свариваемость точечной сваркой и пластичность в горячем состоянии, в частности, из-за его способности к сегрегации на границах зёрен или совместной сегрегации. По этим причинам его содержание ограничено 0,02%, предпочтительно менее 0,015%.
Сера не является важным элементом, но может содержаться в качестве примеси в стали, и с точки зрения настоящего изобретения содержание серы предпочтительно должно быть как можно более низким, но с точки зрения стоимости производства оно составляет 0,005% или менее. Кроме того, если в стали более высокое содержание серы, она взаимодействует с образованием сульфидов и снижает её положительное влияние на сталь по настоящему изобретению, поэтому содержание предпочтительно ниже 0,003%.
Содержание азота ограничено 0,01%, чтобы избежать старения материала, азот образует нитриды, которые придают прочность стали по настоящему изобретению за счёт дисперсионного упрочнения с ванадием и ниобием, но, когда содержание азота превышает 0,01%, он может образовывать большое количество нитридов алюминия, которые вредны для настоящего изобретения, поэтому предпочтительный верхний предел содержания азота составляет 0,005%.
Алюминий не является важным элементом, но может содержаться в качестве технологической примеси в стали, т.к. алюминий добавляют в сталь в расплавленном состоянии для очистки стали по настоящему изобретению путём удаления кислорода, присутствующего в расплавленной стали, для предотвращения образования газовой фазы кислорода, поэтому алюминий может присутствовать до 0,1% в качестве остаточного элемента. С точки зрения настоящего изобретения содержание алюминия предпочтительно должно быть как можно более низким.
Ниобий является необязательным элементом настоящего изобретения. Содержание ниобия в стали по настоящему изобретению может составлять 0 - 0,1%, и он добавляется в сталь по настоящему изобретению для образования карбидов или карбонитридов для придания прочности стали по настоящему изобретению за счёт дисперсионного упрочнения.
Ванадий является необязательным элементом, содержание которого составляет 0 - 0,3% в стали по настоящему изобретению. Ванадий эффективен для повышения прочности стали за счёт образования карбидов, нитридов или карбонитридов, и верхний предел составляет 0,3% по экономическим причинам. Эти карбиды, нитриды или карбонитриды образуются во время второй и третьей стадии охлаждения. Предпочтительный предел содержания ванадия составляет 0 - 0,2%.
Медь может быть добавлена в качестве необязательного элемента в количестве 0 - 0,5% для повышения прочности стали и улучшения ее коррозионной стойкости. Для достижения такого эффекта требуется минимум 0,01% меди. Однако, когда её содержание превышает 0,5%, она может ухудшить внешний вид поверхности.
Хром является необязательным элементом для настоящего изобретения. Содержание хрома в стали по настоящему изобретению может составлять 0 - 0,5%. Хром является элементом, который улучшает коррозионную стойкость стали, но содержание хрома, превышающее 0,5%, приводит к центральной совместной сегрегации после литья.
Другие элементы, такие как бор или магний, могут быть добавлены по отдельности или совместно в следующих массовых пропорциях: бор 0,001%, магний 0,0010%. До указанного максимального уровня содержания эти элементы позволяют измельчать зерно во время затвердевания.
Остальная часть стали состоит из железа и неизбежных примесей, образующихся в результате обработки.
Микроструктура стали включает:
Повторно образовавшийся аустенит представляет собой фазу матрицы стали по настоящему изобретению и составляет по меньшей мере 60% доли площади. Повторно образовавшийся аустенит настоящей стали обогащён никелем, то есть повторно образовавшийся аустенит настоящей стали содержит бóльшее количество никеля по сравнению с остаточным аустенитом. Повторно образовавшийся аустенит образуется во время отпуска стали и одновременно обогащается никелем. Повторно образовавшийся аустенит стали по настоящему изобретению придает как деформацию растяжения, так и коррозионную стойкость к сернистой нефти.
Мартенсит присутствует в стали по настоящему изобретению в количестве 20 - 40% доли площади. Мартенсит настоящего изобретения включает как свежий мартенсит, так и отпущенный мартенсит. Свежий мартенсит образуется во время охлаждения после отжига и подвергается отпуску на стадии отпуска. Мартенсит придаёт стали настоящего изобретения как деформацию растяжения, так и прочность.
В стали по настоящему изобретению присутствуют интерметаллические соединения никеля, титана и молибдена. Интерметаллические соединения образуются как во время нагрева, так и в процессе отпуска. Образующиеся интерметаллические соединения являются как межкристаллитными, так и внутризёренными. Межкристаллитные интерметаллические соединения настоящего изобретения присутствуют как в мартенсите, так и в повторно образовавшемся аустените. Эти интерметаллические соединения по настоящему изобретению могут иметь цилиндрическую или шаровидную форму. Интерметаллические соединения стали по настоящему изобретению формируются в виде интерметаллических соединений Ni3Ti, Ni3Mo или Ni3(Ti,Mo). Интерметаллическое соединение стали по настоящему изобретению придаёт стали по настоящему изобретению прочность и коррозионную стойкость, особенно к сернистой нефти.
В дополнение к вышеупомянутой микроструктуре микроструктура горячекатаного стального листа не содержит микроструктурных компонентов, таких как феррит, бейнит, перлит и цементит, но они могут быть обнаружены в виде следов. Могут присутствовать даже следы интерметаллического соединения железа, такого как железо-молибден и железо-никель, но присутствие интерметаллических соединений железа не оказывает значительного влияния на эксплуатационные свойства стали.
Сталь по настоящему изобретению может быть превращена в бесшовную трубную продукцию или стальной лист, или даже в конструктивную или рабочую деталь для использования в нефтегазовой промышленности или любой другой отрасли, связанной с сернистой нефтью. В предпочтительном осуществлении для иллюстрации изобретения стальной лист в соответствии с изобретением может быть изготовлен следующим способом. Предпочтительный способ заключается в получении стального полуфабриката с химическим составом согласно изобретению. Разливка может производиться либо в слитки, заготовки, прутки, либо непрерывно в виде тонких слябов или тонких полос, то есть толщиной от около 220 мм для слябов, до нескольких десятков миллиметров для тонкой полосы.
Например, сляб, имеющий вышеописанный химический состав, изготавливают путём непрерывной разливки, при этом сляб необязательно подвергается прямому мягкому обжатию во время процесса непрерывной разливки, чтобы избежать центральной сегрегации. Сляб, полученный в процессе непрерывной разливки, может использоваться непосредственно при высокой температуре после непрерывной разливки или может быть сначала охлаждён до комнатной температуры, а затем повторно нагрет для горячей прокатки.
Температура сляба, подвергаемого горячей прокатке, предпочтительно составляет не менее 1150°C и должна быть ниже 1300°C. Если температура сляба ниже 1150°C, прокатный стан подвергается чрезмерной нагрузке. Поэтому температура сляба предпочтительно является достаточно высокой, чтобы горячая прокатка могла быть завершена в пределах 100% аустенитного диапазона. Повторный нагрев при температурах выше 1275°C приводит к снижению производительности, а также является дорогостоящим в промышленном масштабе. Поэтому предпочтительная температура повторного нагрева составляет 1150 - 1275°C.
Конечная температура горячей прокатки для настоящего изобретения составляет 800 - 975°C, предпочтительно 800 - 950°C.
Затем проводят охлаждение полученной таким образом горячекатаной стальной полосы от конечной температуры горячей прокатки до диапазона температур от 10°C до Ms. Предпочтительный диапазон температур для охлаждения горячекатаной стальной полосы составляет от 15°C до Ms - 20°C.
После этого нагревают горячекатаную стальную полосу до температуры отжига от Ae3 до Ae3 + 350°C. Горячекатаную стальную полосу выдерживают при температуре отжига более 30 минут. В предпочтительном осуществлении диапазон температур отжига составляет от Ae3 + 20°C до Ae3 + 350°C и более предпочтительно от Ae3 + 40°C до Ae3 + 300°C.
Затем проводят охлаждение горячекатаной стальной полосы со скоростью охлаждения 1 - 100°C/с. В предпочтительном осуществлении скорость охлаждения при охлаждении после выдержки при температуре отжига составляет 1 - 80°C/с и более предпочтительно 1 - 50°C/с. Горячекатаную стальную полосу охлаждают до диапазона температур от 10°C до Ms после отжига и предпочтительно от 15°C до Ms - 20°C. На этой стадии охлаждения образуется свежий мартенсит, и скорость охлаждения выше 1°C/с гарантирует, что горячекатаная полоса будет полностью мартенситной по своей природе.
Затем горячекатаную стальную полосу нагревают до диапазона температур отпуска со скоростью нагрева 0,1 - 100°C/с, предпочтительно 0,1 - 50°C/с, даже 0,1 - 30°C/с. Во время этого нагрева, а также во время отпуска образуются интерметаллические соединения никеля, титана и молибдена. Интерметаллические соединения, образующиеся во время этого нагрева и отпуска, являются как внутризёренными, так и межкристаллитными, которые образуют интерметаллические соединения Ni3Ti, Ni3Mo или Ni3(Ti Mo). Диапазон температур отпуска составляет 575 - 700°C, при этом отпуск стали проводят в течение от 30 минут до 72 часов. В предпочтительном осуществлении диапазон температур отпуска составляет 575 - 675°C и более предпочтительно 590 - 660°C. Во время выдержки при отпуске мартенсит снова превращается в аустенит с образованием повторно образовавшегося аустенита. Повторно образовавшийся аустенит, формирующийся во время отпуска, обогащён никелем по той причине, что в диапазоне температур отпуска по настоящему изобретению часть образующихся интерметаллических соединений, во время нагрева растворяется и обогащает аустенит никелем, и этот обогащённый никелем повторно образовавшийся аустенит стабилен при комнатной температуре.
После этого горячекатаную стальную полосу охлаждают до комнатной температуры для получения горячекатаной стали.
ПРИМЕРЫ
Следующие далее тесты, примеры, иллюстративные примеры и таблицы, которые представлены в описании, не являются ограничивающими по своей природе и должны рассматриваться только в целях иллюстрации, и будут отображать преимущественные признаки настоящего изобретения.
Стали различного состава представлены в таблице 1, причём сталь готовится в соответствии с технологическими параметрами, указанными в таблице 2, соответственно. После этого в таблице 3 представлены микроструктуры стали, полученные во время испытаний, а в таблице 4 представлены результаты оценок полученных свойств.
Таблица 1
подчеркнутые значения: не соответствуют изобретению.
Таблица 2
В таблице 2 представлены технологические параметры, применяемые для сталей таблицы 1.
Ms для всех образцов сталей рассчитывается по следующей формуле:
Ms = 764,2 - 302,6C - 30,6Mn - 16,6Ni - 8,9Cr + 2,4Mo - 11,3Cu + 8,58Co + 7,4W - 14,5Si,
где содержание элементов выражено в массовых процентах.
В то время как Ae3 рассчитывается в (°C) по следующей формуле:
Ae3 = 955 - 350C - 25Mn + 51Si + 106Nb + 100Ti + 68Al - 11Cr - 33Ni - 16Cu + 67Mo,
где содержание элементов выражено в массовых процентах.
Таблица 3
В таблице 3 приведены примеры результатов испытаний, проведённых в соответствии со стандартами на различных микроскопах, таких как сканирующий электронный микроскоп, для определения микроструктуры сталей как по настоящему изобретению, так и эталонных сталей.
Результаты представлены ниже:
I = согласно изобретению; R = сравнение; подчеркнутые значения: не соответствуют изобретению
В таблице 4 приведены примеры механических свойств как стали по настоящему изобретению, так и эталонных сталей. Чтобы определить предел прочности при растяжении, предел текучести и общее удлинение, испытания на растяжение проводят в соответствии со стандартами NBN EN ISO 6892-1 на образце A25ype, а испытание на коррозионную стойкость в соответствии с NACE TM0316 по методу B с нагрузкой не менее 85% от предела текучести.
Представлены результаты различных механических испытаний, проведённых в соответствии со стандартами.
Таблица 4
I = согласно изобретению; R = сравнение; подчеркнутые значения: не соответствуют изобретению
Claims (54)
1. Горячекатаный стальной лист, имеющий химический состав, включающий следующие элементы, мас.%:
15 ≤ никель ≤ 25
6 ≤ кобальт ≤ 12
2 ≤ молибден ≤ 6
0,1 ≤ титан ≤ 1
0,0001 ≤ углерод ≤ 0,03
0,002 ≤ фосфор ≤ 0,02
0 ≤ сера ≤ 0,005
0 ≤ азот ≤ 0,01
при необходимости по меньшей мере один элемент из:
0 ≤ алюминий ≤ 0,1
0 ≤ ниобий ≤ 0,1
0 ≤ ванадий ≤ 0,3
0 ≤ медь ≤ 0,5
0 ≤ хром ≤ 0,5
0 ≤ бор ≤ 0,001 и
0 ≤ магний ≤ 0,0010
остальное - железо и неизбежные примеси,
имеющий микроструктуру, включающую по площади 20-40% отпущенного мартенсита, по меньшей мере 60% повторно образовавшегося аустенита и интерметаллических соединений молибдена, титана и никеля.
2. Горячекатаный стальной лист по п. 1, в котором химический состав включает 16-24 мас.% никеля.
3. Горячекатаный стальной лист по п. 1 или 2, в котором химический состав включает 16-22 мас.% никеля.
4. Горячекатаный стальной лист по любому из пп.1-3, в котором химический состав включает 6-11 мас.% кобальта.
5. Горячекатаный стальной лист по любому из пп. 1-4, в котором химический состав включает 7-10 мас.% кобальта.
6. Горячекатаный стальной лист по любому из пп. 1-5, в котором химический состав включает 3-6 мас.% молибдена.
7. Горячекатаный стальной лист по любому из пп. 1-6, в котором химический состав включает 3,5-5,5 мас.% молибдена.
8. Горячекатаный стальной лист по любому из пп. 1-7, в котором химический состав включает 0,1-0,9 мас.% титана.
9. Горячекатаный стальной лист по любому из пп. 1-8, в котором химический состав включает 0,2-0,8 мас.% титана.
10. Горячекатаный стальной лист по любому из пп. 1-9, в котором интерметаллические соединения молибдена, титана и никеля представляют собой по меньшей мере одно из соединений, выбранных из Ni3Ti, Ni3Mo или Ni3(Ti,Mo).
11. Горячекатаный стальной лист по любому из пп. 1-10, в котором интерметаллические соединения молибдена, титана и никеля включают межкристаллитные и межзёренные интерметаллические соединения.
12. Горячекатаный стальной лист по любому из пп. 1-11, который имеет предел прочности при растяжении 1100 МПа или более и общее удлинение 18% или более.
13. Горячекатаный стальной лист по любому из пп. 1-12, который имеет предел прочности при растяжении 1200 МПа или более и общее удлинение 19% или более.
14. Способ изготовления горячекатаного стального листа, включающий следующие последовательные стадии:
- получение полуфабриката из стали, имеющей химический состав, указанный в любом из пп. 1-9;
- повторный нагрев указанного полуфабриката до температуры 1150-1300°C;
- горячую прокатку указанного полуфабриката в аустенитном диапазоне при конечной
температуре горячей прокатки 800-975°C с получением горячекатаной стальной полосы;
- затем охлаждения указанной горячекатаной стальной полосы до диапазона температур от 10°C до Ms;
- после этого повторный нагрев горячекатаной стальной полосы до температуры отжига в диапазоне от Ae3 до Ae3 + 350°C, её выдержку при этой температуре более 30 минут и охлаждение со скоростью 1-100°C/с до диапазона температур от 10°C до Ms;
- после этого нагрев горячекатаной стальной полосы до диапазона температур отпуска 575-700°C со скоростью нагрева 0,1-100°C/с и выдержку горячекатаной стальной полосы в диапазоне температур отпуска в течение от 30 минут до 72 часов;
- затем охлаждение горячекатаной стальной полосы до комнатной температуры с получением горячекатаного стального листа.
15. Способ по п. 14, в котором температура повторного нагрева полуфабриката составляет 1150-1275°C.
16. Способ по п. 14 или 15, в котором конечная температура горячей прокатки составляет 800-950°C.
17. Способ по любому из пп. 14-16, в котором диапазон охлаждения горячекатаной полосы после конечной горячей прокатки составляет от 15°C до Ms - 20°C.
18. Способ по любому из пп. 14-17, в котором диапазон температур отжига составляет от Ae3 + 20°C до Ae3 + 350°C.
19. Способ по п. 18, в котором диапазон температур отжига составляет от Ae3 + 40°C до Ae3 + 300°C.
20. Способ по любому из пп. 14-19, в котором скорость охлаждения после отжига составляет 1-80°C/с.
21. Способ по п. 20, в котором скорость охлаждения после отжига составляет 1-50°C/с.
22. Способ по любому из пп. 14-21, в котором диапазон температур охлаждения после отжига составляет от 15°C до Ms - 20°C.
23. Способ по любому из пп. 14-22, в котором диапазон температур отпуска составляет 575-675°C.
24. Способ по п. 23, в котором диапазон температур отпуска составляет 590-660°C.
25. Способ по любому из пп. 14-24, в котором скорость нагрева для отпуска составляет 0,1-50°C/с.
26. Способ по п. 25, в котором скорость нагрева для отпуска составляет 0,1-30°C/с.
27. Применение горячекатаного стального листа по любому из пп. 1-13 для изготовления конструктивных или эксплуатационных деталей для нефтяных и газовых скважин.
28. Конструктивная или эксплуатационная деталь для нефтяных и газовых скважин, полученная из горячекатаного стального листа по любому из пп. 1-13.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IBPCT/IB2018/060185 | 2018-12-17 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2778468C1 true RU2778468C1 (ru) | 2022-08-19 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2307876C2 (ru) * | 2002-12-20 | 2007-10-10 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь с высокой коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под напряжением в сероводородной среде |
RU2578280C2 (ru) * | 2011-09-06 | 2016-03-27 | Арселормитталь Инвестигасьон И Дессарролло Сл | Катаная сталь, которая твердеет посредством выделения частиц после горячего формования и/или закалки в инструменте, имеющая очень высокую прочность и пластичность, и способ ее производства |
RU2587003C2 (ru) * | 2012-01-05 | 2016-06-10 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Горячекатаный стальной лист и способ его изготовления |
RU2605014C2 (ru) * | 2012-09-26 | 2016-12-20 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Лист двухфазной стали и способ его изготовления |
WO2017064684A1 (fr) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | Aperam | Acier, produit réalisé en cet acier, et son procédé de fabrication |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2307876C2 (ru) * | 2002-12-20 | 2007-10-10 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь с высокой коррозионной стойкостью к газообразному диоксиду углерода и сопротивлением коррозионному растрескиванию под напряжением в сероводородной среде |
RU2578280C2 (ru) * | 2011-09-06 | 2016-03-27 | Арселормитталь Инвестигасьон И Дессарролло Сл | Катаная сталь, которая твердеет посредством выделения частиц после горячего формования и/или закалки в инструменте, имеющая очень высокую прочность и пластичность, и способ ее производства |
RU2587003C2 (ru) * | 2012-01-05 | 2016-06-10 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Горячекатаный стальной лист и способ его изготовления |
RU2605014C2 (ru) * | 2012-09-26 | 2016-12-20 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Лист двухфазной стали и способ его изготовления |
WO2017064684A1 (fr) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | Aperam | Acier, produit réalisé en cet acier, et son procédé de fabrication |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101177540B1 (ko) | 가공성이 우수한 오스테나이트계 고Mn 스텐레스강 | |
JP6306711B2 (ja) | 耐遅れ破壊特性を有するマルテンサイト鋼および製造方法 | |
KR100925940B1 (ko) | 내피로균열 진전성이 우수한 강판 및 그 제조방법 | |
JP2020521048A (ja) | 鋼製部品の製造方法及び対応する鋼製部品 | |
KR20180080360A (ko) | 1700 ~ 2200 ㎫ 인장 강도를 갖는 마텐자이트 강 | |
JP2023182698A (ja) | 熱間圧延鋼及びその製造方法 | |
KR20220095237A (ko) | 열간 압연 강판 및 그 제조 방법 | |
EP3330398B1 (en) | Steel pipe for line pipe and method for manufacturing same | |
CN113316649A (zh) | 高强度高延展性的复相的冷轧钢带或板 | |
EP3126537B1 (en) | Dual-phase stainless steel | |
US20150040636A1 (en) | Wire rod and steel wire for springs having high corrosion resistance, method of manufacturing steel wire for springs, and method of manufacturing springs | |
RU2778468C1 (ru) | Горячекатаная сталь и способ её изготовления | |
KR101301617B1 (ko) | 고강도 고인성 소재 및 이를 이용한 타워 플랜지 제조방법 | |
KR102472740B1 (ko) | 저합금 3세대 첨단 고강도 강 및 제조방법 | |
CN107646056A (zh) | 高锰第三代先进高强度钢 | |
RU2654093C2 (ru) | Высокопрочная высокотвердая сталь и способ производства листов из нее | |
RU2807645C2 (ru) | Бесшовная труба нефтяного сортамента из высокопрочной коррозионно-стойкой стали мартенситного класса и способ ее получения | |
WO2024013542A1 (en) | Hot rolled steel and a method of manufacturing thereof | |
KR20220149776A (ko) | 강 물품 및 그 제조 방법 | |
WO2024003593A1 (en) | Forged part of steel and a method of manufacturing thereof | |
CA3229159A1 (en) | Hot rolled and steel sheet and a method of manufacturing thereof | |
EP4217518A1 (en) | Steel for leaf springs of automobiles and a method of manufacturing of a leaf thereof | |
KR20240019756A (ko) | 우수한 전체 성형성 및 굽힘 특성을 갖는 자동차용 고강도 냉간 압연 강판 | |
JPS6130650A (ja) | 高強度ばね鋼 | |
KR20210037208A (ko) | 고온 변형조직의 열안정성이 우수한 바나듐을 포함하는 열간단조강 |