RU2782832C1 - Высокопрочная маломагнитная нестабилизированная свариваемая сталь, устойчивая к локальным видам коррозии в зонах термического влияния сварки и длительного нагрева в области опасных температур - Google Patents
Высокопрочная маломагнитная нестабилизированная свариваемая сталь, устойчивая к локальным видам коррозии в зонах термического влияния сварки и длительного нагрева в области опасных температур Download PDFInfo
- Publication number
- RU2782832C1 RU2782832C1 RU2021138433A RU2021138433A RU2782832C1 RU 2782832 C1 RU2782832 C1 RU 2782832C1 RU 2021138433 A RU2021138433 A RU 2021138433A RU 2021138433 A RU2021138433 A RU 2021138433A RU 2782832 C1 RU2782832 C1 RU 2782832C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- corrosion
- welding
- less
- resistant
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 75
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title description 19
- 238000003466 welding Methods 0.000 title description 16
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 title description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 17
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium(0) Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 11
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 11
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 abstract description 7
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 abstract description 7
- 230000001235 sensitizing Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 10
- 210000002370 ICC Anatomy 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 230000001965 increased Effects 0.000 description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000168 Microcrystalline cellulose Polymers 0.000 description 3
- -1 chromium-nickel Chemical compound 0.000 description 3
- 235000019813 microcrystalline cellulose Nutrition 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 229910019802 NbC Inorganic materials 0.000 description 2
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K Iron(III) chloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 1
- 229910019794 NbN Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000529 magnetic ferrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- TWXTWZIUMCFMSG-UHFFFAOYSA-N nitride(3-) Chemical compound [N-3] TWXTWZIUMCFMSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к нестабилизированным аустенитным коррозионно-стойким маломагнитным свариваемым сталям с пределом текучести более 350 Н/мм2, используемым в судостроении, гидроэнергетике и атомном энергомашиностроении при изготовлении сварных конструкций, работающих в контакте с морской водой и другими хлоридсодержащими средами. Сталь содержит в мас.%: углерод 0,005-0,04, кремний 1,5-2,2, марганец от более 2,0 до менее 5,0, хром 18,0-22,0, никель 12,0-17,0, молибден 2,0-3,5, азот 0,10-0,22, ванадий 0,01-0,15, ниобий от 0,005 до менее 0,05, бор 0,0005-0,008, кальций от более 0,02 до 0,15, церий от 0,001 до менее 0,01, железо и неизбежные примеси - остальное. Для компонентов стали выполняются следующие отношения: ([Cr]+[Mo]+1,5[Si])/([Ni]+0,5[Mn]+30[N+С])=1,08-1,14 и (Nb+V)/(N+C)≤1,30. Обеспечиваются требуемые механические свойства и снижение магнитной проницаемости стали при сохранении ее аустенитной структуры и гарантированное устранение склонности к сенсибилизации, межкристаллитной коррозии, питтинговой коррозии и коррозионному растрескиванию. 1 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к нестабилизированным аустенитным коррозионностойким высокопрочным маломагнитным свариваемым сталям с пределом текучести более 350 Н/мм2, используемым в судостроении, гидроэнергетике и атомном энергомашиностроении для производства сварных изделий и крупногабаритных конструкций, работающих в морской воде и других хлоридсодержащих средах.
Известна коррозионно-стойкая аустенитная сталь, содержащая, мас. %:
| углерод | 0,005-0,04 |
| кремний | 1,6-3,0 |
| марганец | 0,5-2,0 |
| хром | 18,2-21,0 |
| никель | 13,0-18,0 |
| молибден | 1,8-3,8 |
| азот | 0,1-0,4 |
| ванадий | 0,01-0,5 |
| вольфрам | 0,1-1,0 |
| ниобий | 0,01-0,5 |
| бор | 0,0005-0,008 |
| железо и неизбежные примеси | остальное |
при выполнении соотношения:
(Cr+Мо+1,5Si+0,5Nb+0,5W)/(Ni+30C+30N+0,5Mn)=0,95-1,25
где Cr+Mo+1,5Si+0,5Nb+0,5W≤28,5 н
Ni+30C+30N+0,5Mn≤27,0,
и при выполнении следующей зависимости:
Cr+3,3(Mo+Si)+16N+W≥35
(Патент РФ №2499075, МПК С22С 38/58, С22С 38/54, опуб. 20.11.2013 Бюл. №32)
Недостатками известной стали являются появление склонности к локальным видам коррозии и повышенная магнитная проницаемость в результате выпадения вторичных фаз по границам зерен аустенига в зоне термического влияния сварки и при нагревах в области опасных температур (600-900°С). Сталь не является свариваемой поскольку не выдерживает испытаний на стойкость к межкристаллитной коррозии (МКК) по методу АМУ [1] с провоцирующим нагревом при температуре 650°С.
При пониженных значениях соотношения хромового и никелевого эквивалентов уменьшается растворимость азота в аустените и в результате выпадения нитридной фазы типа Cr2N в процессе нагрева в области опасных температур сталь теряет стойкость к МКК в зоне термического влияния сварки. При верхних значениях указанного соотношения падает стабильность аустенита и при сварке в результате внутренних напряжений может протекать мартенситное превращение в стали, которое сопровождается повышением ее магнитной проницаемости.
Известна коррозионностойкая аустенитная сталь, содержащая, мас. %:
| углерод | 0,006-0,04 |
| кремний | 0,3-0,9 |
| марганец | 5,0-7,0 |
| хром | 18,0-22,0 |
| никель | 13,0-16,0 |
| молибден | 2,0-2,5 |
| ниобий | 0,15-0,25 |
| азот | 0,25-0,4 |
| ванадии | 0,006-0,25 |
| магний | 0,001-0,01 |
| кальций | 0,001-0,01 |
| железо | остальное |
при условии выполнения соотношения: 0,4≤(ниобий+ванадий)/азот≤1,4
(Патент РФ №2039122, МПК С22С 38/58. опуб. 10.07.1995).
Сталь отличается повышенной прочностью, стойкостью к питтинговой, коррозии и низкой магнитной проницаемостью. Однако высокое содержание азота в стати способствует ее сенсибилизации (выделению избыточных фаз - нитридов хрома по границам аустенитных зерен), вызывающей МКК в зоне термического влияния сварки и после провоцирующего нагрева стали при 650°С.
Наиболее близким аналогом заявляемой стали по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является свариваемая стабилизированная титаном коррозионностойкая аустенитная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан.
Известная сталь содержит упомянутые ингредиенты в следующем соотношении, мас. %:
| углерод | не более 0,08 |
| кремний | не более 0,80 |
| марганец | не более 2,00 |
| хром | 17,00-19,00 |
| никель | 9,00-11,00 |
| титан | 5⋅C-0,70 |
| железо и неизбежные примеси | остальное |
(Сталь 08Х18Н10Т, ГОСТ 5632-2014. Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные).
Сталь является свариваемой поскольку благодаря легированию титаном обладает стойкостью к МКК при испытании по методу АМУ [1] после провоцирующего нагрева при 650°С в течение 1 ч.
Недостатками стали являются ее склонность к сенсибилизации в зонах термического влияния сварки и при нагреве в области опасных температур продолжительностью свыше 1 ч, а также низкие механические свойства и нестабильная аустенитная структура, вызывающая повышение магнитной проницаемости при холодной деформации металла.
Задача, решаемая изобретением, заключается в создании нестабилизированной свариваемой аустенитной высокопрочной коррозионностойкой маломагнитной стали, не склонной к локальным видам коррозии в морской воде и других хлоридсодержащих средах после длительного нагрева в области опасных температур в зоне термического влияния сварки и при горячей обработке крупногабаритных изделий, например поковок толщиной 500-600 мм.
Технический результат изобретения состоит в гарантированном устранении склонности к сенсибилизации, МКК, питтинговой коррозии и коррозионному растрескиванию, в повышении прочностных, пластических свойств, ударной вязкости и снижении магнитной проницаемости стали после ее нагрева в течение 50 ч при температуре 650°С. (В соответствии с ГОСТ 6032-2003 для испытаний аустенитных сталей на МКК применяют провоцирующий нагрев при температуре 650°С, как альтернативу сварке образцов).
Указанный технический результат достигается тем, что известная коррозионностойкая аустенитная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, железо и неизбежные примеси, дополнительно содержит молибден, азот, ванадий, ниобий, бор, кальций, церий при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
| углерод | 0,005-0,04 |
| кремний | 1,5-2,2 |
| марганец | от более 2,0 до менее 5,0 |
| хром | 18,0-22,0 |
| никель | 12,0-17,0 |
| молибден | 2,0-3,5 |
| азот | 0,10-0,22 |
| ванадий | 0,01-0,15 |
| ниобий | от 0,005 до менее 0,05 |
| бор | 0,0005-0,008 |
| кальций | от более 0,02 до 0,15 |
| церий | от 0,001 до менее 0,01 |
| железо и неизбежные примеси | остальное |
при выполнении соотношения:
а содержание ниобия, ванадия, азота и углерода связано зависимостью:
которая, ввиду склонности ниобия и ванадия к образованию нитридов и карбидов, устраняет возможность уменьшения эффективной концентрации азота в твердом растворе и связанного с этим снижения прочности стали.
Низкое содержание углерода в стали способствует обеспечению ей высокой стойкости против локальных видов коррозии. Верхний предел по содержанию углерода ограничен 0,04 % в целях предотвращения выделений избыточных карбидных и карбонитридных фаз (Cr23C6, NbC, VC, NbCN, VCN) в зонах термического влияния сварки и нагрева в области опасных температур. Содержание углерода менее 0,005 % в стали снижает рентабельность ее производства в результате повышения стоимости шихты и усложнения технологии выплавки металла.
Кремний повышает стойкость стали к межкристаллитной, питтинговой и щелевой коррозии, улучшает обрабатываемость металла, является раскислителем при выплавке.
Однако, кремний относится к элементам, расширяющим α-область и инициирующим выделение избыточных фаз при нагреве стали в зоне термического влияния сварки. Поэтому содержание кремния в стали составляет 1,5-2,2%. Нижний предел содержания кремния 1,5% обеспечивает стойкость против локальной коррозии после нагрева стали в области опасных температур. Легирование кремнием свыше 2,2% ускоряет выделение избыточных фаз при нагреве стали и увеличивает количество силикатов, снижающих ее технологичность при горячей деформации.
Содержание марганца определяется его количеством, необходимым для раскисления металла и достаточного усвоения азота. Марганец, помимо стабилизации аустенитной структуры, увеличивает растворимость азота в хромоникелевой стали и повышает ее прочность. Однако высокомарганцовистые стали экологически опасны при выплавке и сварке, поэтому содержание марганца в стали ограничивается от более 2,0 до менее 5,0%.
Хром и молибден существенно влияют на предельную растворимость азота в стали, меру стабилизации аустенита, повышают стойкость стали против МКК, питтинговой и щелевой коррозии. Установленные пределы по содержанию хрома и молибдена соответственно 18,0-22,0 и 2,0-3,5% обеспечивают стойкость против локальных видов коррозии, как основного металла, так и в зонах термического влияния сварки. Ограничение верхних пределов по содержанию хрома и молибдена соответственно 22,0 и 3,5% связано с необходимостью предупреждения образования дельта-феррита в стали, повышающего ее магнитную проницаемость. При содержании хрома и молибдена ниже их минимальных пределов сталь может быть восприимчивой к локальным видам коррозии.
Никель стабилизирует аустенит и способствует релаксации микронапряжений за счет увеличения энергии дефектов упаковки, что повышает стойкость стали против коррозионного растрескивания. По этим причинам минимальное содержание никеля 12%. Способность понижать растворимость азота в аустените и высокая стоимость никеля ограничивают верхний предел его концентрации 17%.
Эффекты упрочнения, повышения стойкости стали против локальных видов коррозии в зонах термического влияния сварки и нагрева в области опасных температур достигаются за счет равновесно растворенного азота при его содержании от 0,10 до 0,22%. При меньшем содержании азота не достигаются требуемые уровни прочности и стойкости стали к питтинговой коррозии. Концентрация азота свыше 0,22% приводит к выделению избыточных фаз по границам зерен, и снижению стойкости к локальным видам коррозии после нагревов стали в области опасных температур.
Бор в стали способствует очищению границ зерен, повышению технологической пластичности и ударной вязкости. При содержании бора свыше 0,008% образуются бориды, снижающие технологичность стали при ее горячей деформации, а содержание бора менее 0,0005% не дает положительного результата.
Церий (от 0,001 до менее 0,01%) и кальций (от более 0,02 до 0,15%) обеспечивают глубокое раскисление стали, выполняют функцию предотвращения образования нитридов и карбонитридов по границам зерна аустенита. Кроме того, кальций в заявляемом количестве повышает вязкость стали за счет эффекта очистки от зернограничных примесей (серы, фосфора цветных металлов и др.). Указанные факторы в итоге повышают механические свойства и коррозионную стойкость стали, предотвращая ее сенсибилизацию в зонах термического влияния сварки и длительного нагрева в области опасных температур.
У ниобия сродство к углероду сильнее, чем к азоту. Поэтому для повышения стойкости к локальной коррозии в сталь вводится ниобий, который в заявляемых пределах связывает часть углерода в мелкодисперсные карбиды NbC, одновременно ограничивая рост зерна аустенита при выплавке и термической обработке. Содержание ниобия более 0,05% вызывает склонность сварных соединений аустенитных сталей к локальному разрушению околошейной зоны и ножевой коррозии, а концентрация менее 0,005% оказывает незначительное влияние на свойства металла.
Наряду с ниобием в сталь для измельчения зерна и повышения прочности вводится ванадий в количестве 0,01-0,15%. Ввиду склонности ванадия, как и ниобия, к образованию нитридов VN и NbN, а также карбонитридов типа VCN и NbCN, при легировании ванадием и ниобием существует возможность уменьшения эффективной концентрации азота в твердом растворе и, соответственно, снижения прочности и стойкости металла к питтинговой коррозии. В целях предотвращения ухудшения свойств заявляемой стали содержание в ней ниобия, ванадия, азота и углерода связано зависимостью (Nb+V)/(N+C)≤1,30.
Соотношение ([Cr]+[Mo]+1,5[Si])/([Ni]+0,5[Mn]+30[N+С])=1,08-1,14 в заявленных пределах обеспечивает получение маломагнитной стали со структурой стабильного аустенита в термообработанном и холоднодеформированном состояниях. Если это соотношение меньше 1,08 появляется склонность к выпадению вторичных фаз в зоне термического влияния сварки. При значениях указанного соотношения свыше 1,14 при сварке стали может повышаться ее магнитная проницаемость.
Коррозионно-стойкую аустенитную сталь предложенных составов (№№1-3) и прототипа выплавляют в открытой индукционной печи и разливают в слитки по 17 кг, которые куют, прокатывают на сутунку (температурный интервал горячей деформации 950-1180°С) и аустенизируют по режиму 1120÷1130°С, вода. Из термообработанной сутунки изготовляют образцы, которые подвергают провоцирующему нагреву при температуре 650°С в течение 1, 10, 50 и 150 ч, после чего проводят их испытания:
- на стойкость к межкристаллитной коррозии по методу АМУ (ГОСТ 6032-2003);
- на стойкость к питтинговой коррозии химическим методом в растворе 10% FeCl3⋅6H2O в соответствии с ГОСТ 9.912-89;
- на стойкость против коррозионного растрескивания с определением времени до разрушения стали в растворе 10% FeCl3⋅6Н2О при напряжении растяжения образцов, равном 1,2 σ0,2;
- механических свойств с определением временного сопротивления σB, условного предела текучести σ0,2, относительного удлинения δ5 и сужения поперечного сечения ϕ после разрыва в соответствии с ГОСТ 10006-80;
- на ударный изгиб в соответствии с ГОСТ 9454-78;
магнитной проницаемости: при помощи баллистической установки дифференциальным методом в магнитном поле, равном 39,8⋅103 А/м (500 эрстед).
Сущность изобретения поясняется таблицами 1; 2 и рисунком, в которых представлены результаты испытаний заявляемой стали и прототипа.
Как видно из табл. 1, химический состав стали исследуемых вариантов и прототипа соответствует заявляемым требованиям.
Результаты физико-механических и коррозионных испытаний образцов после аустенизации и провоцирующего нагрева при температуре 650°С в течение 1-150 ч, представленные в табл. 2 и на рисунке, показали, что сталь предложенных составов существенно превосходит прототип по всем исследованным свойствам:
- гарантированное время провоцирующего нагрева при 650°С заявляемой стали до начала ее сенсибилизации, являющееся одновременно показателем коррозионной стойкости металла, составляет 50 ч. Провоцирующий нагрев стали прототипа уже через 1,5 ч приводит к развитию ее склонности к межкристаллитному коррозионному растрескиванию, а через 8,5 ч - к сенсибилизации и МКК [2], что подтверждается утолщенными границами аустенитных зерен в результате выделения избыточных фаз (см. рис., Б). Границы зерен заявляемой стали остаются тонкими и чистыми после провоцирующего нагрева в течение 150 ч (см. рис., А). Таким образом, по стойкости к МКК нестабилизированная заявляемая сталь в зоне термического влияния сварки превосходит по меньшей мере в 5 раз прототип - аустенитную сталь 08Х18Н10Т, стабилизированную титаном специально для устранения склонности к МКК;
- скорость питтинговой коррозии заявляемой нестабилизированной стали менее 0,05 г/м2⋅ч, что почти в 200 раз ниже, чем у стабилизированной стали - прототипа.
- заявляемая сталь после провоцирующего нагрева не склонна к коррозионному растрескиванию под напряжением в хлоридсодержащей среде. В хлорном железе (10% FeCl3⋅6H2O) при напряжении, равном 1,2 σ0,2 образцы заявляемой стали не растрескиваются в течение 3000 ч, в отличие от стали прототипа, разрушающейся через 40 ч;
- магнитная проницаемость заявляемой стали не превышает 1,02 Гс/Э в магнитном поле 39,8⋅103 А/м (500 эрстед) и фактически является немагнитной, чего нельзя сказать о прототипе, магнитная проницаемость которого ≥1,10 Гс/Э;
- по всем механическим свойствам (σВ, σ0,2, δ5, ϕ, KCV) заявляемая сталь превосходит прототип.
Таблица 1.
Ссылки:
1. ГОСТ 6032-2003. Стали и сплавы коррозионностойкие. Методы испытаний на стойкость к межкристаллитной коррозии. Метод АМУ.
2. К.И. Шутько, В.Н. Белоус, А.Д. Иванов и др. Экспрессная оценка склонности к МКРПН и МКК оборудования и трубопроводов из аустенитных коррозионностойких сталей. Труды 5-й научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». ОКБ «Гидропресс», г. Подольск, 2007.
Claims (6)
- Аустенитная нестабилизированная высокопрочная коррозионно-стойкая маломагнитная свариваемая сталь с пределом текучести более 350 Н/мм2, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, железо и неизбежные примеси, дополнительно содержит молибден, азот, ванадий, ниобий, бор, кальций и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
углерод 0,005-0,04 кремний 1,5-2,2 марганец от более 2,0 до менее 5,0 хром 18,0-22,0 никель 12,0-17,0 молибден 2,0-3,5 азот 0,10-0,22 ванадий 0,01-0,15 ниобий от0,005 до менее 0,05 бор 0,0005-0,008 кальций от более 0,02 до 0,15 церий от 0,001 до менее 0,01 железо и неизбежные примеси остальное - при выполнении отношений:
- ([Cr]+[Мо]+1,5[Si])/([Ni]+0,5[Mn]+30[N+С])=1,08-1,14,
- (Nb+V)/(N+C)≤1,30,
- где [Cr], [Mo], [Si], [Ni], [Mn], [N], [C], [Nb] и [V] обозначают содержание в стали соответствующих компонентов, мас.%.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2782832C1 true RU2782832C1 (ru) | 2022-11-03 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100689783B1 (ko) * | 2003-06-10 | 2007-03-08 | 수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드 | 수소 가스용 오스테나이트 스테인레스강 및 그 제조 방법 |
| RU2499075C1 (ru) * | 2012-08-21 | 2013-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Коррозионно-стойкая аустенитная сталь |
| RU2511158C2 (ru) * | 2010-06-09 | 2014-04-10 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Труба из нержавеющей аустенитной стали с отличной стойкостью к окислению паром и способ ее получения |
| RU2553112C1 (ru) * | 2011-06-28 | 2015-06-10 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Труба из аустенитной нержавеющей стали |
| RU2603735C2 (ru) * | 2011-05-26 | 2016-11-27 | Юнайтед Пайплайнс Лимитед | Аустенитная нержавеющая сталь |
| RU2620834C2 (ru) * | 2011-12-20 | 2017-05-30 | ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ ЭлЭлСи | Высокопрочные, коррозийно-устойчивые аустенитные сплавы |
| CN108028395A (zh) * | 2015-09-25 | 2018-05-11 | 新日铁住金株式会社 | 固体高分子型燃料电池用碳分隔件、固体高分子型燃料电池的电池单元、以及固体高分子型燃料电池 |
| RU2716922C1 (ru) * | 2019-08-14 | 2020-03-17 | Общество с ограниченной отвественностью "Лаборатория специальной металлургии" (ООО "Ласмет") | Аустенитная коррозионно-стойкая сталь с азотом |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100689783B1 (ko) * | 2003-06-10 | 2007-03-08 | 수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드 | 수소 가스용 오스테나이트 스테인레스강 및 그 제조 방법 |
| RU2511158C2 (ru) * | 2010-06-09 | 2014-04-10 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Труба из нержавеющей аустенитной стали с отличной стойкостью к окислению паром и способ ее получения |
| RU2603735C2 (ru) * | 2011-05-26 | 2016-11-27 | Юнайтед Пайплайнс Лимитед | Аустенитная нержавеющая сталь |
| RU2553112C1 (ru) * | 2011-06-28 | 2015-06-10 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Труба из аустенитной нержавеющей стали |
| RU2620834C2 (ru) * | 2011-12-20 | 2017-05-30 | ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ ЭлЭлСи | Высокопрочные, коррозийно-устойчивые аустенитные сплавы |
| RU2499075C1 (ru) * | 2012-08-21 | 2013-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Коррозионно-стойкая аустенитная сталь |
| CN108028395A (zh) * | 2015-09-25 | 2018-05-11 | 新日铁住金株式会社 | 固体高分子型燃料电池用碳分隔件、固体高分子型燃料电池的电池单元、以及固体高分子型燃料电池 |
| RU2716922C1 (ru) * | 2019-08-14 | 2020-03-17 | Общество с ограниченной отвественностью "Лаборатория специальной металлургии" (ООО "Ласмет") | Аустенитная коррозионно-стойкая сталь с азотом |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОСТ 5632-2014 Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки., М.: "Стандартинформ", 2015, сталь 08Х18Н10Т. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101322575B1 (ko) | 페라이트-오스테나이트계 스테인리스강 | |
| KR900006870B1 (ko) | 페라이트-오스테나이트 강철합금 | |
| US9637813B2 (en) | Duplex stainless steel | |
| US20200370152A1 (en) | Ultra-fine grained steels having corrosion-fatigue resistance | |
| US20080308195A1 (en) | Steel For Springs, Process Of Manufacture For Spring Using This Steel, And Spring Made From Such Steel | |
| US20130294959A1 (en) | Heat-resistant steel | |
| US20160369382A1 (en) | Duplex stainless steel | |
| WO2001064969A1 (en) | Duplex stainless steel | |
| EP2617858B1 (en) | Austenitic alloy | |
| JP2018178144A (ja) | 優れた熱間加工性を有する析出硬化型ステンレス鋼 | |
| RU2782832C1 (ru) | Высокопрочная маломагнитная нестабилизированная свариваемая сталь, устойчивая к локальным видам коррозии в зонах термического влияния сварки и длительного нагрева в области опасных температур | |
| US20170130305A1 (en) | Duplex Stainless Steel | |
| KR102263556B1 (ko) | 2 상 스테인리스 강 스트립 및 그 제조 방법 | |
| EP3960881A1 (en) | Austenitic stainless steel | |
| KR20200123831A (ko) | 고Mn강 및 그의 제조 방법 | |
| RU2790717C1 (ru) | Нестабилизированная аустенитная сталь, устойчивая к локальной коррозии в скд-воде | |
| RU2716922C1 (ru) | Аустенитная коррозионно-стойкая сталь с азотом | |
| US20240093323A1 (en) | Steel composition, wrought article and manufacturing method of a seamless pressure vessel for compressed gas | |
| JP3565155B2 (ja) | 高強度低合金耐熱鋼 | |
| RU2499075C1 (ru) | Коррозионно-стойкая аустенитная сталь | |
| RU2426814C2 (ru) | Жаропрочная сталь для энергетического машиностроения | |
| JPS5929102B2 (ja) | 耐硫化水素性ステンレス鋼 |