RU91613U1 - CENTRIFUGAL CAST PIPE FROM HIGH-STRENGTH IRON IRON WITH SPHERICAL GRAPHITE - Google Patents

CENTRIFUGAL CAST PIPE FROM HIGH-STRENGTH IRON IRON WITH SPHERICAL GRAPHITE Download PDF

Info

Publication number
RU91613U1
RU91613U1 RU2009140484/22U RU2009140484U RU91613U1 RU 91613 U1 RU91613 U1 RU 91613U1 RU 2009140484/22 U RU2009140484/22 U RU 2009140484/22U RU 2009140484 U RU2009140484 U RU 2009140484U RU 91613 U1 RU91613 U1 RU 91613U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
cast iron
strength
temperature
spherical graphite
Prior art date
Application number
RU2009140484/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Владимировна Денисова
Андрей Владиславович Иоффе
Виктор Анатольевич Ревякин
Тамара Викторовна Тетюева
Ирина Николаевна Ерохина
Андрей Николаевич Родомакин
Шамиль Сайнуллович Фазылов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Самарский инженерно-технический центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Самарский инженерно-технический центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Самарский инженерно-технический центр"
Priority to RU2009140484/22U priority Critical patent/RU91613U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU91613U1 publication Critical patent/RU91613U1/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Центробежно-литая труба из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, подвергнутая отжигу, отличающаяся тем, что она выполнена из чугуна, содержащего по массе 3,0-4,0% углерода, 3,0-3,5% кремния, 0,40-0,60% марганца, 0,030-0,045% магния, 0,03-0,10% ванадия, подвергнута отжигу при температуре 890-950°С и последующему отпуску при температуре 670-700°С.Annealed centrifugal cast tube of high-strength nodular cast iron, annealed, characterized in that it is made of cast iron containing 3.0-4.0% carbon, 3.0-3.5% silicon, 0.40- 0.60% manganese, 0.030-0.045% magnesium, 0.03-0.10% vanadium, annealed at a temperature of 890-950 ° C and subsequent tempering at a temperature of 670-700 ° C.

Description

Полезная модель относится к трубам, предназначенным для транспортировки агрессивных сред, и может быть использована при изготовлении коррозионно-стойких труб для нефтегазопроводов.The utility model relates to pipes intended for transportation of aggressive media, and can be used in the manufacture of corrosion-resistant pipes for oil and gas pipelines.

Известна чугунная горячедеформированная бесшовная труба, выполненная из высокопрочного чугуна, содержащего наряду с другими элементами по массе 2,1-3,8% углерода; 1,0-3,5% кремния; 0,05-0,80% марганца (патент РФ 2243046, МПК F16L 9/02). Однако чугунные горячедеформированные трубы, как показала практика их использования, не обладают необходимой коррозионной стойкостью в нефтепромысловых средах.Known cast iron hot-deformed seamless pipe made of high-strength cast iron containing, along with other elements by weight of 2.1-3.8% carbon; 1.0-3.5% silicon; 0.05-0.80% manganese (RF patent 2243046, IPC F16L 9/02). However, cast iron hot-deformed pipes, as shown by the practice of their use, do not possess the necessary corrosion resistance in oilfield environments.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к предлагаемой полезной модели является центробежно-литая труба из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, подвергнутая отжигу при температуре 840-870°С и последующему регламентированному охлаждению (патент РФ 2175986, МПК C21D 9/08). Такие трубы имеют высокие прочностные и пластические свойства, но не обладают достаточными для нефтегазопроводов коррозионной стойкостью и ударной вязкостью.The closest set of essential features to the proposed utility model is a centrifugal cast pipe made of high-strength cast iron with spherical graphite, annealed at a temperature of 840-870 ° C and subsequent regulated cooling (RF patent 2175986, IPC C21D 9/08). Such pipes have high strength and plastic properties, but do not possess corrosion resistance and impact toughness for oil and gas pipelines.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является улучшение качества центробежно-литых чугунных труб за счет повышения их коррозионной стойкости в различных агрессивных средах и хладостойкости, а также расширение имеющегося арсенала труб для строительства нефтегазопроводов.The problem to which the claimed utility model is directed is to improve the quality of centrifugal cast iron pipes by increasing their corrosion resistance in various aggressive environments and cold resistance, as well as expanding the existing arsenal of pipes for the construction of oil and gas pipelines.

Поставленная задача решается путем того, что центробежно-литая труба из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, подвергнутая отжигу, в отличие от прототипа выполнена из чугуна, содержащего по массе 3,0-4,0% углерода, 3,0-3,5% кремния, 0,40-0,60% марганца, 0,030-0,045% магния, 0,03-0,10% ванадия, подвергнута отжигу при температуре 890-950°С и последующему отпуску при температуре 670-700°С.The problem is solved by the fact that the centrifugal cast tube of high-strength cast iron with spherical graphite, annealed, in contrast to the prototype, is made of cast iron containing 3.0-4.0% carbon, 3.0-3.5% by weight silicon, 0.40-0.60% manganese, 0.030-0.045% magnesium, 0.03-0.10% vanadium, annealed at a temperature of 890-950 ° C and subsequent tempering at a temperature of 670-700 ° C.

Технический результат, обеспечиваемый при осуществлении данного технического решения, заключается в следующем.The technical result provided by the implementation of this technical solution is as follows.

Выполнение предложенной трубы из чугуна указанного химического состава позволяет повысить ее коррозионную стойкость в различных агрессивных средах. При этом содержание кремния в пределах 3,0-3,5 мас.% способствует насыщению (до 16% Si) поверхностного слоя на границе металл - коррозионная среда, т.е. наблюдается эффект естественного силицирования, препятствующий дальнейшей коррозии вглубь металла. При содержании кремния в количествах менее 3,0 мас.% не обеспечивается необходимый уровень коррозионной стойкости, а при содержании кремния более 3,5 мас.% происходит охрупчивание чугуна и потеря пластических свойств. Ограничение содержания марганца до 0,60 мас.% объясняется тем, что большее количество марганца способствует образованию перлитной основы и отбеливанию чугуна. Проведенные исследования показали также, что микролегирование чугуна магнием совместно с ванадием в указанных количествах приводит к улучшению вязко-пластических свойств Магний раскисляет и модифицирует чугун, обеспечивая глобуляризацию графита. Однако, содержание магния менее 0,03 мас.% недостаточно для образования графита компактной шаровидной формы и получения высоких вязко-пластических свойств, а увеличение количества магния свыше 0,045 мас.% приводит к снижению пластичности чугуна. При производстве чугуна в расплаве неизбежно наличие растворенных газов: кислорода, водорода, азота. Атомарный водород поглощается графитом, кислород оседает на графитных включениях в виде оксидов, азот остается в твердом растворе. Поскольку ванадий является сильным нитридообразующим элементом, его введение в присутствии растворенного в расплаве чугуна азота приводит к образованию мелкодисперсных включений нитридов, что повышает прочность и, кроме того, способствует повышению вязко-пластических свойств и хладостойкости. При этом ванадия менее 0,03 мас.% недостаточно для связывания азота в нитриды, а его содержание в количестве свыше 0,10 мас.% способствует отбелу чугуна с образованием в структуре цементита ледебурита.The implementation of the proposed pipe made of cast iron of the specified chemical composition allows to increase its corrosion resistance in various aggressive environments. Moreover, the silicon content in the range of 3.0-3.5 wt.% Contributes to the saturation (up to 16% Si) of the surface layer at the metal-corrosive environment, i.e. the effect of natural silicification is observed, which prevents further corrosion deep into the metal. When the silicon content is in amounts of less than 3.0 wt.%, The necessary level of corrosion resistance is not provided, and when the silicon content is more than 3.5 wt.%, Pig iron embrittlement and loss of plastic properties occur. The limitation of the manganese content to 0.60 wt.% Is explained by the fact that a larger amount of manganese contributes to the formation of a pearlite base and bleaching of cast iron. Studies have also shown that the microalloying of cast iron with magnesium together with vanadium in the indicated amounts leads to an improvement in the visco-plastic properties. Magnesium deoxidizes and modifies cast iron, providing graphular globularization. However, a magnesium content of less than 0.03 wt.% Is not sufficient for the formation of compact spherical graphite and high viscous-plastic properties, and an increase in the amount of magnesium in excess of 0.045 wt.% Leads to a decrease in ductility of cast iron. In the production of cast iron in the melt, the presence of dissolved gases is inevitable: oxygen, hydrogen, nitrogen. Atomic hydrogen is absorbed by graphite, oxygen deposits on graphite inclusions in the form of oxides, nitrogen remains in solid solution. Since vanadium is a strong nitride-forming element, its introduction in the presence of nitrogen dissolved in the melt of cast iron leads to the formation of finely divided nitride inclusions, which increases strength and, in addition, helps to increase the visco-plastic properties and cold resistance. Moreover, vanadium less than 0.03 wt.% Is not enough to bind nitrogen to nitrides, and its content in an amount of more than 0.10 wt.% Contributes to the bleaching of cast iron with the formation of ledeburite in the cementite structure.

Совокупность необходимых механических свойств и коррозионной стойкости описываемой трубы обеспечивается также тем, что труба подвергнута указанной термической обработке. Центробежно-литые трубы из чугуна с шаровидным графитом имеют неоднородную микроструктуру и неравномерную графитизацию, что объясняется различной скоростью охлаждения: в поверхностных слоях, где скорость охлаждения выше, образуется больше цементита (ледебурита) и меньшее количество включений графита, чем в средней части стенки трубы. При отжиге в предложенном интервале температур происходит распад остаточного (эвтектического) цементита с образованием феррито-перлитной структуры с равномерной степенью графитизации по всему объему чугуна. В случае нагрева ниже указанной температуры 890°С полного распада ледебурита не происходит, что приводит к ухудшению пластичности и ударной вязкости. Увеличение температуры отжига выше 950°С приводит к росту аустенитного зерна и впоследствии к падению прочности и вязко-пластических характеристик. Отпуск при температуре 670-700°С обеспечивает распад цементита перлита на феррит и графит и позволяет сформировать ферритную структуру чугуна с равномерным распределением включений графита, что обуславливает значительное улучшение вязко-пластических свойств. При этом отпуск при температуре ниже 670°С не приводит к полному распаду цементита, а перегрев выше 700°С способствует снижению пластичности и вязкости.The combination of necessary mechanical properties and corrosion resistance of the described pipe is also ensured by the fact that the pipe is subjected to the specified heat treatment. Centrifugally cast spheroidal cast iron pipes have a non-uniform microstructure and uneven graphitization, which is explained by different cooling rates: in the surface layers, where the cooling rate is higher, more cementite (ledeburite) and fewer graphite inclusions are formed than in the middle part of the pipe wall. During annealing in the proposed temperature range, the residual (eutectic) cementite decomposes with the formation of a ferrite-pearlite structure with a uniform degree of graphitization throughout the volume of cast iron. In the case of heating below the indicated temperature of 890 ° C, complete decomposition of ledeburite does not occur, which leads to a deterioration in ductility and toughness. An increase in the annealing temperature above 950 ° C leads to an increase in austenitic grain and subsequently to a decrease in strength and visco-plastic characteristics. Tempering at a temperature of 670-700 ° C ensures the decomposition of perlite cementite into ferrite and graphite and allows the formation of a ferrite structure of cast iron with a uniform distribution of graphite inclusions, which leads to a significant improvement in the visco-plastic properties. Moreover, tempering at temperatures below 670 ° C does not lead to the complete decomposition of cementite, and overheating above 700 ° C helps to reduce ductility and viscosity.

Сущность заявляемой полезной модели и достигаемый технический результат поясняются примером конкретного выполнения и данными проведенных исследований. Были изготовлены центробежно-литые трубы диаметром 159 мм с толщиной стенки 10 мм из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, химический состав которого приведен в таблице 1. Трубы подвергались отжигу при температуре 950°С, выдержке при этой температуре в течение 2 часов, охлаждению на воздухе и последующему отпуску при температуре 680°С в течение 2 часов с охлаждением на воздухе. Результаты испытаний этих труб приведены в таблице 2 и свидетельствуют как о достаточной механической прочности предлагаемых труб, так и об их коррозионной стойкости в агрессивных средах, содержащих сероводород и углекислый газ. Кроме этого, данные трубы в отличие от известных аналогов обладают повышенной хладостойкостью, что делает возможным их использование при строительстве нефтегазопроводов в районах с различными климатическими условиями.The essence of the claimed utility model and the achieved technical result are illustrated by an example of a specific implementation and data from studies. Centrifugally cast pipes with a diameter of 159 mm and a wall thickness of 10 mm were made of high-strength cast iron with spherical graphite, the chemical composition of which is shown in Table 1. The pipes were annealed at a temperature of 950 ° C, held at this temperature for 2 hours, and cooled in air and subsequent vacation at a temperature of 680 ° C for 2 hours with cooling in air. The test results of these pipes are shown in table 2 and indicate both sufficient mechanical strength of the proposed pipes and their corrosion resistance in aggressive environments containing hydrogen sulfide and carbon dioxide. In addition, these pipes, in contrast to the known analogues, have high cold resistance, which makes it possible to use them in the construction of oil and gas pipelines in areas with different climatic conditions.

Таблица 1Table 1 № п/пNo. p / p Массовые доли элементов, %Mass fraction of elements,% СFROM SiSi MnMn MgMg VV Fe и неизбеж. примесиFe and inevitable. impurities 1one 4,04.0 3,53,5 0,600.60 0,0350,035 0,030,03 ОстальноеRest 22 3,33.3 3,23.2 0,550.55 0,0400,040 0,060.06 33 3,03.0 3,03.0 0,400.40 0,0300,030 0,030,03 4four 3,43.4 3,23.2 0,450.45 0,0300,030 0,080.08 55 3,53,5 3,43.4 0,500.50 0,0450,045 0,100.10 Таблица 2table 2 № п/пNo. p / p Механические свойстваMechanical properties Коррозионные свойства (по NACE TM0177Corrosion properties (according to NACE TM0177 Скорость коррозии в H2S-содерж. среде, мм/годCorrosion rate in H 2 S-content medium, mm / year Скорость коррозии в СO2-содерж. среде, мм/годCorrosion rate in CO 2 -containing. medium, mm / year Стойкость к СКРН (метод А)Resistance to SKRN (method A) σв, МПаσ in , MPa σт. МПаσ t MPa δ, %δ,% KCV+20C, кгсм/см2 KCV + 20C , kgcm / cm 2 KCV-60C, кгсм/см2 KCV -60C , kgcm / cm 2 Время разрушения, час.Destruction time, hour. Порогов, нагрузка от мин. гарантир. предела текучести, σth, %Thresholds, load from min. guarantee. yield strength, σ th ,% 1one 605605 545545 77 2,02.0 0,50.5 0,10.1 150150 7070 22 513513 427427 2121 5,55.5 4,04.0 0,30.3 720720 7070 33 475475 365365 1313 2,32,3 1,01,0 1,01,0 320320 7070 4four 520520 400400 1010 1,21,2 0,70.7 0,250.25 400400 7070 55 540540 490490 15fifteen 2,02.0 1,01,0 0,30.3 110110 7070

Claims (1)

Центробежно-литая труба из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, подвергнутая отжигу, отличающаяся тем, что она выполнена из чугуна, содержащего по массе 3,0-4,0% углерода, 3,0-3,5% кремния, 0,40-0,60% марганца, 0,030-0,045% магния, 0,03-0,10% ванадия, подвергнута отжигу при температуре 890-950°С и последующему отпуску при температуре 670-700°С. Annealed centrifugal cast tube of ductile cast iron with spherical graphite, characterized in that it is made of cast iron, containing 3.0-4.0% carbon, 3.0-3.5% silicon, 0.40- by mass 0.60% manganese, 0.030-0.045% magnesium, 0.03-0.10% vanadium, annealed at a temperature of 890-950 ° C and subsequent tempering at a temperature of 670-700 ° C.
RU2009140484/22U 2009-11-02 2009-11-02 CENTRIFUGAL CAST PIPE FROM HIGH-STRENGTH IRON IRON WITH SPHERICAL GRAPHITE RU91613U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009140484/22U RU91613U1 (en) 2009-11-02 2009-11-02 CENTRIFUGAL CAST PIPE FROM HIGH-STRENGTH IRON IRON WITH SPHERICAL GRAPHITE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009140484/22U RU91613U1 (en) 2009-11-02 2009-11-02 CENTRIFUGAL CAST PIPE FROM HIGH-STRENGTH IRON IRON WITH SPHERICAL GRAPHITE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU91613U1 true RU91613U1 (en) 2010-02-20

Family

ID=42127377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009140484/22U RU91613U1 (en) 2009-11-02 2009-11-02 CENTRIFUGAL CAST PIPE FROM HIGH-STRENGTH IRON IRON WITH SPHERICAL GRAPHITE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU91613U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696136C1 (en) * 2016-06-07 2019-07-31 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Metal pipe and structural element using metal pipe for vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696136C1 (en) * 2016-06-07 2019-07-31 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Metal pipe and structural element using metal pipe for vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2948297C (en) Railway vehicle wheel and method for manufacturing railway vehicle wheel
US8951365B2 (en) High strength steel and high strength bolt excellent in delayed fracture resistance and methods of production of same
RU2378408C2 (en) Low-alloy steel with high resistance against sulfide cracking for tubular goods
CN102119236B (en) Steel plate for line pipes with excellent strength and ductility and process for production of same
JP4965001B2 (en) Steel parts with excellent resistance to temper softening
EA011363B1 (en) Steel for oil well pipe and method for manufacturing thereof
MX2014002896A (en) Low-carbon chromium steel having reduced vanadium and high corrosion resistance, and methods of manufacturing.
CN102618791A (en) High strength and ductility oil casing with hydrogen sulfide corrosion resistance and manufacturing method for oil casing
CN113249643B (en) Mining high-strength carburized chain steel and preparation method thereof
JP5213393B2 (en) Hardened steel with excellent surface fatigue strength, impact strength and bending fatigue strength
RU2437954C1 (en) Corrosion resistant steel for oil-gas extracting equipment
JP5541048B2 (en) Carbonitrided steel parts with excellent pitting resistance
JPS62112722A (en) Production of steel sheet having excellent resistance to hydrogen induced cracking and resistance to sulfide stress corrosion cracking
JP5178104B2 (en) Hardened steel with excellent surface fatigue strength, impact strength and bending fatigue strength
JP4273338B2 (en) Martensitic stainless steel pipe and manufacturing method thereof
JP2005097720A (en) Gear part having excellent bending fatigue strength and pitting fatigue service life, and method for manufacturing shaft part from ordinary alloy steel
RU2368693C2 (en) Wheel steel
RU91613U1 (en) CENTRIFUGAL CAST PIPE FROM HIGH-STRENGTH IRON IRON WITH SPHERICAL GRAPHITE
JPH10306343A (en) Steel for soft-nitriding, excellent in cold forgeability and pitting resistance
CN106319362A (en) X52 seamless pipeline steel pipe with sour corrosion resistance and manufacturing method of X52 seamless pipeline steel pipe
CN107287497A (en) High-pearlite high-tenacity nodular cast iron and its process of surface treatment
RU2349675C2 (en) Wheel steel
CN114086083B (en) 1100 MPa-grade sulfur-resistant high-pressure gas cylinder steel, high-pressure gas cylinder and manufacturing method thereof
JP6793541B2 (en) Spheroidal graphite cast iron pipe and method for manufacturing spheroidal graphite cast iron pipe
RU95020U1 (en) WELL PIPE

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20141103