Сталь Советский патент 1986 года по МПК C22C38/16 

126 Изобретение относится к металлу гии, в частности к низколегированньм сталям, используемым для изготовления труб и свариваемых установок для переработки газа и реакторов, работающих в условиях контакта с сероводородсодержащим газонефтяным конденсатом, когда материал подвергается интенсивному коррозионному воздействию и ьнаводораживйнию. Целью изобретения является улучшение технологической пластичности, повьппение пластических свойств, ударной вязкости и коррозионной стойкости в сероводоросодержащих ередах. Стали вьтлавляли в индукционной «ечи. Металл прокатывали в горячем состоянии, вырезали заготовки толЧ Si I Мп I А1 I Са 1 Ti

С

0,150,500,800,030,00900,035

0,200,370,300,040,00180,027

0,250,150,550,020,01200,005

0,270,520,280,070,00040,004

0,140,140,830,0190,01250,055

0,310,171,00,030,0080,029

Содержание компонентов, мас.% 6894jщиной 12 мм, которые затем подвергали нормализации при температуре При проведении испытаний под технологической пластичностью стали sпонимали технологичность стали при разливке, горячей деформации и сварке . Определяли стандартные механичесОкие свойства, количество поглощенного водорода, скорость общей коррозии ударную вязкость, пораженность блистерингом, субкритическую скорость роста трещины и время до разрушения 15в сероводородсодержащей среде. Свариваемость оценивали по макрострукгуре сварного соединения. В табл. 1 приведены составы сталей; в табл. 2 - их свойства. Таблица 1 Оценку стойкости металла -в сероводоросодержащих средах проводили пр испытаниях в насьпценном растворе сероводорода по международной методике NACE ТМ-01-77. Время до разрушения определяли по продолжительности испытани|1 образцов под нагрузкой 256 МПа. Субкритическую скорость роста тре щин определяли по приросту ее длины на образце с предварительно нанесенной трещиной, находящемся под нагрузкой в вышеуказанном растворе. Относительную плйщадь, пораженную блистерингом, определяли с помощью методов ультразвукового контроля образцов, выдержанных в вьппеуказанном растворе в течение 96 ч. Количество поглощенного водорода определяли по разнице между содержа нием водорода в образцах до и после испытаний методом восстановительного плавления с «помощью газоанализато ра фирмы Леко. Потери в массе оценивали по разнице в массе образца до и после испытаний . В предлагаемой стали железо является основой, углерод, кремний, мар ганец, медь - основными легирующими элементами, кальций, азот, алюминий и титан - основными микролегирую щими элементами и модификаторами. Азот , образуя с входящими в состав стали элементами нитридные и карбонитридные включения,обеспечивает из мельчение исходного аустенитного зе на. Алюминий в сочетании с азотом и другими элементами - раскислителями и нитридообразующими элементами - ре гулирует фазовьй состав и морфологию неметаллических включений, а также распр еделение азота между твердым раствором и нитридами. Элементы, входящие в состав предлагаемой стали, формируют ее структуру в процессах кристаллизации, последующего охлаждения слитка, горя чей прокатки и термической обработки и, находясь в сложной взаимосвязи, обеспечивают комплекс высоких ее свойств. При содержании углерода менее 0,15% сталь не имеет достаточной про ности, а при содержании углерода более 0,25% происходит снижение вязкости разрушения, ускоряется рост субкритических трещин, падает долговечность в наводороживающих средах. Кремний увеличивает прочность по механизму твердорастворенного упрочнения и повышает коррозионную стойкость. При содержании кремния менее 0,15% сталь не имеет достаточной х; прочности, а образующиеся на поверхности коррозионные пленки не обладают защитными свойствами,- при содержаниях более 0,50% появляется хрупкость и происходит ухудшение стойкости в сероводородсодержащих средах, не компенсируемое повьшением защит- . ных свойств пленки вследствие хрупкости матрицы. Марганец увеличивает прочность стали и, связывая серу, предохраняет ее от красноломкости. В заданных пределах он увеличивает вязкость при отрицательных температурах. При содержании марганца менее 0,30% не достигается необходимый уровень прочностных свойств, при содержаниях более 0,80% ухудшается свариваемость, развивается ликвационная неоднородность и формируются строчеч- . ные или полосчатые структуры. Образование полосчатых структур в совокупности с известной сКлонностью фосфора к сегрегации приводит к увеличению склонности к блистерингу и ступенчатому растрескиванию. В стали предлагаемого состава нижний предел содержания меди 0,05% диктуется требованиями сплошности защитной пленки, верхний предел 0,27% ограничен ухудшением горячей пластичности, охрупчиванием и снижением стойкости в наводороживающих средах. При более высоких содержаниях меди наблюдается также интенсивный рост субкритических трещин. Легированные кальцием, в количествах менее 0,0005% недостаточно для предотвращения образования пластичных сульфидов простого состава и не обеспечивает требуемого повьш1ения пластических и вязкостных свойств, технологичности, снижения чувствительности к блистерингу. При содержаниях более 0,012% наблюдается ухудшение свойств, проявляющееся в низкой ямдкотекучести металла, образовании крупных включений и зарождении в агрессивных средах питтинга и язвенной коррозии, понижении вязких свойств и долговечности при наводороживании.

ускоренном развитии блистеринга, ухудшении свариваемости.

Содержания титана менее 0,005% недостаточно для достижения необходимого уровня прочности, пластичноети и долговечности в наводороживающих средах. При содержании титана более 0,05% образуются крупные нитриды и сульфиды, ухудшаются пластические и вязкостные свойства, увеличивается склонность к хрупкому разрушению при отрицательных температурах и в наводороживающих средах, появляется склонность к блистерингу, ухудшается технологичность при прокатке и сварке.

Содержание алюминия менее 0,01% недостаточно для одновременного свяг зьшания азота и кислорода и образования необходимого для измельчения зерна количества нитридов; содержание его более 0,06% ухудшает свойства в результате образования крупных кислородных и нитридных включений и шпинделей, резко снижаюш 1х пластичность и вязкость стали и являющихся центрами развития блистеринга.

Содержание азота менее 0,05% недостаточно для достижения необходимых прочностных свойств, а более 0,018% нецелесообразно из-за ухудшения технологичности при вьтлавке, разливке и горячей прокатке, ухудшения свариваемости и коррозионной стойкости.

возникновения склонности к блистерингу, питтингу и язвенной коррозии, снижения долговечности в наводорожиг. вающих средах..

Приведенные в табл.2 данные показывают, что по сравнению с известной предлагаемая сталь имеет более высокий комплекс технологических, коррозионных и механических свойств, что позволит уменьшить себестоимость изготавливаемых из нее изделий и повы сить их надежность и долговечность.

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, алюминий, титан, кальций, азот, медь и железо, о т л и ч ающаяся тем, что, с целью улучшения ее технологической пластичности, повьш1ения пластических свойств, ударной вязкости и коррозионной стойкости в сероводородсодержашрх ере-, дах, она содержит компоненты в следующем соотношении,.мае.%:

0,15-0,25

0,15-0,50

0,30-0,80

0,02-0,06

0,0005-0,012

0,005-0,05

0,005-0,018

0,05-0,27

Остальное

Изобретение относится к сталям, :используемым для изготовления труб и свариваемых установок для переработки газов и реакторов, работающих в условиях контакта с сероводородсодержащими средами. Цель изобретения - повышение технологических свойств, коррозионной стойкости,пластичности и ударной вязкости. Сталь содержит, мас.%: С 0,15-0,25; Si 0,150,50; Мп 0,3-0,8; А1 0,02-0,06; Са 0,0005-0,012; Ti 0,005-0,05; N 0,ОО50,018; Си 0,05-0,27; Fe остальное. Свойства стали: G 485-500 МПа; G; 345-350 МПа; ,5-32,5%; 3 ,0-22 , 1 кгМ/см ; количество поглощеинного водорода 3,3 7,1 см/100 г; относительная площадь, пораженная блистерингом, 1820%; время до разрушения под нагруз(Л кой 256 МПа 140-320 ч; скорость роста субтрещин 0,2-3,0 мм/с; потеря массы 0,1-0,9 мм/год. Микроструктура сварного .шва плотная, количество проката 3-5 шт. дефектов на 1 2 табл. tC О) О5 СХ) со «4;