Сталь Советский патент 1980 года по МПК C22C38/58 

(54) СТАЛЬ Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированным малоугле родистым сталям, обладающим повышенной ст костью против расслаивания под давлением в направлении толщины проката в сероводородсодержащих средах, и может быть применено для изготовления толстостенной сварной нефтехимической аппаратуры, эксплуатирующейся в сероводородсодержащих средах при повышенных давлениях и низких температурах. Известна сталь 1, содержащая ес.%: , Углерод 0,03-Ю,075 0, Кремний 0,8-1,45 Марганец 1,1-2,5 0,03-0,7 0,05-0,4 Молибден 0,005-0,10 0,01-0,2 Цирконий 0,015-0,028 Алюминий 0,01-0,05 остаточный Нитрид Алюминий 0,03-0,09

.. I ййн

« 5 fiS 5 Ванадий0,01-0,18 Ниобий0,01-0,045 Железо- Остальное . Эта сталь имеет достаточную ударную вязкость и сопротивление: хрртсому разрушению 1ФИ температуре 120° С (в поперечном по отношению кнаправлению проката направлении). Однако в на1фавлетии толщины 1фоката эти свойства резко снижаются, что объясняется расслоением по пластинчатьпл карбоннтридам ниобия. Недостатком этой стали является также низкая стойкость в сероводородсодержащей среде. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достетаемому результату является сталь 2, содержащая, вес.% Углерод0,02-0,15 Марганец1,5-3,0 Кремний-0,15-0,40 Никель0,7-1,5 Хром0,5-1,5 Ниобий0,03-0,3 Азот0,01-0,03 Редкоземельные 001-0,1 металлы ,15 Алюминий 0001-008 Цирконий 001-025 Молибден Остальное Недостатком этой стали : является существенное снижение стойкости против расслаиван под давлением в среде, содержащей сероводород, и механических свойств: прочности, плас тичности, хладостойкости, ударной вязкости в направлении толщины проката. Целью изобретения является снижение анизотропии механических свойств и повыщение стойкости против расслаивания в сероводород содержащих средах. Это достигается тем, что предлагаемая стал дополнительно содержит ванадий, титан, кальций и медь при следующем соотнощении ком понентов, вес.%: Углерод0,05-0,10 Кремний0,15-0,35 Марганец1,5-2,0 Никель0,8-1,2 Хром0,2-0,6 Азот0,002-0,03 Редкоземельные металлы0,005-0,03 Цир1 оний0,001-0,04 Алюминий0,01-0,Ъб Молибден0,01-0,3 Ванадий0,02-0,2 Титан0,005-0,1 Кальций0,001-0,08 Медь0,2-0,5 ЖелезоОстальное .Высокие прочностные показатели предлагае мой, стали обеспечиваются заданным составом за счет дисперсионного упрочнения металла ме кодисперсными карбонитридами ванадия и ти тана по форме, близкими к глобулярной. Плавки предлагаемой и известной стали вы плавляют в 5-тонной цуговок электропечи. М талл всех плавок разливают в изложницы для слитка весом 4,20 т с применением экзотермических щлакообразующих брикетов, а затем прокатывают на листы толщиной 70 и 12 мм. Химический состав исследуемых сталей при веден в табл. 1. Металл для механических испытаний берут после нормализации при температуре 920°С. 4 Предел прочности и текучести, относительное удлинение и сужение определяют на стандарт bix образцах (тип Щ № 17к по ГОСТу 1497) вырезанных поперек и по толщине прокат Ударную вязкость определяют на стандарт ударных образцах с надрезом Менаже (тип 1 по ГОСТу 9454-60), вырезанных также поперек и по толщине проката. Стойкость против расслаивания в среде, содержащей сероводород толстолистовой стали для сосудов, работающих под давлением, достаточно хорощо характеризуется пороговым напряжением при разрущении под действием лостоянной растягивающей нагрузки в среде, стимулирующей процесс наводороживания. Пороговое напряжение при разрущении в среде, содержащей сероводород, определяют на цилиндрических образцах, вырезанных поперек и по толщине проката с диаметром рабочей части 3 мм, находмвщихся под постоянной растягивающей нагрузкой при электролитическом наводороживании с катодной поляризацией. Катодная поляризация осуществляется в 3%-ном растворе серной кислоты с добавкой 20 мг/л двуокиси селена в качестве стимулятора наводороживания. Плотность тока катодной поляризации 100 мА/см . Пороговое напряжение определяют по зависимости разрущающее напряжение - время до разрущения, как напряжение при нагружении, ниже которого образец не разрущается. Этот метод воспроизводит условия наводороживания в присутствии сероводорода и влаги в более жестком виде, чем при испытаниях без катодной поляризации. Свойства опробованных вариантов предлагаемой и известной стали приведены в табл.2. Как видно из данных табл. 2 механические свойства и стойкость против расслаивания в среде, содержащей сероводород в направлении толщины проката предлагаемой стали существенно превыщают такие же показатели у известной стали: по пределу прочности в 2,7-2,9 раза, по пределу текучести в 1,71,9 раза, по относительному удлинению в 7,3-8,5 раза, по относительному сужению в 4,1-4,2 раза, по ударной вязкости при минус 60°С в 2,8-3,2 раза, стойкость против расслаивания в среде сероводорода увеличилась в 2,8-3,6 разя.

Предлагаемая10,05 0,17 1,6 0,20 20,07 0,27 1,8 0,42. 30,09 0,35 2,1 0,60

-0,2 Остальное .

-0,27

-0.48 0,84 0,003 0,0060,020,010 0,0 0,0230.0500,001 0,02 0,02 1,05 0,015 0,018 0,04 0,023 0,015 0,10 0,069 0,048 0,02 0,02 1,18 0,030 0,028 0,06 0,040 0.28 0,18 0.090 0.080 0,02 0,02

Известная

0,09 0,31 1,9 0,9 1,13 0,019 0,04 0,04 0,05 0,1

0,012 0,01 0,12 - Остальное

Таблица 2 7 Ф о р м ула изобретения Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, хром, азот, редкоземельные мет лы, цирконий, алюминий, молибден и железо отличающаяся тем, что, с целью снижения анизотропии механических свойств и повышения стойкости против расслаивания в сероводородсодержащих средах, она дополнительно содержит ванадий, титан, кальций и медь при следующем соотношении компон тов, вес.%: Углерод0,05-0,10 Кремний0,15-0,35 Марганец1,5-2,0 Никель0,8-1,2 Хром0,2-0,6 0,002-0,03 Редкоземельные 0,005-0,03 металлы Ц урконий 0,001-0,04 Алюминий 0,01-0,06 Молибден 0,01-0,3 Ванадий 0,02-0,2 0,005-0,1 Кальций 0,001-0,08 0,2-0,5 Остальное Источники информации, принять1е во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 541852, . С 22 С 38/50, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР N 564362, . С 22 С 38/58, 1976.