Сталь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК САНИЕ ИЗОБРЕТЕОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВ миний, яедь и железа ю щ а я с я тем,вышения пластичностии и усталостной прочкальций взяты в соопри следующем соотнв, мас.Я: никель, алюо т л и чс целью подостойкосталюминий инии 5 : 10компонентоУглеродМарганеКремнийХромКальцийНикельАлюминийМедьЖелезо хла-. ости, ноше- шении ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (72) Д,М.Махсименко, Л.И.Крупман, В.П,Крикунов, Г,Г.Житник, С.А.Кадигробова, Н,ИЛопик, Б.В.Солодовников, В,Л:Шполянский, М.Л.Плеплер,Н.Ф.Адоньева и Ю.Г.ЯрославцевИзобретение относится к чернойметаллургии, а именно к составу стали для бурильных труб,Целью изобретения является повышение пластичности, хладостойкости 5и усталостной прочности стали,Для предлагаемой стали необходимо выполнение условия, чтобы алюминий и кальций были взяты в соотношении 5 : 10 в сочетании с содержани Оем серы до 0,015 мас. 7 и фосфорадо 0,020 мас, Ж.Присутствие в стали одновременнокальция и алюминия приводит к модифицированию включений и изменению 15их размеров.При соотношении алюминия и кальция в стали 5 : 10 вместо корундапроисходит образование кальциевыхалюминатов и глиноземистых шпинелей. 20Увеличение этого соотношения 10)приводит к нежелательному загрязнению металла включениями корунда,уменьшение этого соотношения 5)к загрязнению металла крупными легкоплавкими силикатными включениями.Наиболее опасным включением встали с точки зрения усталости металла является корунд. Достаточносоздать на:глиноземистых: или алюмо- З 0силикатных остроугольных включенияхпластинную оболочку, чтобы повыситьусталостную прочность стали, При этомсодержание в стали кальция должнобыть таково, чтобы произошло образование глиноземистой шпинели с содержанием СаО до 707. и кальциевых алюминатов с ЗОЕ СаО. Такой состав оксисульфидов обеспечивает их глобулярную форму и слабую деформируемость 40при прокатке.В случае недостаточного количества кальция образуются хрупкоразрушающиеся кальциевые алюминаты с содержанием СаО до 15%, Такие включения45а также включения типа корунда оказывают наиболее вредное влияние на стали при усталостном разрушении. Эти вкшочения имеют сравнительно низкий коэффициент термического расширения и высокое значение модуля нормальной упругости. При охлаждении металла вокруг этих включений неметаллнческая матрица испытывает значительные термические остаточные растяжения, которые в некоторых случаях могут достичь или превысить величину предела текучести металла. Кроме того, очагами усталостногоразрушения металла являются включениянеправильной остроугольной формы.Наиболее близкими по свойствамк металлической матрице являются неметаллические включенияСа 8 и(СаО) А 1. 0 с содержанием кальция4 ЗЖ,Содержание в стали кальция на нижнем пределе (О,ООЗХ) еще обеспечивает образование неметаллических включений требуемого состава. При содержании кальция свьппе 0,0103 образуютсяочень крупные легкоплавкие включения,которые при прошивке трубной заготовки на прошивном стане способствуютобразованию внутренней плены на трубах.Для обеспечения получения заданных пластических свойств сталь должна быть хорошо раскислена, что достигается при содержании кислоторастворимого алюминия не менее 0,0153. Приэтом соотношение алюминия и кальциясоставляет 5 : 1.При увеличении содержания алюминияв стали вьппе 0,053 металл загрязняется неметаллическими включениями наоснове глинозема, что является причиной увеличения поверхностных дефектов.Предлагаемая сталь можат быть вы-плавлена в электро- или мартеновскихпечах, Сталь разливается в слитки массовой 5,5 т,В табл. 1 представлены составысталей; в табл. 2 - их свойства.Показатель усталостной прочностипри циклическом нагружении являетсяважнейшим эксплуатационным критериемстали.Данные табл. 1 и 2 свидетельствуют, что при получении химического состава стали в предлагаемых пределах, а также при обеспечении отношения.алюминия к кальцию 5 : 10 значи-; тельно повышается значение ударной вязкости при отрицательных темпераотурах и при -60 С получают ее значение не менее 4 кгсм/см против 2,3 кгсм/см . Это позволяет испольйзовать трубную заготовку из указанной стали для изготовления труб, работающих в условиях Сибири и Крайнего Севера.При этом повышается также в 2,2- 2,5 раза предел усталости, что позволяет рекомендовать ее для получе1224351 4нагрузки. Применение такой сталиповышает долговечность бурильныхтруб. ТаО 1 еицае 4 в1 1Сталь Химический состав стали мас.2 т 1" 11 вэ ( э в 1 эс св1с. эегса эв с Предловеиная 5,0 Остальное0,35 0,50 Оэ 5 0,10 Ов 011 Ов 004 ОэООЭ Оэ 015 - Ое 05 0,30 5,0 То ие 0,55 120 0)50 Оэ 30 Ов 020 Ое 015 Ов 010 Оэ 050 - Оэ 30 ОвЭО 045 0 13 Ов 10 Ов 010 Ов 005 Оэ 002 Оэ 010 Ов 05 Оэ 60 в 25 Оэ 55 Ов 28 Ое 024 Оэ 020 Ое 020 Оэ 054 016 50 "эе 0,12 2,7 Иввестная ОеЭ 1 Оэ 81 Оэ 35 Ов 63 Оэ 027 Оэ 034 Ов 06 Оэ 03 Ов 06 027 Оэ 04 017 Оэ 5 П р и и е ве ав н и ее Плавки предловенной стали 3, 4 выходят аа пределы легироваиия предлагаемого состава,Т аблица 2 т:,Предел Предел прочнос-текучесвязкость, Предел при усталосги, С Н/мм Сталь ОтносительОтносиное удлинениее 7 тельное сужениеХ ти ти кгс/мм кгс/ммЗаказ 1894/26 Тираж 567 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния трубной заготовки для бурильных труб, испытывающих в процессе эксплуатации значительные знакопеременные 48 е 8 4 тб Зе 8 50,3 5,1 3,2 158,0 120,0 100,0