Сталь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5ЕНИЯ Известнаванная сталь, сУглеродКремнийМарганецНикельХромМолибденМедьЖелезо изкоуглеродистая легидержащая, мас.%;0,160;17 - 0,350,40 - 0,700,300,8-1,10,4 - 0,550,20Остальное До 0,15 До 0,70 До 0,30 2,0-2,5 0,9 - 1,1 До 0,20 До 0,10 До 0,03 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Волгоградский научно-исследовательский и проектный институт технологии химического и нефтяного аппаратостроения(56) Авторское свидетельство ЧССРМ 257171, кл. С 22 С 38/22, 1989.(57) Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам низкоуглеродистой легированной стали с высокойтеплостойкостью, вязкостью, хладостойкостью, предназначенным для изготовления Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам низкоуглеродистых легированных сталей с высокой теплостойкостью, вязкостью, хладостойкостью, предназначенных для изготовления толстостенных сосудов, эксплуатируемых в нефтехимической и нефтеперабатывающей промышленности, а также для работы в условиях Крайнего Севера при низких температурах,БО 1786175 А 1(51)5 С 22 С 38/28 толстостенных сосудов, эксплуатируемых в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также для работы в условиях Крайнего Севера при низких температурах, С целью повышения предела текучести при температурах до 450 С, ударной вязкости при температуре 20 С и хладостойкости при температуре -40 С сталь дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%; углерод 0,10-0,15; марганец 0,30 - 0,60; кремний 0,17- 0,40; хром 2,0 - 2,5; молибден 0,9 - 1,1; титан 0,01 - 0,03; алюминий 0,015 - 0,05; азот 0,006 - 0,02; сера 0,003 - 0,015; кальций 0,01 - 0,05; железо - остальное, при выполнении соотношений: кальций/сера3;1,5 титан + алюминии2 - 10, 2 табл.азот примеси фосфора не более 0,04% и серы не более 0,04%.Механические свойства известкой ста- а ли: дв430 МПа; аэ,2230 МПа; д20%; ан при 20 С 40 Дж/см, 0 рЭти характеристики не обеспечивают достаточную прочность толстостенных сосудов, эксплуатируемых при температурах до 450 С, а также вязкости при 20 С и хладостойкости при -40 С.Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является сталь, содержащая, мас,%;УглеродМарганецКремнийХромМолибденНикельМедьАлюминий10 40 Олово До 0,01Сурьма До 0,006Мышьяк До 0,010Азот До О,015Кислород До 0,008 5Ванадий До 0,03Титан До 0,03Ниобий До 0,03Фосфор До 0 015Сера До 0,010Железо ОстальноеИзвестная сталь обладает высоким сопротивлением тепловой хрупкости при длительной эксплуатации.Однако при температурах 450 С она 15теряет прочностные свойства, что ограничивает ее промышленную ценность, Кроме того, работая при низких температурах, стальне обладает достаточной хладостойкостью. 20Целью изобретения является повышение предела текучести при температурах до450 С, ударной вязкости при температуре20 С, хладостойкости при температуре-40 С. /15Указанная цель достигается тем, чтосталь, содержащая углерод, марганец,кремний, хром, молибден, титан, алюминий,азот, серу, железо, дополнительно содер-жит кальций при следующем соотношении ЗОкомпонентов, мас.,ь:Углерод 0,10 - 0,15Марганец 0,30 - 0,60Кремний 0,17 - 0,40Хром 2,0-2,5 35Молибден 0,9 - 1,1Титан 0,01-0,03Алюминий 0,015 - 0,05Азот 0,006 - 0,02Сера 0,003 - 0,015Кальций 0,01 - 0,05Железо . Остальноепри выполнении соотношений кальций/ сера 3,1,5 титан + алюминийазотСодержание кальция ниже 0,01 мас,;не приводит к полном связыванию серы всульфиды кальция. В связи с этим в сталинаряду с сульфидами кальция будут присутствовать сульфиды марганца. Сульфидыкальция, являясь более тугоплавкими, чемсульфиды марганца, выделяются непосредственно в осях дендритов в виде частицокруглой формы, что повышает вязкость 55стали и предел текучести при температурахдо 450 С, Наличие наряду с сульфидамикальция сульфидов марганца вытянутойформы (при содержании Са .: 0,01 мас. ухудшает вязкость и изотропность стали.Кроме того, в стали, предназначенной дляизготовления сосудов гидроочистки и гидрокрекинга нефти с повышенным содержанием серы, присутствие сульфидовмарганца вытянутой формы нежелательно,так как водород, применяемый для очисткинефти от серы, концентрируется у заостренных краев этих включений и создает опасность растрескивания по границам разделавключения МпЯ-сталь, что ухудшает вязкость стали.Содержание кальция выше 0,05 мас.%может отрицательно сказываться на вязкость стали в связи с повышенной ее загрязненностью, В случае не выполнениясоотношения Са/Я3 в стали наряду ссульфидами кальция будет присутствоватьнежелательное количество сульфидов марганца, что ухудшит ее свойства.Нижний предел по титану в составе стали составляет 0,01 мас,0, при содержанииего ниже этого предела не сказывается наизмельчение зерна стали, а следовательно,на ее вязкость и хладостойкость. Содержание титана выше 0,03 мас.ь приводит кухудшению вязких свойств стали и хладостойкости.При содержании алюминия ниже 0,015мас4 не обеспечивается достаточное раскисление стали, а при содержании более0,05;, сталь вследствие повышенной загрязненности нитридами и оксидами алюминия имеет низкие характеристикивязкости и хладостойкости. Кроме того,между нитридообразующими элементами иазотом должно быть выдержано соотношение1,5 титан + алюминийПри значении этого соотношения менее2 в твердом растворе будет повышенноесодержание азота, что отрицательно сказывается на вязкости. При значении соотношения более 10 понижается вязкость сталии предел текучести при повышенных температурах, из-за повышенного остаточного содержания алюминий в стали, находящегосяв твердом растворе,Сталь опытных составов выплавляли восновных злектродуговых печах на чистыхшихтовых материалах, Слитки проковывалив кованные заготовки по типу раскатныхколец, которые обрабатывались механическим способом до получения обечаек с толщиной стенки 100 мм.Для получения требуемого комплексасвойств, сталь подвергают аустенизациипри 900 - 960 С, охлаждение со скоростью,превышающей критическую скорость, при1786175 Таблица Сталь Велииина отношения1 52+Ак 2,0 г,з 2,5 2,28 2,32 2,3 2,25 о,ообо, 01 з0,02а, 015О, 012о,оо 4о, агО, 007 г 3 4 5 б 7 Прото- тип 0,10 0,12 0,15 О,1 З 0,11 о,14 О,11 о, з о,Зо о, 7 0,46 о,35 о бо 0,40 0,35 о,гЕ 0,42 0,37о,40 о,36 0,45 0,20 0,)5 0,24 О,а О, 03 0,05 О,а о,озз о,оо о,оо 5 о, обЕ о, о,о1,05 0,02о,азо 5 о,о1,1 0,0251, О О, ОЗ1,02 0,01105 0,02 О. 003 о,ооэ а,о 15 а, ооз О,ООЕ О, ОО а, 0025 О, 011 О, 015 о,о 5 а, о О, 042 О, 045 о о 15 0,04 О З,О 3,3 з,з з,о 4, 4,8 2,0 б 1 Е 5,04,64, 75г,о6,81 О,а1,512,0 ОстальноеО 12 О 61 О 15 2,3 О, 0,01 0,016 о, оо) О, 015 Остальное Таблица 2 Г Свойства стали при 20 С Сталь Хладостойкость стали при -40 С1 СУ, Дж/сна Предел текучести ири 450 СОяе, ИПаКС/Зи/си 2 475 2345 25500 23480 234 Е 845 23451 21515 18451 23 74 тс74 7 З 75 7 з о ое 73 308 344 310 3064 302 23 125 боо 620 6 ЗЕ 61 о 615 6400 586 240 255 гбо 240 227 255 180 ) 171 370 375 Зея 365 370 384 Збо 375 348 2 3 5 6 8 Прототип которой происходит распад аустенита в диффузионной области, отпуску при 680 - 700 С с последующим охлаждением до 400 С со скоростью не менее 800 С/ч. Технологические отпуска для снятия остаточных напряжений после сварки проводятся при 620 - 650 С. При этом скорость охлаждения должна быть не менее 25 С/ч, Металл испытывали на кратковременный разрыв при температурах 20, 250 оС и ударный изгиб (на образцах с острым надрезом типа Шарпи) при температурах от 20 до -40 С.Химический состав опытных сталей и прототипа приведен в табл.1,Результаты испытаний механических свойств сталей, выплавленных в соответствии с табл,1, приведены в табл,2,Использование предлагаемой стали для изготовления толстостенных сосудов, эксплуатируемых в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, с температурой эксплуатации 450 С и работой в условиях Крайнего Севера при низких температурах повышает срок службы изделия в 1,5 раза. Содержание конпонентов, нас,к Формула изобретения Сталь, содержащая углерод, марганец,кремний, хром, молибден, титан, алюминий, азот, серу, железо, о т л и ч а ю щ а я с я тем, 5 что, с целью повышения предела текучестипри температурах до 450 С, ударной вязкости при температуре 20 С, хладостбйкости при температуре (-) 40 С, она дополнительно содержит кальций при следующем соот ношении компонентов, мас,ф:Углерод 0,10-0,15Кремний 0,17-0,40Марганец 0,30 - 0,60Хром 2,0-2,515 Молибден 0,9 - 1,1Титан 0,01 - 0,03Алюминий 0,015 - 0,05Азот 0,006 - 0,02Сера 0,003 - 0,01520 Кальций 0,01 - 0,05Железо Остальноепри выполнении соотношений: кальций/се.ра 3;1,5 титан + алюминий25азот еВелининат