Сталь

(57) Изобретиспользуемыми свариваемыботки газов сталям, я труб ерерае относится к изготовле становок для еакторов, ра т ающи ОСУД СТНЕНН 11 Й НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСВ 1(71) Металлургический го Красного Знаменив условиях контакта с сероводородсодержащими средами, Цель изобретения - повышение технологическихсвойств, коррозионной стойкости,плас-.тичности и ударной вязкости. Стальсодержит, мас.Е: С 0,15-0,25; 8 О,150,50; Ип 0,3-0,8; А 1 0,02-0,06; Са0,0005-0,012; Т. 0,005-0,05; К 0,0050,018; Си 0,05-0,27; Ре остальное.Свойства стали: 6, = 485-500 ИПа;=345 - 350 ИПа;= 31,5-32,57,;КСЧ 13,0-22,1 кг м/см; количествопоглощеннного водорода 3,37,1 см/100 г; относительная площадь, пораженная блистерингом, 18207; время до разрушения под нагрузкой 256 ИПа 140-320 ч; скорость роста субтрещин 0,2-3,0 мм/с; потерямассы 0,1-0,9 мм/год. Микроструктура сварного шва плотная, количестводефектов на 1 мпроката 3-5 шт.2 табл.,05 0,007 0,2 0,009 0,1510,007 0,27 0,015 0,00 0,003 Изобретение относится к металлургии, в частности к низколегированным сталям, используемым для изготовления труб и свариваемых установокдля переработки газа и реакторов,работающих в условиях контакта с сероводородсодержащим газонефтяным конденсатом, когда материал подвергается интенсивному коррозионному воздействию и ьнаводораживанию.Целью изобретения является улучшение технологической пластичности,повышение пластических свойств, ударной вязкости и коррозионной стойкости в сероводоросодержащих средах,Стали выплавляли в индукционнойаечи, Металл прокатывали в горячемсостоянии, вырезали заготовки толщиной 12 мм, которые затем подвергали нормализации при температуре 920 С,При проведении испытаний под технологической пластичностью стали понимали технологичность стали при разливке, горячей деФормации и сварке. Определяли стандартные механические свойства, количество поглощенного водорода, скорость общей коррозии,ударную вязкость, пораженность блистерингом, субкритическую скоростьроста трещины и время до разрушенияв сероводородсодержащей среде. Свариваемость оценивали по макрострукгуре сварного соединения.В табл. 1 приведены составы сталей; в табл. 2 - их свойства,1266894 1 б 1 Э Х оИ 1о хХЭ ОЕеоЕ э х хХд Рооэедндх хо о х 1 1 Р Э 1Х оыд х о ок М щоох о о,х ц х1266894 20 3Оценку стойкости металла .в сероводоросодержащих средах проводили при испытаниях в насыщенном растворе сероводорода по международной методике ВАСЕ ТИ-77 . 5Время до разрушения определяли по продолжительности испытаний образцов под нагрузкой 256 МПа,Субкритическую скорость роста трещин определяли по приросту ее длины 1 О на образце с предварительно нанесенной трещиной, находящемся под нагрузкой в вышеуказанном растворе.Относительную площадь, пораженную блистерингом, определяли с помощью 15 методов ультразвукового контроля образцов, выдержанных в вышеуказанном растворе в течение 96 ч. Количество поглощенного водородаопределяли по разнице между содержанием водорода в образцах до и послеиспытаний 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 30ганец, медь - основными легирующими элементами, кальций, азот, алюминий и титан - основными микролегирующими элементами и модификаторамн.Азот , образуя с входящими в составстали элементами нитридные и карбонитридные включения, обеспечивает измельчение исходного аустенитного зерна, Алюминий в сочетании с азотом идругими элементами - раскислителямии нитридообразующими элементами - регулирует фазовый состав и морфологиюнеметаллических включений, а такжераспределение азота между твердымраствором и нитридами.45Элементы, входящие в состав предлагаемой стали, формируют ее структуру в процессах кристаллизации,последующеГо охлаждения слитка, горячей прокатки и термической обработки 50и, находясь в сложной взаимосвязи,обеспечивают комплекс высоких еесвойств.При содержании углерода менееО, 5 И сталь не имеет достаточной проч ности, а при содержании углерода более 0,257 происходит снижение вязкости разрушения, ускоряется рост субкритических трещин, падает долговечность в наводороживающих средах, Кремний увеличивает прочность по механизму твердорастворенного упроч",нения и повышает коррозионную стойкость, При содержании кремния менее0,157 сталь не имеет достаточной прочности, а образующиеся на поверхности коррозионные пленки не обладают защитными свойствами; при содержаниях более 0,503 появляется хрупкость и происходит ухудшение стойкости в сероводородсодержащих средах, не компенсируемое повышением защит- . ных свойств пленки вследствие хрупкости матрицы,Марганец увеличивает прочность стали и, связывая серу, предохра" няет ее от красноломкости. В заданных пределах он увеличивает вязкость при отрицательных температурах. При содержании марганца менее 0,307 не достигается необходимый уровень прочностных свойств, при содержаниях более 0,803 ухудшается свариваемость, развивается ликвационная неоднородность и формируются строчечные 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 составанижний предел содержания меди 0,057. диктуется требованиями сплошности защитной пленки, верхний предел 0,277 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 Е недостаточно для предотвращения образования пластичных сульфидов простого состава и не обеспечивает требуемого повышения пластических и вязкостных свойств, технологичности, снижения чувствительности к блистерингу. При содержаниях более 0,0123 наблюдается ухудшение свойств, проявляющееся в низкой жидкотекучести металла, образовании крупных включений и зарождении в аг" рессивных средах питтинга и язвенной коррозии, понижении вязких свойств и долговечности при наводороживании,1266894 Составитель А,ОсманцевТехред А. Кравчук Корректор А,Обручар Редактор И.Рыбченко Тираж 567 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Заказ 5727/21 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгороц, ул.Проектная,4 ускоренном развитии блистеринга,ухудшении свариваемости.Содержания титана менее 0,0057недостаточно для достижения необходимого уровня прочности, пластичности и долговечности в наводораживающих средах. При содержании титанаболее 0,057. образуются крупные нитриды и сульфиды, ухудшаются пластические и вяэкостные свойства, увеличивается склонность к хрупкому разрушению при отрицательных температурахи в наводороживающих средах, появляется склонность к блистерингу, ухудшается технологичность при прокатке 15и сварке,Содержание алюминия менее 0,017, недостаточно для одновременного свя.зывания азота и кислорода и образования необходимого для измельчения 20зерна количества нитридов; содержаниеего более 0,067, ухудшает свойства врезультате образования крупных кислородных и нитридных включений ишпинделей, резко снижающих пластичность и вязкость стали и являющихсяцентрами развития блистеринга.Содержание азота менее 0,057. недостаточно .для достижения необходимыхпрочностных свойств, а более 0,0187. З 0нецелесообразно из-эа ухудшения технологичности при выплавке, разливкеи 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 известнойпредлагаемая сталь имеет более высокий комплекс технологических, корроэионных и механических свойств, чтопозволит уменьшить себестоимость изготавливаемых из нее иэделий 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 а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения ее технологической пластичности, повышения пластических свойств, ударной вязкости и корроэионной стойкости в сероводородсодержащих сре-. дах, она содержит компоненты в следующем соотношениимас.7.:Углерод 0,15-0,25Кремний 0,15-0,50Марганец 0,30-0,80Алюминий 0,02-0,06Кальций е 0,0005-0,012 Титан 0,005-0,05Азот 0,005-0,018 Медь 0,05-0,27Железо Остальное