сталь
Классы МПК: | C22C38/60 содержащие свинец, селен, теллур или сурьму или более 0,04% серы по массе |
Автор(ы): | Дуб В.С., Лобода А.С., Марков С.И., Онищенко А.К., Головин С.В., Болотов А.С., Тарлинский В.Д., Микулин Ю.И., Кумылганов А.С., Лобач В.П., Ибрагимов М.Ш., Ермаченков В.А., Лисин В.С., Скороходов В.Н., Настич В.П., Кукарцев В.М., Мизин В.Г., Захаров Д.В., Суханов В.В., Дуб А.В., Дурынин В.А. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Акционерная компания "Транснефть", Акционерное общество закрытого типа Научно-производственное объединение "Полиметалл" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-02-15 публикация патента:
10.11.1999 |
Изобретение относится к металлургии, в частности к сталям, которые могут быть использованы при изготовлении нефте- и газопроводов и других сварных конструкций, работающих при температурах от -100 до +450oС. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,03 - 0,11, марганец, 0,90 - 1,80, кремний 0,06 - 0,60, хром 0,005 - 0,30, никель 0,005 - 0,30, ванадий 0,02 - 0,12, ниобий 0,03 - 0,10, титан 0,010 - 0,40, алюминий 0,010 - 0,55, кальций 0,001 - 0,005, сера 0,0005 - 0,008, фосфор 0,0005 - 0,010, азот 0,001 - 0,012, медь 0,005 - 0,25, сурьма 0,0001 - 0,005, олово 0,0001 - 0,007, мышьяк 0,0001 - 0,008, железо - остальное, причем суммарное содержание фосфора, сурьмы, мышьяка и олова должно удовлетворять соотношению: 2P + Sn + Sb + As < 0,035. Техническим результатом изобретения является получение стали, обладающей высокой вязкостью при температуре до -100oС, стойкостью к охрупчиванию при температуре до +450oС, хорошей свариваемостью, в том числе в полевых условиях. Изделия из этой стали имеют высокую надежность в процессе эксплуатации. 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, ванадий, титан, ниобий, алюминий, никель, хром, азот, медь, серу, фосфор, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кальций, сурьму, олово и мышьяк при следующем соотношении компонентов, мас.%:Углерод - 0,03 - 0,11
Марганец - 0,90 - 1,80
Кремний - 0,06 - 0,60
Хром - 0,005 - 0,30
Никель - 0,005 - 0,30
Ванадий - 0,02 - 0,12
Ниобий - 0,03 - 0,10
Титан - 0,010 - 0,040
Алюминий - 0,010 - 0,055
Кальций - 0,001 - 0,005
Сера - 0,0005 - 0,008
Фосфор - 0,0005 - 0,010
Азот - 0,001 - 0,012
Медь - 0,005 - 0,25
Сурьма - 0,0001 - 0,005
Олово - 0,0001 - 0,007
Мышьяк - 0,0001 - 0,008
Железо - Остальное
причем суммарное содержание фосфора, сурьмы, мышьяка и олова должно удовлетворять соотношению
2P + Sn + Sb + As < 0,035.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к металлургии, в частности к сталям с высокой вязкостью при отрицательных температурах, хорошей свариваемостью, стойкостью к охрупчиванию и коррозии, теплостойкостью в области высоких температур, и может использоваться для изготовления нефте- и газопроводов, сварных конструкций, емкостей, работающих под давлением, различной техники и ее элементов при температуре от минус 100 до плюс 450oC. Известна сталь [1], содержащая, вес. %:Углерод - 0,05-0,15
Марганец - 1,2-2,0
Кремний - 0,15-0,60
Ванадий - 0,03-0,15
Ниобий - 0,005-0,10
Алюминий - 0,006-0,06
Азот - 0,002-0,015
Титан - 0,005-0,10
Хром - 0,01-0,30
Никель - 0,01-0,30
Медь - 0,01-0,30
РЗМ - 0,002-0,050
Сера - не более 0,01
Фосфор - не более 0,02
Железо - Остальное
Недостатками этой стали являются низкие значения ударной вязкости при температурах ниже -50oC, высокая степень охрупчивания в процессе медленного охлаждения при изготовлении изделия и его эксплуатации при температурах до +450oC. Кроме того, при содержании углерода выше 0,11% и марганца более 1,8% требуются специальные технологические мероприятия для достижения необходимой свариваемости. Задачей данного изобретения является улучшение вязкости при температурах до -100oC, стойкости к охрупчиванию в процессе изготовления и при эксплуатации до температуры +450oC, коррозионной стойкости, свариваемости, в том числе и в полевых условиях и, в конечном счете, повышение сопротивляемости зарождению и распространению трещин, надежности и долговечности изделий в процессе эксплуатации. Технический результат достигается тем, что сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, ванадий, титан, ниобий, алюминий, никель, хром, медь, суру, фосфор, азот, дополнительно содержит кальций, сурьму, олово и мышьяк при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Углерод - 0,03-0,11
Марганец - 0,90-1,80
Кремний - 0,06-0,60
Хром - 0,005-0,30
Никель - 0,005-0,30
Ванадий - 0,02-0,12
Ниобий - 0,03-0,10
Титан - 0,010-0,040
Алюминий - 0,010-0,055
Кальций - 0,001-0,005
Сера - 0,0005-0,008
Фосфор - 0,0005-0,010
Азот - 0,001-0,012
Медь - 0,005-0,25
Сурьма - 0,0001-0,005
Олово - 0,0001-0,007
Мышьяк - 0,0001-0,008
Наилучший результат достигается при соблюдении следующих условий. Суммарное содержание фосфора, сурьмы, мышьяка и олова должно удовлетворять соотношению:
2P + Sn + Sb + AS < 0,035,
где P, AS, Sn и Sb - содержание фосфора, олова, сурьмы и мышьяка в стали, в мас. %. Предложенный химический состав новой стали основан на следующих результатах исследований. Увеличение содержания углерода свыше 0,11% ухудшает пластичность, вязкость и свариваемость стали; уменьшение концентрации углерода ниже 0,03% не обеспечивает требуемых прочностных свойств стали. Увеличение содержания марганца, кремния, хрома свыше соответственно 1,8%, 0,60% и 0,30% снижает ударную вязкость и повышает температуру вязко-хрупкого перехода. Введение в состав стали этих элементов в количествах менее минимальных, указанных в составе, не обеспечивает нужного упрочнения металла. Повышение содержания титана, ниобия и ванадия выше верхних пределов снижает пластичность и вязкость основного металла и зоны термического влияния сварного соединения при отрицательных и высоких (до +480oC) температурах. При содержании в стали этих элементов меньше нижних пределов не обеспечивается необходимая прочность и пластичность при температурах до +450oC. Содержание в стали фосфора и серы в указанных пределах обеспечивает высокую хладостойкость и коррозионную стойкость стали. Положительная роль кальция в выбранном диапазоне концентраций обусловлена его благоприятным влиянием на морфологию сульфидов: глобулизация сульфидов обеспечивает повышение пластичности и вязкости стали. Указанные пределы содержания в стали мышьяка, олова и сурьмы позволяют устранить охрупчивание в процессе производства и эксплуатации конструкций при температурах до +450oC и уменьшить вероятность зарождения и распространения трещин. В таблице 1 приведен химический состав трех плавок стали, в таблице 2 - свойства этих же плавок. Представленные результаты свидетельствуют, что новая сталь заявленного состава обладает высокой вязкостью и практически не охрупчивается в результате охрупчивающих воздействий. В то же время, при сумме удвоенного содержания фосфора, олова, сурьмы и мышьяка более 0,035% существенно снижаются вязкость стали и стойкость ее к охрупчиванию. Источники информации:
1. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР N 863707, C 22 C 38/58, опубликованное 15.09.81.
Класс C22C38/60 содержащие свинец, селен, теллур или сурьму или более 0,04% серы по массе