Сталь
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Республик
O ll И С А Н И Е < 765394
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 17.07.78 (2I ) 2644957/22-02 с присоединением заявки J% (23) Приоритет (51) М. Кд.
С 22 С 38/58
9куднрвтввнньй квинтет
СССР Io данаи нзебретеннй н нтнрытня
Опубликовано 23.09.80. Бюллетень М 35
Дата опубликования описания 23.09.80 (53) УДК 669.15-194 (088.8) В. Л. Мирочник, А. П. Окенко, Ю. И. Рубенчик, А. Г. Ламзин, В. Г. Дьяков, Ю. С. Медведев, Ю. А. Кашицкий и В. Н. Зикеев (72) Авторы изобретения (7I). Заявитель
Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт технологии
> химического и нефтяного аппаратостроения (l ф (54) СТАЛЬ
0,03 — 0,09
Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированным малоуглеродистым сталям, обладающим повышенной стойкостью 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 рес.%:
Углерод 0,03-0,075
Кремний 0,17 0,37
Марганец 0,8 — 1,45
Никель 1,1 — 2,5
Хром 0,03 — 0,7
Молибден 0,05 — 0,4 иберий 0,005 — 0,10 цирконий 0,01 — 0,2
Азот 0,015 — 0,028
Алюминий остаточный 0,01 — 0,05
Нитрид
Алюминий
Ванадий 0,01 — 0,18
Ниобий 0,01 — 0 045
Железо Остальное
Эта сталь имеет достаточную ударную вязкость и сопротивление, хруйкому разрушению при температуре минус 120 C (в поперечном по отношению к направлению проката направлении). Однако в найравлении толщины проката эти свойства резко снижаются, что объясняется расслоением по пластинчатым карбонитридам ниобия. Недостатком этой стали является также низкая стойкость в сероводородсодержащей среде.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является сталь (2), содержащая, вес.%, Углерод 0,02 — 0,15
Марганец 1,5 — 3,0
Кремний — 0,15-0,40
Никель 0,7-1,5
Хром 0,5-1,5
Ниобий 0,03 — 0,3
Азот 0,01 — 0,03
76539
15
25
35
Редкоземельные металлы 0,01 — 0,1
Алюминий 0,01 — 0,15
Цирконий 0,001 — 0,08
Молибден 0,01 — 0,25
Железо Остальное
Недостатком этой стали: является существенное снижение стойкости против расслаивания под давлением в среде, содержащей сероводород, и механических свойств: прочности, пластичности, хладостойкости, ударной вязкости в направлении толщины проката.
Целью изобретения является снижение анизотропии механических свойств и повышение стойкости против расслаивания в сероводородсодержащих средах.
Это достигается тем, что предлагаемая сталь дополнительно содержит ванадий, титан, кальций и медь при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Углерод 0,05 — 0,10
Кремний 0,15 — 0,35
Марганец 1,5-2,0
Никель 0,8-1,2
Хром 0,2-0,6
Азот 0,002 — 0,03
Редкоземельные металлы 0,005 — 0,03
Цирконий 0,001 — 0,04
Алюминий 0,01 — 0,М
Молибден 0,01 — 0,3
Ванадий 0,02 — 0,2
Титан 0,005 — 0,1
Кальций 0,001 — 0,08
Медь 0,2-0,5
Железо Остальное
Высокие прочностные показатели предлагаемой: стали обеспечиваются заданным составом за счет дисперсионного упрочнения металла мелкодисперсными карбонитридами ванадия и титана по фарме, близкими к глобулярной.
Плавки предлагаемой и известной стали выплавляют в 5-тонной дуговой электропечи. Металл всех плавок разливают в изложницы для слитка весом 4,20 т с применением экзотермических шлакообразующих брикетов, а за-. тем прокатывают на листы толщиной 70 и
12 мм.
Химический состав исследуемых сталей приведен s табл. 1.
Металл для механических испытаний берут о после нормализации при температуре 920 С.
4 4
Предел прочности и текучести, относительное удлинение и сужение определяют на стандартных образцах (тип III N 17к по ГОСТУ 149773), вырезанных поперек и по толщине прока та, Ударную вязкость определяют на стандартных 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 хорошо характеризуется пороговым напряжением при разрушении под действием постоянной растягивающей нагрузки в среде, стимулирующей процесс наводороживания.
Пороговое напряжение при разрушении в среде, содержащей сероводород, определяют на . цилиндрических образцах, вырезанных поперек и по толщине проката с диаметром рабочей части 3 мм, находившихся 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 разрушающее напряжение — время до разрушения, как напряжение при нагружении, ниже которого образец не разрушается. 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 превышают такие же показатели у известной стали: по пределу прочности в
2,7 — 2,9 раза, по пределу текучести в 1,7—
1,9 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 раза.
765394
Таблица 1
ПлавС Si Мп Сг 8i .N РЗМ Al Zr o V Ti à P
Nb Са Fe
1 0,05 0,17 1,6 0,20 0,84 0,003 0,006 0,02 0,010 0,0! 0,0230,050 0,001
2 0,07 0,27 1,8 0,42. 105 0,015 0,018 0,04 0,023 0,015 0,10 0,069 0,048 0,02 0,02 — 0,27
3 0,09 0,35 2,1 0,60 1,18 0,030 0,028 0,06 0,040 0,28 0,18 Р,090 0,080 0,02 0,02 — 0,48
Известная
0,09 0,31 1,9 0,9 1,13 0,0!9 0,04 0,04 р,05 0,1 — — — 0,012 0,01 0;12 — Остальное
Таблица 2
Предлагаемая
Попе50,0
22,0
6,6
73,0
70,0
30,0 рек
20,5
14,2
36,3
3,6
То же
6,8
26,0
2 70
34,6
37,5, 18,2
4,0
23,5
6,7
24,0
73,4
53,0
72,0
3 70
16,0
3,8
37,0
72,0 51,2
20,7
Извест19,8
6,5
54,0
28,0 .
42,0
12 ная
1,25
5,0
8,9
2,8
25,0 27,5
ПредлагаПо толшине 69 5 48 5
То же 74,0 550
73,0 53,2
0,02 0,02 — 0,2 Остальное
765394
0,002 — 0,03
Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, хром, азот, редкоземельнь:е метал 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, кальцийи медь при следующем соотношении компонентов, вес. о, Углерод 0,05 — 0,10
Кремний 0,15 — 0,35
Марганец 1,5 — 2,0
Никель 0,8 — 1,2
Хром 0,2 — 0,6
Составитель С. Деркачева
Техред P. Олиян Корректор Е; Папп
Редактор Е. Полионова
Тираж 694 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 6453/29
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
Азот
Редкоземельные металлы
Цирконий
Алюминий
Молибден
Ванадий
Титан
Кальций
Медь
Железо
0,005 — 0,03
0,001 — 0,04
S 0,01 — 0,06
0,01 — 0,3
0,02 — 0,2
0,005 — 0,1
0,001 — 0,08
1О 0,2-0,5
Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР N 541852, д, кл. С 22 С 38/50, 1975, 2. Авторское свидетельство СССР No 564362, кл. С 22 С 38/58, 1976.