[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2203343C2 - Two-phase stainless steel at high corrosion resistance in aggressive media - Google Patents

Two-phase stainless steel at high corrosion resistance in aggressive media Download PDF

Info

Publication number
RU2203343C2
RU2203343C2 RU2001108310A RU2001108310A RU2203343C2 RU 2203343 C2 RU2203343 C2 RU 2203343C2 RU 2001108310 A RU2001108310 A RU 2001108310A RU 2001108310 A RU2001108310 A RU 2001108310A RU 2203343 C2 RU2203343 C2 RU 2203343C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
sulfur
calcium
corrosion
cerium
Prior art date
Application number
RU2001108310A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001108310A (en
Inventor
Р.Н. Гришмановская
Г.Г. Зимин
Г.П. Карзов
Н.Л. Либова
В.Г. Марков
Ю.М. Трапезников
А.Г. Терещенко
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей"
Priority to RU2001108310A priority Critical patent/RU2203343C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2203343C2 publication Critical patent/RU2203343C2/en
Publication of RU2001108310A publication Critical patent/RU2001108310A/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy; making corrosion-resistant steels of austenitic ferrite class; shipbuilding; construction of chemicals tankers; oil producing and gas industries; chemical and power engineering. SUBSTANCE: steel may be used in structures working in aggressive media, in aqueous media in particular which contain chloride ions, sulfides and products of oil producing process, in acids of various concentration and in sea water. Temperature interval is from +50 to +350 C. Steel contains components at the following relationship, mas. %: carbon, 0.01-0.03; silicon, 0.3-0.8; manganese, 0.8-1.2; chromium, 24-26; nickel, 6.5-7.5; molybdenum, 3.5-4.5; nitrogen, 0.15-0.30; sulfur, 0.001-0.015; phosphorus, 0.001- 0.020; copper, 0.1-0.5; calcium, 0.01-0.023; cerium, 0.001-0.02; magnesium, 0.01-0.04; iron, the balance, provided calcium/sulfur ratio ≥1,5. is satisfied. Said steel possesses high resistance to pitting corrosion. EFFECT: enhanced strength and ductility of steel at hot deformation. 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии коррозионностойких сталей аустенитно-ферритного класса, содержащих в качестве основы железо с различным содержанием легирующих элементов, и может быть использовано в нефтехимическом, энергетическом машиностроении, в судостроительной, металлургической, и др. отраслях промышленности, в конструкциях, работающих длительное время в агрессивных средах, в частности в водных средах, содержащих хлор-ионы, сернистые соединения, продукты переработки нефти и газа, в кислотах различной концентрации, в морской воде. Температурный интервал использования от -50 до +350oС.The invention relates to metallurgy of corrosion-resistant steels of the austenitic-ferritic class, containing iron with a different content of alloying elements as a base, and can be used in petrochemical, power engineering, shipbuilding, metallurgy, and other industries, in structures that work for a long time in aggressive environments, in particular in aqueous media containing chlorine ions, sulfur compounds, oil and gas products, in acids of various concentrations, in marine ode. The temperature range of use from -50 to +350 o C.

Были проанализированы химические составы наиболее известных коррозионностойких аустенитно-ферритных сталей [1]. Из зарубежных сталей наиболее близкой по составу является сталь SAF 2507 [2], из отечественных - сталь О3Х24Н6АМ4 (ЗИ-130). Эти стали имеют высокое сопротивление питтингообразованию в растворах хлоридов. Однако они недостаточно технологичны при горячем деформировании вследствие неоптимального сочетания легирующих элементов, либо недостаточно используют возможности комплексного легирования для повышения сопротивления питтинговой и щелевой коррозии в водных средах с сернистыми соединениями и хлоридами. The chemical compositions of the most famous corrosion-resistant austenitic-ferritic steels were analyzed [1]. Of the foreign steels, the closest in composition is SAF 2507 steel [2], of domestic - steel O3X24N6AM4 (ZI-130). These steels have a high resistance to pitting in chloride solutions. However, they are not technologically advanced during hot deformation due to the suboptimal combination of alloying elements, or insufficiently use the capabilities of complex alloying to increase the resistance of pitting and crevice corrosion in aqueous media with sulfur compounds and chlorides.

Наиболее близкой к заявляемой композиции по составу является сталь (по патенту GB 2160221 А, С 22 С 38/06 от 18.12.1985 г. [3]) со следующим химическим составом, мас.%:
Углерод - ≤0,03
Кремний - 0,1-1,0
Марганец - 0,1-2,0
Фосфор - ≤0,03
Сера - ≤0,01
Никель - 3,0-8,0
Хром - 21,0-28,0
Молибден - 1,0-4,0
Азот - 0,08-0,25
Алюминий - ≤0,02
Железо - Остальное
Эта сталь не обладает требуемой стойкостью против питтинговой коррозии в широком диапазоне агрессивных сред и не обеспечивает необходимую технологичность при производстве труб на стадии металлургического передела. Деформирование на прокатных станах, а также прессование при 1100-1200oС требует от металла значения относительного удлинения не менее 60%. При меньшем относительном удлинении появляются трещины при прокатке. Кроме того, для емкостей и трубопроводов с морской водой необходимо повышать сопротивление локальной коррозии.
Closest to the claimed composition in composition is steel (according to patent GB 2160221 A, C 22 C 38/06 of 12/18/1985 [3]) with the following chemical composition, wt.%:
Carbon - ≤0.03
Silicon - 0.1-1.0
Manganese - 0.1-2.0
Phosphorus - ≤0.03
Sulfur - ≤0.01
Nickel - 3.0-8.0
Chrome - 21.0-28.0
Molybdenum - 1.0-4.0
Nitrogen - 0.08-0.25
Aluminum - ≤0.02
Iron - Else
This steel does not possess the required resistance against pitting corrosion in a wide range of aggressive environments and does not provide the necessary processability in the production of pipes at the stage of metallurgical redistribution. The deformation on rolling mills, as well as pressing at 1100-1200 o With requires from the metal the value of the relative elongation of at least 60%. With less elongation, cracks appear during rolling. In addition, for tanks and pipelines with sea water, it is necessary to increase the resistance to local corrosion.

Имеются сведения, что сопротивление аустенитно-ферритных сталей питтингообразованию в водных средствах с хлоридами зависит от загрязненности металла неметаллическими включениями, которые являются очагами зарождения коррозионных повреждений. Очистке стали от серы, фосфора, кислорода способствует раскисление стали кальцием, магнием, введение таких элементов как Y, Се, способных связывать S, Р, О2, очищать границы зерен от окислов и образовывать с ними мелкодисперсные соединения.There is evidence that the resistance of austenitic-ferritic steels to pitting in water with chlorides depends on the contamination of the metal with non-metallic inclusions, which are the centers of the onset of corrosion damage. The deoxidation of steel by sulfur, phosphorus, and oxygen is facilitated by the deoxidation of steel by calcium, magnesium, the introduction of elements such as Y, Ce, which can bind S, P, O 2 , clean grain boundaries from oxides and form finely dispersed compounds with them.

Целью изобретения является создание стали, обладающей повышенной прочностью, более высокой пластичностью при горячем деформировании и высоким сопротивлением питтинговой коррозии, что обеспечивает повышение эксплуатационной надежности и ресурса. The aim of the invention is the creation of steel with increased strength, higher ductility during hot deformation and high resistance to pitting corrosion, which improves operational reliability and resource.

Поставленная цель достигается тем, что сталь дополнительно содержит медь, кальций, магний, церий при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Углерод - 0,01-0,03
Кремний - 0,3-0,8
Марганец - 0,8-1,2
Хром - 24-26
Никель - 6,5-7,5
Молибден - 3,5-4,5
Азот - 0,15-0,30
Сера - 0,001-0,015
Фосфор - 0,1-0,5
Медь - 0,1-0,5
Кальций - 0,01-0,023
Церий - 0,001-0,02
Магний - 0,001-0,02
Железо - Остальное
при этом должно соблюдаться условие Ca/S ≥ 1,5.
This goal is achieved in that the steel additionally contains copper, calcium, magnesium, cerium in the following ratio of components, wt. %:
Carbon - 0.01-0.03
Silicon - 0.3-0.8
Manganese - 0.8-1.2
Chrome - 24-26
Nickel - 6.5-7.5
Molybdenum - 3.5-4.5
Nitrogen - 0.15-0.30
Sulfur - 0.001-0.015
Phosphorus - 0.1-0.5
Copper - 0.1-0.5
Calcium - 0.01-0.023
Cerium - 0.001-0.02
Magnesium - 0.001-0.02
Iron - Else
in this case, the condition Ca / S ≥ 1.5 must be observed.

Выбранное содержание компонентов обеспечивает получение аустенитно-ферритной структуры. The selected content of the components provides an austenitic-ferritic structure.

Введение меди, кальция, церия и магния в сталь по патенту GB 2160221 А повышает прочностные свойства, пластические свойства при температурах горячего деформирования (1100-1200oС) и коррозионные свойства (стойкость против питтингообразования).The introduction of copper, calcium, cerium and magnesium into steel according to patent GB 2160221 A increases the strength properties, plastic properties at hot deformation temperatures (1100-1200 o C) and corrosion properties (resistance to pitting).

Известно, что введение меди [4] в нержавеющую сталь повышает прочность и коррозионную стойкость в морской воде, во-первых, благодаря измельчению аустенитного зерна и во-вторых, благодаря уплотнению границ зерен при образовании мелких аустенитных зерен. Стали, используемые в контакте с морской водой, обычно легируются медью. It is known that the introduction of copper [4] in stainless steel increases the strength and corrosion resistance in sea water, firstly, due to the grinding of austenitic grains and secondly, due to the compaction of grain boundaries during the formation of small austenitic grains. Steels used in contact with seawater are usually alloyed with copper.

Магний вводили в сталь с целью снижения содержания кислорода в жидкой стали и перевода его в легкие всплывающие окислы, что приводит к снижению количества оксидов в стали. При этом повышается стойкость против питтингообразования. Magnesium was introduced into steel in order to reduce the oxygen content in liquid steel and convert it to light pop-up oxides, which leads to a decrease in the amount of oxides in steel. This increases the resistance against pitting.

Кальций взаимодействует с серой и таким образом нейтрализует вредное действие серы [5]. Отсутствие серы по границам зерен приводит к увеличению высокотемпературной пластичности при горячем деформировании. Выполнение соотношения Ca/S ≥ 1,5 [6] обеспечивает высокотемпературную пластичность более 60%, что гарантирует отсутствие трещин при ковке и прокатке. Calcium interacts with sulfur and thus neutralizes the harmful effect of sulfur [5]. The absence of sulfur at the grain boundaries leads to an increase in high-temperature ductility during hot deformation. The fulfillment of the ratio Ca / S ≥ 1.5 [6] provides high-temperature ductility of more than 60%, which guarantees the absence of cracks during forging and rolling.

Церий вводили с целью регулирования формы, уменьшения количества и размеров образующихся избыточных фаз, в частности для сфероидизации оксидов и сульфидов [7]. При сфероидизации существенно уменьшается количество оксидов и сульфидов. Это явление существенно повышает технологичность на стадии горячего металлургического передела. Стойкость против питтингообразования также увеличивается с уменьшением количества и размеров неметаллических включений, поэтому температура начала питтингообразования стали при введении церия возрастает. Cerium was introduced in order to regulate the shape, reduce the number and size of the formed excess phases, in particular for spheroidization of oxides and sulfides [7]. With spheroidization, the amount of oxides and sulfides is significantly reduced. This phenomenon significantly increases manufacturability at the stage of hot metallurgical redistribution. Resistance against pitting also increases with a decrease in the number and size of non-metallic inclusions, therefore, the temperature of the onset of pitting formation of steel with the introduction of cerium increases.

Полученный более высокий уровень механических, технологических и коррозионных свойств заявленной стали обеспечивается комплексным легированием композиции в указанном выше соотношении. The obtained higher level of mechanical, technological and corrosion properties of the claimed steel is ensured by complex alloying of the composition in the above ratio.

При введении меди, марганца, кальция, церия вне указанных пределов и при значениях отношения Ca/S < 1,5 снижается эффективность их положительного влияния на уровень прочности, горячей пластичности и сопротивления питтингообразованию. With the introduction of copper, manganese, calcium, cerium outside the specified limits and with values of the Ca / S ratio <1.5, the effectiveness of their positive effect on the level of strength, hot ductility, and pitting resistance decreases.

В ЦНИИ КМ "Прометей" в соответствии с планом научно-исследовательских работ проведен комплекс лабораторных работ по выплавке, пластической и термической обработке заявленной стали и стали-прототипа. Металл выплавлялся в 60-кг электропечах со специальным подбором шихты и с разливкой в слитки массой 17 кг. Полученный металл подвергался обработке давлением на прокатном оборудовании и термически обрабатывался. Химический состав исследованных материалов представлен в табл. 1. In TsNII KM "Prometey" in accordance with the plan of scientific research carried out a series of laboratory works for the smelting, plastic and heat treatment of the declared steel and steel prototype. The metal was smelted in 60 kg electric furnaces with a special selection of the charge and casting ingots weighing 17 kg. The resulting metal was subjected to pressure treatment on rolling equipment and was heat treated. The chemical composition of the investigated materials is presented in table. 1.

Исследованы прочностные свойства, коррозионная стойкость в водных агрессивных средах (определялась критическая температура начала питтингообразования в растворе 10% FеСl3•6Н2О), а также технологическая пластичность при высоких температурах (δ, % при 1100 и 1200oС). Результаты испытаний, приведенные в табл. 2, подтверждают преимущества предлагаемой стали по значениям прочности при комнатной температуре, относительного удлинения при ковочных температурах и по критической температуре начала питтингообразования в 10% FеСl3•6Н2O.The strength properties, corrosion resistance in aggressive aqueous media were investigated (the critical temperature of the onset of pitting formation in a solution of 10% FeCl 3 • 6H 2 O was determined), as well as the process plasticity at high temperatures (δ,% at 1100 and 1200 o С). The test results are given in table. 2, confirm the advantages of the proposed steel in terms of strength at room temperature, elongation at forging temperatures and critical temperature of the onset of pitting in 10% FeCl 3 • 6H 2 O.

Технико-экономический эффект от использования изобретения выразится в повышении эксплуатационной надежности и безопасности работы, а также в повышении ресурса изделий. The technical and economic effect of the use of the invention is expressed in increasing operational reliability and safety of work, as well as in increasing the resource of products.

Источники информации
1. Вороненко Б. И. Современные коррозионностойкие аустенитно-ферритные стали. МИТОМ, 10, 1997 г.
Sources of information
1. Voronenko B. I. Modern corrosion-resistant austenitic-ferritic steels. MITOM, 10, 1997

2. Sandvik SAF 2507. A high performance duplex stainless steel. S - 1875 - ENG, February, 1997. 2. Sandvik SAF 2507. A high performance duplex stainless steel. S - 1875 - ENG, February, 1997.

3. UK Patent Application GB 2160221A. 18.12.1985. 3. UK Patent Application GB 2160221A. 12/18/1985.

4. Патент 4985091, США 15.01.1997 г. 4. Patent 4985091, USA 01/15/1997

5. А.с.1694685, ЦНИИ ЧМ, СССР, 1989 г. 5. A.s. 1694685, Central Research Institute of the World Cup, USSR, 1989.

6. Патент 4664725, США, 1987 г. 6. Patent 4664725, USA, 1987.

7. А.с. 1710594, СССР, 1992 г. 7. A.S. 1710594, USSR, 1992

Claims (1)

Двухфазная нержавеющая сталь с высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, азот, серу, фосфор и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит медь, кальций, магний, церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,1 - 0,03
Кремний - 0,3 - 0,8
Марганец - 0,8 - 1,2
Хром - 24 - 26
Никель - 6,5 - 7,5
Молибден - 3,5 - 4,5
Азот - 0,15 - 0,30
Сера - 0,001 - 0,015
Фосфор - 0,001 - 0,020
Медь - 0,1 - 0,5
Кальций - 0,01 - 0,023
Церий - 0,001 - 0,02
Магний - 0,01 - 0,04
Железо - Остальное
при условии выполнения отношения кальций/сера ≥ 1,5.
Two-phase stainless steel with high corrosion resistance in aggressive environments, containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, nitrogen, sulfur, phosphorus and iron, characterized in that it additionally contains copper, calcium, magnesium, cerium in the following ratio of components , wt.%:
Carbon - 0.1 - 0.03
Silicon - 0.3 - 0.8
Manganese - 0.8 - 1.2
Chrome - 24 - 26
Nickel - 6.5 - 7.5
Molybdenum - 3.5 - 4.5
Nitrogen - 0.15 - 0.30
Sulfur - 0.001 - 0.015
Phosphorus - 0.001 - 0.020
Copper - 0.1 - 0.5
Calcium - 0.01 - 0.023
Cerium - 0.001 - 0.02
Magnesium - 0.01 - 0.04
Iron - Else
subject to a calcium / sulfur ratio of ≥ 1.5.
RU2001108310A 2001-03-27 2001-03-27 Two-phase stainless steel at high corrosion resistance in aggressive media RU2203343C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001108310A RU2203343C2 (en) 2001-03-27 2001-03-27 Two-phase stainless steel at high corrosion resistance in aggressive media

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001108310A RU2203343C2 (en) 2001-03-27 2001-03-27 Two-phase stainless steel at high corrosion resistance in aggressive media

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2203343C2 true RU2203343C2 (en) 2003-04-27
RU2001108310A RU2001108310A (en) 2003-05-20

Family

ID=20247729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001108310A RU2203343C2 (en) 2001-03-27 2001-03-27 Two-phase stainless steel at high corrosion resistance in aggressive media

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2203343C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696513C2 (en) * 2014-02-28 2019-08-02 Валлорек Солусойнш Тубуларес Ду Бразил С.А. Martensitic-ferritic stainless steel, manufactured product and methods of their application
RU2698235C1 (en) * 2016-09-02 2019-08-23 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Two-phase stainless steel and its manufacturing method
RU2700440C1 (en) * 2019-05-23 2019-09-17 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" Austenitic-ferritic stainless steel

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696513C2 (en) * 2014-02-28 2019-08-02 Валлорек Солусойнш Тубуларес Ду Бразил С.А. Martensitic-ferritic stainless steel, manufactured product and methods of their application
RU2698235C1 (en) * 2016-09-02 2019-08-23 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Two-phase stainless steel and its manufacturing method
RU2700440C1 (en) * 2019-05-23 2019-09-17 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" Austenitic-ferritic stainless steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2406780C2 (en) Stainless steel produced by duplex process
JPH05132741A (en) High strength duplex stainless steel excellent in corrosion resistance
JP3355510B2 (en) Austenitic alloys and their use
JP2005509751A (en) Super austenitic stainless steel
WO2013064746A1 (en) Duplex stainless steel
GB2075549A (en) Ferritic stainless steel having good corrosion resistance
Yadla et al. A review on corrosion of metals and protection
US5051233A (en) Stainless wrought and cast materials and welding additives for structural units exposed to hot, concentrated sulfuric acid
JP2021507984A (en) Duplex stainless steel and their use
JPH04214843A (en) Austenite stainless steel
RU2203343C2 (en) Two-phase stainless steel at high corrosion resistance in aggressive media
KR102379904B1 (en) Austenitic stainless steel and manufacturing method thereof
US6051081A (en) Austenitic-ferritic steel of the superduplex type applicable to the fabrication of seamless tubes
CN100473747C (en) Manufacturing method of high intensity stainless steel resisting spot corrosion
CN1187467C (en) Two-phase stainless steel
EP3744872A1 (en) Steel for mooring chain, and mooring chain
EP3744871A1 (en) Net for mooring chain, and mooring chain
US3459538A (en) Corrosion resistant low-alloy steel
EA036755B1 (en) High strength cryogenic austenitic corrosion resistant weldable construction steel and method of processing same
RU2180691C1 (en) Pipe for gas and oil product lines and method of its manufacture
GB2123437A (en) Dual phase stainless steel suitable for use in sour wells
JPH02115346A (en) Ferritic stainless steel having excellent corrosion resistance in high concentrated halide
JPH0541692B2 (en)
RU2700440C1 (en) Austenitic-ferritic stainless steel
RU2241061C2 (en) Steel for casing of hydrocracking reactor and other petrochemical equipment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090328