RU2693718C2 - Duplex stainless steel for production of shutoff and control valves - Google Patents
Duplex stainless steel for production of shutoff and control valves Download PDFInfo
- Publication number
- RU2693718C2 RU2693718C2 RU2017121048A RU2017121048A RU2693718C2 RU 2693718 C2 RU2693718 C2 RU 2693718C2 RU 2017121048 A RU2017121048 A RU 2017121048A RU 2017121048 A RU2017121048 A RU 2017121048A RU 2693718 C2 RU2693718 C2 RU 2693718C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- niobium
- copper
- chromium
- nitrogen
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 229910001039 duplex stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 8
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 25
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 25
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 20
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 20
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 8
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 Calcium aluminates Chemical class 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N azanylidyneniobium Chemical compound [Nb]#N CFJRGWXELQQLSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Contacts (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и касается дуплексной нержавеющей стали для производства запорной и регулирующей арматуры коррозионно-активных газовых сред с высоким содержанием сероводорода.The invention relates to the field of metallurgy and relates to duplex stainless steel for the production of valves and regulating valves of corrosive gas environments with a high content of hydrogen sulfide.
Известна дуплексная нержавеющая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, азот, бор, серу, кобальт, вольфрам, медь, рутений, алюминий, кальций, железо и неизбежные примеси при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод ≤ 0,03, кремний ≤ 0,5, марганец ≤ 3,0, хром 24-30, никель 4,9-10, молибден 3,0-5,0, азот 0,28-0,5, бор ≤ 0,003, сера ≤ 0,01, кобальт ≤ 3,5, вольфрам ≤ 3,0, медь ≤ 2,0, рутений ≤ 0,3, алюминий ≤ 0,03, кальций ≤ 0,01, железо и неизбежные примеси остальное.Known duplex stainless steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, nitrogen, boron, sulfur, cobalt, tungsten, copper, ruthenium, aluminum, calcium, iron and inevitable impurities in the following ratio of components, wt. %: carbon ≤ 0.03, silicon ≤ 0.5, manganese ≤ 3.0, chromium 24-30, nickel 4.9-10, molybdenum 3.0-5.0, nitrogen 0.28-0.5, boron ≤ 0.003, sulfur ≤ 0.01, cobalt ≤ 3.5, tungsten ≤ 3.0, copper ≤ 2.0, ruthenium ≤ 0.3, aluminum ≤ 0.03, calcium ≤ 0.01, iron and inevitable impurities rest.
(EA 009108, C22C 38/44; C22C 38/52; C22C 38/54, опубликовано 26.10.2007)(EA 009108, C22C 38/44; C22C 38/52; C22C 38/54, published 10/26/2007)
Известна дуплексная нержавеющая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, азот, бор, серу, кобальт, вольфрам, медь, алюминий, кальций, фосфор, титан, церий и/или лантан, ванадий, ниобий, магний, олово и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод ≤ 0,03; кремний 0,005-1,0; марганец 0,1-7,0, хром 18,0-25,0; никель 0,5-5,0; молибден ≤ 1,5; азот 0,1-0,3; бор ≤ 0,005; сера ≤ 0,0001-0,001; кобальт ≤ 2,0; вольфрам ≤ 1,0; медь ≤ 2,0; алюминий ≤ 0,05; кальций 0,001-0,004; фосфор ≤ 0,05; титан 0,003-0,05; церий и/или лантан 0,005-0,05; ванадий 0,05-0,5; ниобий 0,01-0,15; магний ≤ 0,003; олово 0,01-0,2; железо остальное.Known duplex stainless steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, nitrogen, boron, sulfur, cobalt, tungsten, copper, aluminum, calcium, phosphorus, titanium, cerium and / or lanthanum, vanadium, niobium, magnesium, tin and iron in the following ratio of components, wt. %: carbon ≤ 0.03; silicon 0.005-1.0; manganese 0.1-7.0, chromium 18.0-25.0; nickel 0.5-5.0; molybdenum ≤ 1,5; nitrogen 0.1-0.3; boron ≤ 0,005; sulfur ≤ 0.0001-0.001; cobalt ≤ 2.0; tungsten ≤ 1.0; copper ≤ 2.0; aluminum ≤ 0.05; calcium 0.001-0.004; phosphorus ≤ 0.05; titanium 0.003-0.05; cerium and / or lanthanum 0.005-0.05; vanadium 0.05-0.5; niobium 0.01-0.15; magnesium ≤ 0.003; tin 0.01-0.2; iron else.
(ЕР 2770076, C22C 38/00, С22С 38/58, опубликовано 27.08.2014)(EP 2770076, C22C 38/00, C22C 38/58, published 08/27/2014)
Известные дуплексные стали обладают достаточно высокой коррозионной стойкостью в жидких хлоридсодержащих средах в комбинации с повышенными механическими свойствами и технологичностью. Однако, в газовых средах, содержащих сероводород до - 25 об. %, известные стали склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением, что ограничивает их применение для изготовления запорной и регулирующей арматуры.Known duplex steels have a sufficiently high corrosion resistance in liquid chloride-containing environments in combination with improved mechanical properties and processability. However, in gaseous media containing hydrogen sulphide up to –25 vol. %, known steel prone to stress corrosion cracking, which limits their use for the manufacture of valves and control valves.
Наиболее близкой по технической сущности является дуплексная нержавеющая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, вольфрам, азот, кобальт, медь, ниобий, церий и/или лантан и железо, при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод ≤0,12; кремний ≤1,0; марганец ≤2,0; хром 20,0-35,0; никель 3,0-12,0; молибден 0,5-10,0; вольфрам 2,0-8,0; азот 0,05-0,5; кобальт 0,01-2,0; медь 0,1-5,0; ниобий ≤0,2; церий/или лантан ≤0,2%; железо остальное.The closest in technical essence is duplex stainless steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, tungsten, nitrogen, cobalt, copper, niobium, cerium and / or lanthanum and iron, in the following ratio of components, wt. %: carbon ≤ 0.12; silicon ≤1,0; manganese ≤ 2.0; chromium 20.0-35.0; Nickel 3.0-12.0; molybdenum 0.5-10.0; tungsten 2.0-8.0; nitrogen 0.05-0.5; cobalt 0.01-2.0; copper 0.1-5.0; niobium ≤0.2; cerium / or lanthanum ≤ 0.2%; iron else.
(JPH 09209087, С22С 38/00; С22С 38/58, опубликовано 12.08.1997)(JPH 09209087, C22C 38/00; C22C 38/58, published 08/12/1997)
Известная сталь обладает высокой прочностью и коррозионной стойкостью в водных хлоридсодержащих средах в присутствии сероводорода. Однако, в газовых средах, содержащих сероводород до 25 об. %, известная сталь также склонна к коррозионному растрескиванию, что делает невозможным ее использование для производства запорной и регулирующей арматуры.Known steel has high strength and corrosion resistance in aqueous chloride-containing environments in the presence of hydrogen sulfide. However, in gaseous media containing hydrogen sulfide up to 25 vol. %, known steel is also prone to stress corrosion cracking, which makes it impossible to use it for the production of stop and control valves.
Задачей и техническим результатом изобретения является повышение вязко-пластических характеристик дуплексной стали в сочетании с повышенной коррозионной стойкостью и стойкостью к коррозионному растрескиванию в агрессивных газовых средах сероводорода и углекислого газа.The task and the technical result of the invention is to increase the visco-plastic characteristics of duplex steel in combination with increased corrosion resistance and resistance to stress corrosion cracking in aggressive gaseous environments of hydrogen sulfide and carbon dioxide.
Технический результат достигается тем, что дуплексная нержавеющая сталь для производства запорной и регулирующей арматуры содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, азот, медь, ниобий, церий и/или лантан, серу, фосфор, алюминий, кальций, иттрий и железо при следующем соотношении, мас. %: углерод 0,01-0,04, кремний 0,3-0,5, марганец 0,9-1,2, хром 22,5-24,0, никель 5,8-7,0, молибден 3,5-4,8, азот 0,16-0,25, медь 3,0-3,3, ниобий 0,27-0,37, церий и/или лантан 0,001-0,004, сера ≤0,004, фосфор ≤0,004, алюминий 0,01-0,02, кальций 0,001-0,004, иттрий ≤0,005%, железо остальное, при этом она имеет структуру содержащую 50-60 об. % феррита, и после электрошлакового переплава внутри ферритных зерен расположены нитриды и карбонитриды ниобия размером ≤300 нм.The technical result is achieved by the fact that duplex stainless steel for the production of stop and control valves contains carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, nitrogen, copper, niobium, cerium and / or lanthanum, sulfur, phosphorus, aluminum, calcium, yttrium and iron in the following ratio, wt. %: carbon 0.01-0.04, silicon 0.3-0.5, manganese 0.9-1.2, chromium 22.5-24.0, nickel 5.8-7.0, molybdenum 3, 5-4.8, nitrogen 0.16-0.25, copper 3.0-3.3, niobium 0.27-0.37, cerium and / or lanthanum 0.001-0.004, sulfur ≤0.004, phosphorus ≤0.004, aluminum 0.01-0.02, calcium 0.001-0.004, yttrium ≤0.005%, the rest is iron, while it has a structure containing 50-60 vol. % ferrite, and after electroslag remelting inside the ferritic grains are located nitrides and carbonitrides of niobium ≤300 nm.
Кальций и иттрий оптимизируют химический состав неметаллических включений. Алюминаты кальция сложного состава, являясь достаточно стойкими в средах, содержащих газообразный сероводород, снижают склонность стали к локальным формам коррозии.Calcium and yttrium optimize the chemical composition of non-metallic inclusions. Calcium aluminates of complex composition, being sufficiently resistant in environments containing gaseous hydrogen sulfide, reduce the tendency of steel to local forms of corrosion.
Иттрий при концентрациях менее 0,005 мас. % при электрошлаковом переплаве образует тугоплавкие кристаллические соединения, являющиеся вынужденными центрами кристаллизации. Кроме того, иттрий в диапазоне концентраций ≤0,005 мас. % измельчает дендритное зерно, что способствует повышению вязкопластических свойств дуплексной стали. Это положительно сказывается на результатах коррозионных испытаний под напряжением. При этом содержание фосфора должно быть ограничено 0,004 мас. %. Образующиеся в указанном диапазоне концентраций неметаллические включения не являются коллекторами для коррозионно-активных компонентов газовой среды.Yttrium at concentrations of less than 0.005 wt. % in electroslag remelting forms refractory crystalline compounds, which are forced crystallization centers. In addition, yttrium in a concentration range of ≤0,005 wt. % grinds the dendritic grain, which contributes to the improvement of the viscoplastic properties of duplex steel. This has a positive effect on the results of stress corrosion tests. The content of phosphorus should be limited to 0.004 wt. % The nonmetallic inclusions formed in the indicated concentration range are not collectors for corrosive components of the gaseous medium.
Содержание алюминия в стали 0,01-0,02 мас. % в сочетании с содержанием кальция 0,001-0,004 мас. % обеспечивает получение алюминатов, обладающих сферической формой и малыми размерами. При пониженной концентрации серы в металле ≤0,004 мас. % не отмечено образования сульфидных оболочек на поверхности алюминатов, которые повышают их температуру плавления.The aluminum content in steel is 0.01-0.02 wt. % in combination with calcium content of 0.001-0.004 wt. % provides aluminates with spherical shape and small size. At low concentrations of sulfur in the metal ≤0,004 wt. % not observed the formation of sulfide shells on the surface of aluminates, which increase their melting point.
Содержание углерода в стали 0,01-0,04 мас. % в сочетании с содержанием азота в пределах 0,16-0,22 мас. %, обеспечивает минимальные возможности формирования и как результат низкое содержание крупных карбидов типа Ме23С6, располагающихся, в основном, по границам зерен аустенита и феррита, вызывающих хрупкое разрушение при нагрузках.The carbon content in steel is 0.01-0.04 wt. % in combination with a nitrogen content in the range of 0.16-0.22 wt. %, provides minimal formation and as a result of the low content of large carbides of type Me 23 C 6 , located mainly on the grain boundaries of austenite and ferrite, causing brittle fracture under load.
Именно при заявленном соотношении углерода и азота действует нитридное упрочнение, обеспечивающее повышенный комплекс механических свойств стали.It is at the stated ratio of carbon and nitrogen that nitride hardening acts, providing an increased complex of mechanical properties of steel.
Марганец в концентрациях 0,9-1,2 мас. % не способен вызвать образование σ-фазы, которая активно ухудшает пластические свойства стали и снижает ее коррозионную стойкость.Manganese in concentrations of 0.9-1.2 wt. % not able to cause the formation of σ-phase, which actively degrades the plastic properties of steel and reduces its corrosion resistance.
Содержание кремния 0,3-0,5 мас. % обусловлено присутствием в стали по изобретению алюминия, кальция и редкоземельных металлов церия и/или лантана (0,001-0,004 мас. %).The silicon content of 0.3-0.5 wt. % due to the presence in the steel according to the invention of aluminum, calcium and rare earth metals, cerium and / or lanthanum (0.001-0.004 wt.%).
Никель в концентрациях 5,8-7,0 мас. % стабилизирует γ-область, а также повышает коррозионную стойкость стали, в частности, снижает склонность к транскристаллитному коррозионному растрескиванию.Nickel at concentrations of 5.8-7.0 wt. % stabilizes the γ-region, and also increases the corrosion resistance of steel, in particular, reduces the tendency to transcrystalline corrosion cracking.
Содержание хрома 22,5-24,0 мас. % в сочетании с оптимальным содержанием азота 0,16-0,22 мас. % позволяет предотвратить образование нежелательных крупных нитридов хрома типа Cr2N по границам зерен.The chromium content of 22.5-24.0 wt. % in combination with the optimal nitrogen content of 0.16-0.22 wt. % allows you to prevent the formation of undesirable large chromium nitrides of the type Cr 2 N along the grain boundaries.
Заявленное содержание азота обеспечивает преимущественное связывание ниобия в стойкие нитриды и карбонитриды и одновременно исключает возможность образования в слитке электрошлакового переплава газовой пористости.The claimed nitrogen content provides preferential bonding of niobium to resistant nitrides and carbonitrides and at the same time eliminates the possibility of the formation of gas porosity in the ingot of electroslag remelting.
Содержание молибдена 3,5-4,8 мас. % в сочетании с оптимальным содержания хрома способствует уменьшению количества сложных соединений избыточной фазы (интерметаллидов), обогащенных железом, хромом, никелем, молибденом и медью.The molybdenum content of 3.5-4.8 wt. % in combination with the optimal chromium content helps to reduce the number of complex compounds of the excess phase (intermetallic compounds) enriched with iron, chromium, nickel, molybdenum and copper.
Содержание меди 3,0-3,3 мас. % позволяет достигнуть максимума коррозионной стойкости к растрескиванию стали под напряжением. Являясь поверхностно-активным элементом, медь концентрируются на поверхности зерен, оказывает ингибирующее влияние на скорость реакций, протекающих на поверхности изделия, особенно, в зоне образования и развития трещины. Добавки меди ослабляют коррозионные процессы на поверхности стали, образуя поверхностный медьсодержащий слой, препятствуя проникновению коррозионно-активных компонентов газовой среды в металл. Кроме того, положительное влияние меди связано с образованием мелкодисперсной избыточной 
Изобретение можно проиллюстрировать следующим примером.The invention can be illustrated by the following example.
Дуплексная нержавеющая коррозионностойкая сталь для производства элементов запорной и регулирующей арматуры, устойчивая в среде сероводорода была получена по следующей технологической схеме:Duplex stainless corrosion-resistant steel for the production of valves and control valves, stable in the environment of hydrogen sulfide was obtained according to the following technological scheme:
- выплавка расходуемых электродов в открытой индукционной печи методом сплавления чистых шихтовых материалов с защитой металлической ванны от избыточного насыщения атмосферным азотом за счет подачи на ее поверхность аргона;- smelting of consumable electrodes in an open induction furnace by fusing pure charge materials with protection of the metal bath from excessive saturation with atmospheric nitrogen by supplying argon to its surface;
электрошлаковый переплав электродов с диффузионным раскислением шлаковой ванны алюминием в смеси с силикокальцием, при восстановлении иттрия в металл из предварительно введенного в шлак оксида иттрия;electroslag remelting of electrodes with diffusion deoxidation of a slag bath with aluminum mixed with silicocalcium, when yttrium is reduced to metal from yttrium oxide previously introduced into the slag;
- ковка слитка ЭШП с оптимизированной степенью укова и получением полуфабриката заготовки для изготовления элементов запорной арматуры;- forging an ESR ingot with an optimized degree of annealing and obtaining a semi-finished billet for the manufacture of valves;
- термическая обработка полуфабриката, включающая нагрев полуфабриката заготовки, выдержку его в интервале температур 1050-1070°С и последующую закалку в воду;- heat treatment of the semifinished product, including heating the semifinished product of the workpiece, holding it in the temperature range 1050-1070 ° C and subsequent quenching in water;
- механическая обработка деталей и изготовление образцов для испытаний.- mechanical processing of parts and production of samples for testing.
Из представленных в таблице 1 данных механических испытаний следует, что дуплексная сталь по изобретению обладает повышенными вязкопластическими характеристиками, по сравнению с известной сталью.From the data presented in Table 1 of the mechanical tests, it follows that the duplex steel according to the invention possesses enhanced viscoplastic characteristics, as compared with the known steel.
Исследования микроструктуры (фиг. 1 и 2) образцов дуплексной стали показали наличие в структуре частиц избыточной фазы (нитриды и карбонитриды ниобия), характеризующиеся размерами ≤ 300 нм и преимущественным расположением в теле ферритных зерен.Studies of the microstructure (Fig. 1 and 2) of duplex steel samples showed the presence of an excess phase in the structure of particles (niobium nitrides and carbonitrides) characterized by sizes ≤ 300 nm and preferential location of ferritic grains in the body.
Фиг. 1. Микроструктура стали с содержанием феррита 57%.FIG. 1. The microstructure of steel with a ferrite content of 57%.
Фиг.2. Нитриды и карбонитриды ниобия (светлые глобули) в ферритных зернах дуплексной стали, содержащей 57% феррита (темная фаза) и 43% аустенита (светлая фаза)2. Niobium nitride and carbonitride (light globules) in ferritic grains of duplex steel containing 57% ferrite (dark phase) and 43% austenite (light phase)
Из представленных на фиг.1 и 2 результатов следует, что сталь по изобретению обладает высоким комплексом прочностных, пластических и коррозионных свойств именно за счет формирования и стабилизации дуплексной структуры (рисунок 1) и расположения мелких частиц избыточной фазы (нитридов и карбонитридов ниобия) внутри ферритных зерен (рисунок 2).From the results presented in Figures 1 and 2, it follows that the steel according to the invention has a high complex of strength, plastic and corrosion properties precisely due to the formation and stabilization of the duplex structure (Figure 1) and the location of small particles of the excess phase (niobium nitrides and carbonitrides) inside the ferritic grains (Figure 2).
Испытания на коррозионное растрескивание под напряжением проводили в испытательном центре, в соответствии с требованиями стандарта NACE ТМ0177, по типу А: выдерживали образцы в растворе 5,0 масс. % NaCl и 0,5 масс. % СН3СООН, насыщенным H2S до 2530 ppm в течение 720 ч. с постоянно возрастающей нагрузкой на испытательной машине Н50КТ.Tests for stress corrosion cracking were carried out in the test center, in accordance with the requirements of the standard NACE TM0177, type A: the samples were kept in a solution of 5.0 mass. % NaCl and 0.5 wt. % CH 3 COOH saturated with H 2 S to 2530 ppm for 720 hours with a constantly increasing load on the H50KT testing machine.
В результате испытания, в течение 720 ч. образцы не имели трещин и разрушений. Оценка склонности дуплексной стали по изобретению к коррозионному растрескиванию под напряжением показала ее устойчивость в газовой среде, содержащей до 25 об. % сероводорода (таблица 2).As a result of the test, for 720 hours. The samples had no cracks or damage. An assessment of the tendency of duplex steel according to the invention for stress corrosion cracking has shown its stability in a gaseous medium containing up to 25 vol. % hydrogen sulfide (table 2).
Представленные данные показали, что дуплексная таль по изобретению обеспечивает достижение поставленного технического результата: повышение вязко-пластических характеристик дуплексной стали в сочетании с повышенной коррозионной стойкостью и стойкостью к коррозионному растрескиванию в агрессивных газовых средах сероводорода.The data presented showed that the duplex hoist according to the invention ensures the achievement of the technical result achieved: an increase in the visco-plastic characteristics of duplex steel in combination with enhanced corrosion resistance and resistance to stress corrosion cracking in aggressive hydrogen sulfide gas environments.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121048A RU2693718C2 (en) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | Duplex stainless steel for production of shutoff and control valves |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121048A RU2693718C2 (en) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | Duplex stainless steel for production of shutoff and control valves |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017121048A RU2017121048A (en) | 2018-12-18 |
| RU2017121048A3 RU2017121048A3 (en) | 2019-04-17 |
| RU2693718C2 true RU2693718C2 (en) | 2019-07-04 |
Family
ID=64746744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017121048A RU2693718C2 (en) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | Duplex stainless steel for production of shutoff and control valves |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2693718C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778709C2 (en) * | 2020-09-04 | 2022-08-23 | Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Casting corrosion-resistant welded cryogenic steel and its production method |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4141762A (en) * | 1976-05-15 | 1979-02-27 | Nippon Steel Corporation | Two-phase stainless steel |
| JPS54127823A (en) * | 1978-03-29 | 1979-10-04 | Nippon Steel Corp | Two phase stainless steel |
| US5849111A (en) * | 1994-04-05 | 1998-12-15 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Duplex stainless steel |
| RU2184793C2 (en) * | 2000-07-11 | 2002-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Corrosion-resisting steel |
| EP1495150B1 (en) * | 2002-03-25 | 2007-05-09 | Park, Yong Soo | High-grade duplex stainless steel with much suppressed formation of intermetallic phases and having an excellent corrosion resistance , embrittlement resistance, castability and hot workability |
| EP2003216A1 (en) * | 2006-03-31 | 2008-12-17 | Sumitomo Metal Industries Limited | Process for producing seamless two-phase stainless-steel pipe |
| EP1650320B1 (en) * | 2003-06-10 | 2011-03-16 | Sumitomo Metal Industries Limited | Method for producing steel for hydrogen gas environment |
| EP2684973A1 (en) * | 2011-03-09 | 2014-01-15 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation | Two-phase stainless steel exhibiting excellent corrosion resistance in weld |
| EP1715073B1 (en) * | 2004-01-29 | 2014-10-22 | JFE Steel Corporation | Austenitic-ferritic stainless steel |
| US9637813B2 (en) * | 2011-11-04 | 2017-05-02 | Outokumpu Oyj | Duplex stainless steel |
-
2017
- 2017-06-16 RU RU2017121048A patent/RU2693718C2/en active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4141762A (en) * | 1976-05-15 | 1979-02-27 | Nippon Steel Corporation | Two-phase stainless steel |
| JPS54127823A (en) * | 1978-03-29 | 1979-10-04 | Nippon Steel Corp | Two phase stainless steel |
| US5849111A (en) * | 1994-04-05 | 1998-12-15 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Duplex stainless steel |
| RU2184793C2 (en) * | 2000-07-11 | 2002-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Corrosion-resisting steel |
| EP1495150B1 (en) * | 2002-03-25 | 2007-05-09 | Park, Yong Soo | High-grade duplex stainless steel with much suppressed formation of intermetallic phases and having an excellent corrosion resistance , embrittlement resistance, castability and hot workability |
| EP1650320B1 (en) * | 2003-06-10 | 2011-03-16 | Sumitomo Metal Industries Limited | Method for producing steel for hydrogen gas environment |
| EP1715073B1 (en) * | 2004-01-29 | 2014-10-22 | JFE Steel Corporation | Austenitic-ferritic stainless steel |
| EP2003216A1 (en) * | 2006-03-31 | 2008-12-17 | Sumitomo Metal Industries Limited | Process for producing seamless two-phase stainless-steel pipe |
| EP2684973A1 (en) * | 2011-03-09 | 2014-01-15 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation | Two-phase stainless steel exhibiting excellent corrosion resistance in weld |
| US9637813B2 (en) * | 2011-11-04 | 2017-05-02 | Outokumpu Oyj | Duplex stainless steel |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778709C2 (en) * | 2020-09-04 | 2022-08-23 | Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Casting corrosion-resistant welded cryogenic steel and its production method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017121048A (en) | 2018-12-18 |
| RU2017121048A3 (en) | 2019-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5072285B2 (en) | Duplex stainless steel | |
| JP4135691B2 (en) | Nitride inclusion control steel | |
| AU2009310835B2 (en) | High strength stainless steel piping having outstanding resistance to sulphide stress cracking and resistance to high temperature carbon dioxide corrosion | |
| EP2881485B1 (en) | Abrasion resistant steel plate with high strength and high toughness, and process for preparing same | |
| KR102349888B1 (en) | Two-phase stainless steel and its manufacturing method | |
| JP5366609B2 (en) | Alloy-saving duplex stainless steel material with good corrosion resistance and its manufacturing method | |
| WO2018001097A1 (en) | Sorbite stainless steel | |
| KR20130137705A (en) | Heat-resistant austenitic stainless steel having excellent cyclic oxidation resistance | |
| CN114561593B (en) | Steel for long-life high-strength-toughness corrosion-resistant underwater Christmas tree valve body, heat treatment method and production method thereof | |
| JP2019052349A (en) | Nickel-based alloy | |
| JP2015206090A (en) | Die steel for plastic molding and manufacturing method therefor | |
| JP5046398B2 (en) | High nitrogen martensitic stainless steel | |
| CA2868278C (en) | Cost-effective ferritic stainless steel | |
| JPH08170153A (en) | Highly corrosion resistant two phase stainless steel | |
| WO2017131077A1 (en) | Spring steel | |
| JP5212581B1 (en) | Method for producing high Si austenitic stainless steel | |
| CN102676882B (en) | Alloy material with wear-resistance, heat-resistance, corrosion-resistance, high hardness | |
| US6165288A (en) | Highly corrosion and wear resistant chilled casting | |
| RU2693718C2 (en) | Duplex stainless steel for production of shutoff and control valves | |
| CN113106356A (en) | High-strength martensite precipitation hardening stainless steel and preparation method thereof | |
| RU2584315C1 (en) | Structural cryogenic austenite high-strength corrosion-resistant, including bioactive media, welded steel and method of processing | |
| WO2019059095A1 (en) | Steel plate and method for manufacturing same | |
| WO2018143837A1 (en) | High strength cryogenic austenitic corrosion resistant weldable construction steel and production method | |
| WO2016063974A1 (en) | Two-phase stainless steel and production method therefor | |
| RU2337170C2 (en) | Austenite iron with globular graphite |