RU2693718C2 - Дуплексная нержавеющая сталь для производства запорной и регулирующей арматуры - Google Patents
Дуплексная нержавеющая сталь для производства запорной и регулирующей арматуры 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)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Contacts (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к дуплексной нержавеющей стали, используемой для производства запорной и регулирующей арматуры коррозионно-активных газовых сред с высоким содержанием сероводорода. Сталь содержит компоненты 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. После электрошлакового переплава она имеет структуру, содержащую 50-60 об.% феррита, внутри ферритных зерен которого расположены нитриды и карбонитриды ниобия размером ≤300 нм. Обеспечивается повышение вязко-пластических характеристик стали в сочетании с повышенной коррозионной стойкостью и стойкостью к коррозионному растрескиванию в агрессивных газовых средах сероводорода. 2 табл., 2 ил.
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.
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.
(EA 009108, C22C 38/44; C22C 38/52; C22C 38/54, опубликовано 26.10.2007)
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.
(ЕР 2770076, C22C 38/00, С22С 38/58, опубликовано 27.08.2014)
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.
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.
(JPH 09209087, С22С 38/00; С22С 38/58, опубликовано 12.08.1997)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Именно при заявленном соотношении углерода и азота действует нитридное упрочнение, обеспечивающее повышенный комплекс механических свойств стали.
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.
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. %).
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.
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.
Заявленное содержание азота обеспечивает преимущественное связывание ниобия в стойкие нитриды и карбонитриды и одновременно исключает возможность образования в слитке электрошлакового переплава газовой пористости.
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.
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 
- фазы, концентрирующейся преимущественно в теле зерна и отвечающей за повышение прочности материала.
Изобретение можно проиллюстрировать следующим примером.
Дуплексная нержавеющая коррозионностойкая сталь для производства элементов запорной и регулирующей арматуры, устойчивая в среде сероводорода была получена по следующей технологической схеме:
- 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;
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;
- ковка слитка ЭШП с оптимизированной степенью укова и получением полуфабриката заготовки для изготовления элементов запорной арматуры;
- термическая обработка полуфабриката, включающая нагрев полуфабриката заготовки, выдержку его в интервале температур 1050-1070°С и последующую закалку в воду;
- механическая обработка деталей и изготовление образцов для испытаний.
Из представленных в таблице 1 данных механических испытаний следует, что дуплексная сталь по изобретению обладает повышенными вязкопластическими характеристиками, по сравнению с известной сталью.
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.
Фиг. 1. Микроструктура стали с содержанием феррита 57%.
Фиг.2. Нитриды и карбонитриды ниобия (светлые глобули) в ферритных зернах дуплексной стали, содержащей 57% феррита (темная фаза) и 43% аустенита (светлая фаза)
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).
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.
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).
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.
Claims (1)
- Дуплексная нержавеющая сталь для производства запорной и регулирующей арматуры, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, азот, медь, ниобий, церий и/или лантан, серу, фосфор, алюминий, кальций, иттрий и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты 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 после электрошлакового переплава она имеет структуру, содержащую 50-60 об. % феррита, внутри ферритных зерен которого расположены нитриды и карбонитриды ниобия размером ≤300 нм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121048A RU2693718C2 (ru) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | Дуплексная нержавеющая сталь для производства запорной и регулирующей арматуры |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121048A RU2693718C2 (ru) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | Дуплексная нержавеющая сталь для производства запорной и регулирующей арматуры |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017121048A RU2017121048A (ru) | 2018-12-18 |
| RU2017121048A3 RU2017121048A3 (ru) | 2019-04-17 |
| RU2693718C2 true RU2693718C2 (ru) | 2019-07-04 |
Family
ID=64746744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017121048A RU2693718C2 (ru) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | Дуплексная нержавеющая сталь для производства запорной и регулирующей арматуры |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2693718C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778709C2 (ru) * | 2020-09-04 | 2022-08-23 | Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Литейная коррозионно-стойкая свариваемая криогенная сталь и способ ее получения |
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 (ru) * | 2000-07-11 | 2002-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Коррозионно-стойкая сталь |
| 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/ru 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 (ru) * | 2000-07-11 | 2002-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Коррозионно-стойкая сталь |
| 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 (ru) * | 2020-09-04 | 2022-08-23 | Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Литейная коррозионно-стойкая свариваемая криогенная сталь и способ ее получения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017121048A3 (ru) | 2019-04-17 |
| RU2017121048A (ru) | 2018-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5072285B2 (ja) | 二相ステンレス鋼 | |
| JP4135691B2 (ja) | 窒化物系介在物形態制御鋼 | |
| 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 (ko) | 2상 스테인리스강 및 그 제조 방법 | |
| JP5366609B2 (ja) | 耐食性の良好な省合金二相ステンレス鋼材とその製造方法 | |
| WO2018001097A1 (zh) | 一种索氏体不锈钢 | |
| KR20130137705A (ko) | 내반복 산화 특성이 우수한 내열 오스테나이트계 스테인리스강 | |
| JP6189248B2 (ja) | プラスチック成形用金型鋼およびその製造方法 | |
| CN114561593A (zh) | 一种长寿命高强韧耐腐蚀水下采油树阀体用钢及其热处理方法和生产方法 | |
| CN114250421A (zh) | 焊后抗晶间腐蚀和点蚀性能优于316l的高氮奥氏体不锈钢及制造方法 | |
| JP5046398B2 (ja) | 高窒素マルテンサイト系ステンレス鋼 | |
| CA2868278C (en) | Cost-effective ferritic stainless steel | |
| JPH08170153A (ja) | 高耐食性２相ステンレス鋼 | |
| WO2017131077A1 (ja) | ばね鋼 | |
| JP5212581B1 (ja) | 高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 | |
| CN102676882B (zh) | 一种耐磨、耐高温、耐腐蚀、高硬度合金材料 | |
| US6165288A (en) | Highly corrosion and wear resistant chilled casting | |
| RU2693718C2 (ru) | Дуплексная нержавеющая сталь для производства запорной и регулирующей арматуры | |
| CN113106356A (zh) | 一种高强度马氏体沉淀硬化不锈钢及其制备方法 | |
| RU2584315C1 (ru) | Конструкционная криогенная аустенитная высокопрочная коррозионно-стойкая, в том числе в биоактивных средах, свариваемая сталь и способ ее обработки | |
| WO2019059095A1 (ja) | 鋼板およびその製造方法 | |
| WO2016063974A1 (ja) | 二相ステンレス鋼およびその製造方法 | |
| RU2337170C2 (ru) | Аустенитный чугун с шаровидным графитом | |
| CN112011747A (zh) | 一种高氮钢及其板坯连铸工艺 |