RU2180016C1 - Сталь для магистральных нефте- и газопроводов - Google Patents
Сталь для магистральных нефте- и газопроводов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2180016C1 RU2180016C1 RU2001112479A RU2001112479A RU2180016C1 RU 2180016 C1 RU2180016 C1 RU 2180016C1 RU 2001112479 A RU2001112479 A RU 2001112479A RU 2001112479 A RU2001112479 A RU 2001112479A RU 2180016 C1 RU2180016 C1 RU 2180016C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- phosphorus
- sulfur
- niobium
- nitrogen
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к низколегированным сталям, стойким против водородного растрескивания, используемым для изготовления сварных нефте- и газопроводных труб, пригодных к эксплуатации в условиях Крайнего Севера. Предложена сталь для магистральных нефте- и газопроводов, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод - 0,04 - 0,12; марганец - 0,7 - 1,7; кремний - 0,2 - 0,9; ванадий - 0,03 - 0,12; ниобий - 0,02 - 0,08; алюминий - 0,02 - 0,06; азот - 0,004 - 0,010; кальций - 0,001 - 0,02; хром - не более 0,3; никель - не более 0,3; медь - не более 0,3; титан - не более 0,03; сера - не более 0,008; фосфор - не более 0,015; молибден - 0,001-0,15; железо - остальное. Техническим результатом изобретения является получение стали с повышенной вязкостью, стойкой против водородного растрескивания и технологичной. 3 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, конкретно к низколегированным сталям, стойким против водородного растрескивания, используемым для изготовления сварных нефте- и газопроводов, пригодных к эксплуатации в условиях Крайнего Севера.
Низколегированная сталь для магистральных нефте- и газопроводов, работающих в условиях Крайнего Севера, должна сочетать высокую прочность, свариваемость, коррозионную стойкость и стойкость к водородному растрескиванию в агрессивных сульфидосодержащих средах (табл.1).
Известна низколегированная сталь для магистральных нефте- и газопроводов [1], имеющая следующий химический состав, мас.%:
Углерод - 0,20 - 0,40
Кремний - 0,10 - 0,40
Марганец - 0,50 - 1,2
Фосфор - ≤ 0,010
Сера - ≤ 0,003
Хром - 0,080 - 1,50
Молибден - 0,10 - 0,60
Титан - 0,005 - 0,03
Ниобий - 0,005 - 0,10
Алюминий - 0,01 - 0,06
Кальций - 0,001 - 0,005
Азот - 0,0010 - 0,0090
Железо - Остальное
Сталь известного состава имеет низкие вязкостные свойства при температурах испытания -60oС и недостаточную стойкость против водородного растрескивания.
Углерод - 0,20 - 0,40
Кремний - 0,10 - 0,40
Марганец - 0,50 - 1,2
Фосфор - ≤ 0,010
Сера - ≤ 0,003
Хром - 0,080 - 1,50
Молибден - 0,10 - 0,60
Титан - 0,005 - 0,03
Ниобий - 0,005 - 0,10
Алюминий - 0,01 - 0,06
Кальций - 0,001 - 0,005
Азот - 0,0010 - 0,0090
Железо - Остальное
Сталь известного состава имеет низкие вязкостные свойства при температурах испытания -60oС и недостаточную стойкость против водородного растрескивания.
Известна также низколегированная сталь [2] следующего химического состава, мас.%:
Углерод - 0,05 - 0,15
Марганец - 1,2 - 2,0
Кремний - 0,15 - 0,60
Ванадий - 0,03 - 0,15
Ниобий - 0,005 - 0,10
Алюминий - 0,006 - 0,06
Азот - 0,002 - 0,015
Титан - 0,005 - 0,10
Хром - 0,01 - 0,30
Никель - 0,01 - 0,30
Медь - 0,01 - 0,30
РЗМ - 0,002 - 0,050
Сера - ≤ 0,01
Фосфор - ≤ 0,02
Железо - Остальное
Данная сталь также характеризуется недостаточной вязкостью при отрицательных температурах и имеет низкую стойкость в средах, содержащих сульфидные соединения. Все это не позволяет использовать известную сталь для магистральных нефте- и газопроводов, работающих в условиях Крайнего Севера.
Углерод - 0,05 - 0,15
Марганец - 1,2 - 2,0
Кремний - 0,15 - 0,60
Ванадий - 0,03 - 0,15
Ниобий - 0,005 - 0,10
Алюминий - 0,006 - 0,06
Азот - 0,002 - 0,015
Титан - 0,005 - 0,10
Хром - 0,01 - 0,30
Никель - 0,01 - 0,30
Медь - 0,01 - 0,30
РЗМ - 0,002 - 0,050
Сера - ≤ 0,01
Фосфор - ≤ 0,02
Железо - Остальное
Данная сталь также характеризуется недостаточной вязкостью при отрицательных температурах и имеет низкую стойкость в средах, содержащих сульфидные соединения. Все это не позволяет использовать известную сталь для магистральных нефте- и газопроводов, работающих в условиях Крайнего Севера.
Наиболее близкой по своему химическому составу и свойствам к предлагаемой стали является сталь [3], принятая в качестве прототипа и содержащая, мас.%:
Углерод - 0,03 - 0,11
Марганец - 0,90 - 1,80
Кремний - 0,06 - 0,60
Хром - 0,005 - 0,30
Никель - 0,005 - 0,30
Ванадий - 0,02 - 0,12
Ниобий - 0,03 - 0,10
Титан - 0,010 - 0,040
Алюминий - 0,010 - 0,055
Кальций - 0,001 - 0,005
Сера - 0,0005 - 0,008
Фосфор - 0,0005 - 0,010
Азот - 0,001 - 0,012
Медь - 0,005 - 0,25
Сурьма - 0,0001 - 0,005
Олово - 0,0001 - 0,007
Мышьяк - 0,0001 - 0,008
Железо - Остальное
причем суммарное содержание фосфора Р, сурьмы Sb, мышьяка As и олова Sn должно удовлетворять соотношению: 2P+Sn+Sb+As<0,035.
Углерод - 0,03 - 0,11
Марганец - 0,90 - 1,80
Кремний - 0,06 - 0,60
Хром - 0,005 - 0,30
Никель - 0,005 - 0,30
Ванадий - 0,02 - 0,12
Ниобий - 0,03 - 0,10
Титан - 0,010 - 0,040
Алюминий - 0,010 - 0,055
Кальций - 0,001 - 0,005
Сера - 0,0005 - 0,008
Фосфор - 0,0005 - 0,010
Азот - 0,001 - 0,012
Медь - 0,005 - 0,25
Сурьма - 0,0001 - 0,005
Олово - 0,0001 - 0,007
Мышьяк - 0,0001 - 0,008
Железо - Остальное
причем суммарное содержание фосфора Р, сурьмы Sb, мышьяка As и олова Sn должно удовлетворять соотношению: 2P+Sn+Sb+As<0,035.
Недостатки стали известного состава состоят в том, что она характеризуется низкими вязкостными свойствами, в особенности при отрицательных температурах, недостаточной коррозионной стойкостью (не выдерживает испытаний на стойкость против водородного растрескивания). Сталь нетехнологична в производстве, так как требует проведения специальных мероприятий по удалению фосфора, введению сурьмы, олова и мышьяка в регламентированных количествах. Кроме того, сурьма, олово и мышьяк существенно ухудшают механические свойства стали, вследствие чего введение их в качестве легирующих элементов не представляется целесообразным.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении вязкостных свойств, стойкости против водородного растрескивания и технологичности производства стали.
Для решения поставленной технической задачи сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, ванадий, ниобий, алюминий, азот, кальций, хром, никель, медь, титан, серу, фосфор и железо, дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,04 - 0,12
Марганец - 0,7 - 1,7
Кремний - 0,2 - 0,9
Ванадий - 0,03 - 0,12
Ниобий - 0,02 - 0,08
Алюминий - 0,02 - 0,06
Азот - 0,004 - 0,010
Кальций - 0,001 - 0,020
Хром - ≤ 0,3
Никель - ≤ 0,3
Медь - ≤ 0,30
Титан - ≤ 0,03
Сера - ≤ 0,008
Фосфор - ≤ 0,015
Молибден - 0,001 - 0,15
Железо - Остальное
Углерод в стали предложенного состава определяет ее прочностные свойства. Снижение содержания углерода менее 0,04% приводит к падению прочности ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода сверх 0,12% ухудшает пластичность и вязкость стали.
Углерод - 0,04 - 0,12
Марганец - 0,7 - 1,7
Кремний - 0,2 - 0,9
Ванадий - 0,03 - 0,12
Ниобий - 0,02 - 0,08
Алюминий - 0,02 - 0,06
Азот - 0,004 - 0,010
Кальций - 0,001 - 0,020
Хром - ≤ 0,3
Никель - ≤ 0,3
Медь - ≤ 0,30
Титан - ≤ 0,03
Сера - ≤ 0,008
Фосфор - ≤ 0,015
Молибден - 0,001 - 0,15
Железо - Остальное
Углерод в стали предложенного состава определяет ее прочностные свойства. Снижение содержания углерода менее 0,04% приводит к падению прочности ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода сверх 0,12% ухудшает пластичность и вязкость стали.
Марганец введен для раскисления и повышения прочности стали, связывания примесной серы в сульфиды. При содержании марганца менее 0,7% снижается прочность стали и вязкость при отрицательных температурах. Повышение концентрации марганца сверх 1,7% приводит к образованию бейнитной структуры в середине по толщине проката, что снижает хладостойкость и ухудшает сопротивление против водородного растрескивания.
Кремний раскисляет и упрочняет сталь, повышает ее упругие свойства, упрочняет ферритную фазу. При содержании кремния менее 0,2% прочность стали недостаточна. Увеличение содержания кремния более 0,9% приводит к возрастанию количества силикатных неметаллических включений, охрупчивает сталь, ухудшает ее пластичность.
Ванадий и ниобий образуют с углеродом карбиды VC, NbC, а с азотом - нитриды VN, NbN. Мелкие нитриды и карбонитриды ванадия и ниобия располагаются по границам зерен и субзерен, тормозят движение дислокаций и тем самым упрочняют сталь. При содержании ванадия менее 0,03% и ниобия менее 0,02% их влияние недостаточно велико, свойства стали ниже допустимого уровня. Увеличение концентрации ванадия более 0,12% или ниобия более 0,08% вызывает дисперсионное твердение и приводит к охрупчиванию границ зерен. Это ухудшает свойства стали.
Алюминий является раскисляющим и модифицирующим элементом. При содержании алюминия менее 0,02% его воздействие проявляется слабо, сталь имеет низкие механические свойства. Увеличение содержания алюминия более 0,06% приводит к ухудшению свариваемости.
Азот является карбонитридообразующим элементом, упрочняющим сталь. Поэтому при снижении концентрации азота менее 0,004% прочностные свойства стали ниже допустимого уровня. Повышение концентрации азота сверх 0,010% приводит к снижению вязкостных свойств при отрицательных температурах, что недопустимо.
Кальций является модифицирующим элементом. Кроме того, он связывает серу в глобулярные сульфиды, повышая вязкостные свойства стали. При концентрации кальция менее 0,001% его действие проявляется слабо. Увеличение концентрации кальция более 0,02% увеличивает количество и размеры неметаллических включений, ухудшает стойкость против водородного растрескивания.
Хром, никель и медь способствуют повышению прочностных свойств, но при содержании каждого из этих элементов более 0,3% имеет место снижение ударной вязкости стали при отрицательных температурах.
Титан является сильным карбидообразующим элементом, упрочняющим сталь. Однако при сварке титан полностью выгорает, поэтому его количество в стали не должно превышать 0,03%.
Сера и фосфор являются вредными примесями, снижающими пластические и вязкостные свойства. При концентрации серы не более 0,008% и фосфора не более 0,015% их вредное действие проявляется слабо и не приводит к заметному снижению механических свойств стали. В то же время более глубокое удаление серы и фосфора удорожает сталь, делает ее производство нетехнологичным.
Молибден в количестве 0,001-0,15% обеспечивает повышение стойкости данной стали против водородного растрескивания, повышает вязкость при отрицательных температурах. При концентрации молибдена менее 0,001% сталь не выдерживает испытания на стойкость против водородного растрескивания и в горячекатаном состоянии полосы склонны к охрупчиванию. Увеличение концентрации молибдена сверх 0,15% не приводит к дальнейшему улучшению ее механических свойств, а лишь увеличивает затраты на легирующие материалы.
В таблице 2 приведены химические составы сталей с различным содержанием легирующих элементов и примесей, а в таблице 3 - свойства этих же сталей.
Как следует из табл. 2 и 3, сталь предложенного состава (составы 2-4) обладает более высокими вязкостными свойствами при отрицательных температурах, а также повышенной стойкостью против водородного растрескивания. За счет исключения необходимости проведения глубокой десульфурации и дефосфорации повышается технологичность ее производства.
В случаях запредельных значений концентрации легирующих элементов и примесей (составы 1 и 5), а также при использовании стали известного химического состава (состав 6), принятого в качестве прототипа, вязкостные свойства стали ухудшаются. Стали этих составов не выдерживают испытания на стойкость против водородного растрескивания и нетехнологичны в производстве.
Claims (1)
- Сталь для магистральных нефте- и газопроводов, содержащая углерод, марганец, кремний, ванадий, ниобий, алюминий, азот, кальций, хром, никель, медь, титан, серу, фосфор и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Углерод - 0,04-0,12
Марганец - 0,7-1,7
Кремний - 0,2-0,9
Ванадий - 0,03-0,12
Ниобий - 0,02-0,08
Алюминий - 0,02-0,06
Азот - 0,004-0,010
Кальций - 0,001-0,02
Хром - ≤ 0,3
Никель - ≤ 0,3
Медь - ≤ 0,3
Титан - ≤ 0,03
Сера - ≤ 0,008
Фосфор - ≤ 0,015
Молибден - 0,001-0,15
Железо - Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001112479A RU2180016C1 (ru) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | Сталь для магистральных нефте- и газопроводов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001112479A RU2180016C1 (ru) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | Сталь для магистральных нефте- и газопроводов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2180016C1 true RU2180016C1 (ru) | 2002-02-27 |
Family
ID=20249384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001112479A RU2180016C1 (ru) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | Сталь для магистральных нефте- и газопроводов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2180016C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100352962C (zh) * | 2004-06-30 | 2007-12-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 具有抗hic性能x80管线钢及其热轧板制造方法 |
RU2460822C1 (ru) * | 2011-06-20 | 2012-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Самарский инженерно-технический центр" | Азотсодержащая коррозионно-стойкая сталь для изготовления нефтегазопроводных труб |
RU2562734C1 (ru) * | 2014-05-12 | 2015-09-10 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Высокопрочная хладостойкая сталь |
RU2653748C1 (ru) * | 2017-06-01 | 2018-05-14 | Публичное акционерное общество "Северсталь" | Хладостойкая свариваемая сталь и изделие, выполненное из нее (варианты) |
-
2001
- 2001-05-14 RU RU2001112479A patent/RU2180016C1/ru active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100352962C (zh) * | 2004-06-30 | 2007-12-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 具有抗hic性能x80管线钢及其热轧板制造方法 |
RU2460822C1 (ru) * | 2011-06-20 | 2012-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Самарский инженерно-технический центр" | Азотсодержащая коррозионно-стойкая сталь для изготовления нефтегазопроводных труб |
RU2562734C1 (ru) * | 2014-05-12 | 2015-09-10 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Высокопрочная хладостойкая сталь |
RU2653748C1 (ru) * | 2017-06-01 | 2018-05-14 | Публичное акционерное общество "Северсталь" | Хладостойкая свариваемая сталь и изделие, выполненное из нее (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8007603B2 (en) | High-strength steel for seamless, weldable steel pipes | |
EP1194606B1 (en) | Heat resistant austenitic stainless steel | |
KR970702385A (ko) | 저항복비를 가지는 저온인성이 우수한 고강도 라인파이프강재(High Strength Line Pipe Steel having Low Yield Ratio and Excellent in Low Temperature Toughness) | |
WO1999041422A1 (fr) | Acier resistant a la corrosion et tuyau de puits de petrole resistant a la corrosion presentant une haute resistance a la corrosion par le dioxyde de carbone gazeux | |
CN111041358A (zh) | 双相铁素体奥氏体不锈钢 | |
WO1995027090A1 (fr) | Acier inoxydable a deux phases | |
AU2013241368A1 (en) | Process for producing welded joint, and welded joint | |
CA1238801A (en) | Austenitic stainless steel for low temperature service | |
JPH07195193A (ja) | 薄板高張力鋼用ソリッドワイヤ | |
RU2180016C1 (ru) | Сталь для магистральных нефте- и газопроводов | |
RU2420603C1 (ru) | Штрипсовая сталь и изделие, выполненное из нее | |
US4340424A (en) | Ferritic stainless steel having excellent machinability and local corrosion resistance | |
GB2160221A (en) | Two phase stainless steel having improved impact characteristic | |
RU2460822C1 (ru) | Азотсодержащая коррозионно-стойкая сталь для изготовления нефтегазопроводных труб | |
JPH0770700A (ja) | 高耐力高耐食性オーステナイト系ステンレス鋳鋼 | |
RU2335568C2 (ru) | Сталь низколегированная свариваемая | |
RU2746598C1 (ru) | Хладостойкая высокопрочная сталь | |
RU2179196C2 (ru) | Сталь | |
RU2701325C1 (ru) | Высокопрочная сталь и изделие, выполненное из нее | |
RU2414521C1 (ru) | Коррозионно-стойкая сталь для насосно-компрессорных и обсадных труб | |
JP3565155B2 (ja) | 高強度低合金耐熱鋼 | |
RU2141002C1 (ru) | Сталь | |
JP3412926B2 (ja) | 溶接性に優れた耐co2腐食性と耐硫化物応力割れ性マルテンサイト系ステンレス鋼 | |
JPH0633194A (ja) | 耐食性に優れた高強度油井管用鋼 | |
SU1749295A1 (ru) | Сталь |