RU2206632C2 - Двухслойная коррозионно-стойкая сталь - Google Patents
Двухслойная коррозионно-стойкая сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2206632C2 RU2206632C2 RU2001121204A RU2001121204A RU2206632C2 RU 2206632 C2 RU2206632 C2 RU 2206632C2 RU 2001121204 A RU2001121204 A RU 2001121204A RU 2001121204 A RU2001121204 A RU 2001121204A RU 2206632 C2 RU2206632 C2 RU 2206632C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- layer
- corrosion
- nickel
- silicon
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии сложнолегированных сталей, а именно к двухслойным коррозионно-стойким сталям, используемым в ядерной энергетике при изготовлении теплообменного оборудования. Техническим результатом изобретения является обеспечение коррозионной стойкости двухслойной стали в потоке жидкометаллического теплоносителя на основе свинца или сплава свинца и висмута, а также повышение прочности и стойкости против коррозионного растрескивания в пароводяной среде при 500oС. Предложена сталь, состоящая из основного и плакирующего слоев, причем основной слой, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден и железо, дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,005-0,04
Кремний - 2,20-2,80
Марганец - 0,50-1,00
Хром - 14,0-15,5
Никель - 10,5-12,5
Молибден - 0,8-1,2
Титан - 0,08-0,20
Железо - Остальное
а плакирующий слой, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, медь и железо, дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,005-0,03
Кремний - 0,05-0,35
Марганец - 1,30-1,17
Хром - 20,0-22,0
Никель - 31,5-33,0
Молибден - 3,0-4,0
Титан - 0,05-0,50
Медь - 0,01-0,15
Ниобий - 0,90-1,20
Железо - Остальное
при этом (Nb+2Ti)/C≥35 и толщина плакирующего слоя составляет 0,20-0,50 от общей толщины стали. 4 табл.
Углерод - 0,005-0,04
Кремний - 2,20-2,80
Марганец - 0,50-1,00
Хром - 14,0-15,5
Никель - 10,5-12,5
Молибден - 0,8-1,2
Титан - 0,08-0,20
Железо - Остальное
а плакирующий слой, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, медь и железо, дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,005-0,03
Кремний - 0,05-0,35
Марганец - 1,30-1,17
Хром - 20,0-22,0
Никель - 31,5-33,0
Молибден - 3,0-4,0
Титан - 0,05-0,50
Медь - 0,01-0,15
Ниобий - 0,90-1,20
Железо - Остальное
при этом (Nb+2Ti)/C≥35 и толщина плакирующего слоя составляет 0,20-0,50 от общей толщины стали. 4 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии легированных сталей, а именно к двухслойным коррозионно-стойким сталям, используемым в ядерной энергетике, в частности, для изготовления теплообменного оборудования. Одной из областей использования этой стали является изготовление парогенераторных труб, работающих при температуре 500oС в контакте с жидкометаллическим теплоносителем на основе свинца.
Известны применяемые в настоящее время для изготовления парогенераторных труб стали марок 10Х2М1, 05X12H2M, 15Х1СМФБ, 03Х11Н3С2М и др.
Основным их недостатком является низкая коррозионная стойкость при температуре 500oС в среде вода-пар при тепловых потоках 1000 кВт/м2.
Использование высоконикелевых сталей типа 03Х21H32М3Б показало их удовлетворительную стойкость в среде вода-пар при 500oС, но совершенно неудовлетворительную коррозионную стойкость в контакте с жидкометаллическим теплоносителем на основе свинца при 500oС. Выходом из этого положения является использование биметаллических труб, обеспечивающих коррозионную стойкость одновременно при работе в контакте как с жидкометаллическим теплоносителем на основе свинца, так и в пароводяной среде при температуре 500oС и тепловых потоках 1000 кВт/м2.
Известны применяемые в настоящее время двухслойные стали, поставляемые по ГОСТ 10885-85, с основным слоем из углеродистой или низколегированной стали и с защитным слоем из коррозионно-стойких сталей или сплавов. По этому стандарту поставляются листы из двухслойной стали толщиной от 4 до 160 мм при соотношении толщин плакирующего и основного слоев в пределах 0,07-0,37 и по ГОСТ 22786-77 "Трубы биметаллические".
Основным недостатком указанных двухслойных сталей является их низкая коррозийная стойкость при работе во внутриреакторном теплообменном оборудовании в контакте с жидкометаллическими теплоносителями на основе свинца при высокой температуре.
Наиболее близкой по составу ингредиентов является двухслойная сталь 10Х2М1+06ХН28МДТ по ГОСТ 10885-85. Основной слой этой стали содержит элементы при следующем соотношении, мас.%:
Углерод - 0,08-0,12
Кремний - 0,17-0,37
Марганец - 0,30-0,60
Хром - 2,0-2,5
Никель - ≤0,5
Молибден - 0,70-1,10
Железо - Остальное
а плакирующий слой содержит элементы при следующем соотношении, мас.%:
Углерод - ≤0,06
Кремний - ≤0,8
Марганец - ≤0,8
Хром - 22,0-25,0
Никель - 26,0-29,0
Молибден - 2,50-3,00
Титан - 0,5-0,9
Медь - 2,5-3,0
Сера - ≤0,020
Железо - Остальное
Указанная двухслойная сталь обладает высокими механическими и коррозионными свойствами при работе в особоагрессивных химических средах типа растворов неорганических кислот при температурах от комнатной до температуры кипения.
Углерод - 0,08-0,12
Кремний - 0,17-0,37
Марганец - 0,30-0,60
Хром - 2,0-2,5
Никель - ≤0,5
Молибден - 0,70-1,10
Железо - Остальное
а плакирующий слой содержит элементы при следующем соотношении, мас.%:
Углерод - ≤0,06
Кремний - ≤0,8
Марганец - ≤0,8
Хром - 22,0-25,0
Никель - 26,0-29,0
Молибден - 2,50-3,00
Титан - 0,5-0,9
Медь - 2,5-3,0
Сера - ≤0,020
Железо - Остальное
Указанная двухслойная сталь обладает высокими механическими и коррозионными свойствами при работе в особоагрессивных химических средах типа растворов неорганических кислот при температурах от комнатной до температуры кипения.
Однако известная двухслойная сталь имеет низкую коррозионную стойкость в потоке свинцового теплоносителя при температуре 500oС, а также недостаточную длительную прочность и стойкость против хлоридного коррозионного растрескивания при 500oС в воде и паре высоких параметров.
Техническим результатом изобретения является обеспечение коррозионной стойкости двухслойной стали в потоке жидкометаллического теплоносителя свинца или сплава свинца и висмута, а также повышение длительной прочности и стойкости против коррозионного растрескивания при температуре 500oС в пароводяной среде.
Технический результат достигается за счет того, что для основного слоя, работающего в потоке жидкометаллического теплоносителя свинца или сплава свинца и висмута, предложена сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден и железо, дополнительно легированная титаном при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,005-0,04
Кремний - 2,2-2,8
Марганец - 0,5-1,0
Хром - 14,0-15,5
Никель - 10,5-12,5
Молибден - 0,8-1,2
Титан - 0,08-0,20
Железо - Остальное
Введение регламентированного количества титана и снижение содержания углерода способствует стабильности механических свойств стали при тепловых выдержках при температурах до 500oС за счет уменьшения выделения карбидов хрома типа Ме23С6. Легирование стали основного слоя кремнием в количестве более 2% позволяет обеспечить коррозионную стойкость в потоке свинцового теплоносителя с контролируемым содержанием кислорода благодаря образованию защитных оксидных пленок, в том числе оксидов кремния, стойких в потоке теплоносителя.
Углерод - 0,005-0,04
Кремний - 2,2-2,8
Марганец - 0,5-1,0
Хром - 14,0-15,5
Никель - 10,5-12,5
Молибден - 0,8-1,2
Титан - 0,08-0,20
Железо - Остальное
Введение регламентированного количества титана и снижение содержания углерода способствует стабильности механических свойств стали при тепловых выдержках при температурах до 500oС за счет уменьшения выделения карбидов хрома типа Ме23С6. Легирование стали основного слоя кремнием в количестве более 2% позволяет обеспечить коррозионную стойкость в потоке свинцового теплоносителя с контролируемым содержанием кислорода благодаря образованию защитных оксидных пленок, в том числе оксидов кремния, стойких в потоке теплоносителя.
Увеличение содержания никеля и хрома обеспечивает аустенитную структуру металлу основного слоя, что способствует повышению длительной прочности и коррозионной стойкости стали в теплоносителе.
Для обеспечения коррозионной стойкости в пароводяной среде стали плакирующего слоя, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, медь и железо, в нее дополнительно введен ниобий при следующем соотношении элементов, мас.%:
Углерод - 0,005-0,03
Кремний - 0,05-0,35
Марганец - 1,30-1,70
Хром - 20,0-22,0
Никель - 31,5-33,0
Титан - 0,05-0,5
Медь - 0,01-0,15
Молибден - 3,0-4,0
Ниобий - 0,9-1,2
Железо - Остальное
при этом отношение суммарного содержания ниобия и двухкратного количества титана к содержанию углерода должно быть больше или равно 35(Nb+2Ti)/С≥35.
Углерод - 0,005-0,03
Кремний - 0,05-0,35
Марганец - 1,30-1,70
Хром - 20,0-22,0
Никель - 31,5-33,0
Титан - 0,05-0,5
Медь - 0,01-0,15
Молибден - 3,0-4,0
Ниобий - 0,9-1,2
Железо - Остальное
при этом отношение суммарного содержания ниобия и двухкратного количества титана к содержанию углерода должно быть больше или равно 35(Nb+2Ti)/С≥35.
Дополнительное введение ниобия, регламентированного количества титана и обеспечение соотношения элементов (Nb+2Ti)/С≥35 обеспечивает стойкость стали к межкристаллитной коррозии в воде и паре высоких параметров.
Легирование стали плакирующего слоя ниобием, который не выгорает при сварке, обеспечивает стойкость к межкристаллитной коррозии плакирующего слоя и сварных соединений тонкостенных труб теплообменного оборудования АЭС.
Повышение содержания никеля в стали увеличивает ее стойкость к хлоридному коррозионному растрескиванию, что важно в условиях накопления хлоридов в зоне испарения теплообменников.
Снижение содержания меди вызвано необходимостью повышения стойкости плакирующего слоя к питтинговой коррозии. Легирование медью уменьшает скорость общей коррозии в кислых средах (растворах кислот). Однако наличие высокой концентрации меди в высоконикелевых аустенитных сталях уменьшает их стойкость к питтинговой коррозии в нейтральных хлоридных средах, характерных для теплообменного оборудования.
Снижение содержания кремния в стали, а также увеличение содержания марганца и молибдена обусловлено необходимостью улучшения технологичности высоконикелевой стали, повышая ее стойкость против образования горячих трещин при сварке. Появление горячих трещин вызвано образованием легкоплавких эвтектик, преимущественно соединений кремния. Снижение содержания кремния, а также повышение содержания марганца и молибдена подавляет образование эвтектик.
Толщина плакирующего слоя 0,20-0,50 от общей толщины стенки обеспечивает прочностные и коррозионные свойства биметаллических труб.
Авторами выплавлены в открытой индукционной печи по три 100-килограммовых слитка заявляемых марок стали и по одному такому же слитку известных марок стали.
Далее слитки были прокованы на заготовки. Из заявляемых марок стали были изготовлены составные трубные заготовки из основной и плакирующей марок стали, а затем прокатаны методом горячей и холодной деформации на биметаллические трубы с наружным диаметром 16 мм и толщиной стенки 3,0 мм, при этом толщина плакирующего слоя составляла от 10 до 50% общей толщины стенки биметаллической трубы. А из известных марок стали были изготовлены монометаллические трубы.
Испытание моделей парогенераторных труб проводили на стенде при тепловом потоке на трубах 1500 кВт/м2 в течение 2000 ч. Состояние плакирующего слоя оценивали путем визуального осмотра и металлографического анализа.
Сопротивляемость межкристаллитной коррозии определяли на образцах из высоконикелевой стали в состоянии после длительного старения при температуре 550oС по методике ГОСТ 6034-84, метод AM.
Испытания на длительную прочность и коррозию в воде и паре высоких параметров проводились на образцах из стали плакирующего слоя, термообработанных по режиму: аустенизация при 1050oС с последующим охлаждением на воздухе.
Испытания на длительную прочность проводили на установке АИМА-5-2 при температуре 500oС.
Испытания на коррозионное растрескивание (КР) проводили в насыщенном водяном паре над водой, содержащей 1 г/л хлор-ионов при температуре 350oС и напряжении, равном 1,2•σ0,2.
Стендовые коррозионные испытания металла основного слоя проводили в потоке жидкого свинца при температуре 500oС и содержании кислорода в теплоносителе 5•10-6%.
Стендовые коррозионные испытания металла основного слоя проводили в потоке жидкого свинца при температуре 500oС и содержании кислорода в теплоносителе 5•10-6%.
Результаты испытаний представлены в табл. 4.
Химический состав заявляемой и известной марок стали для основного и плакирующего слоев приведены в табл. 1 и 3 соответственно, результаты испытаний этих слоев - в табл. 2 и 4 соответственно.
Как видно из табл. 2, результаты испытаний подтверждают, что заявляемая марка стали превосходит известную по длительной прочности и коррозионной стойкости в потоке жидкого свинца при 500oС.
Как видно из табл. 4, результаты испытаний подтверждают, что заявляемая марка стали превосходит известную по длительной прочности и коррозионной стойкости в условиях эксплуатации теплообменного оборудования АЭУ с жидкометаллическим носителем на основе свинца.
Ожидаемый технико-экономический эффект от использования предлагаемой двухслойной стали выразится в увеличении срока службы и надежности биметаллических труб парогенератора и пароперегревателя атомных энергетических установок за счет повышения коррозионной стойкости, длительной прочности и стойкости против коррозионного растрескивания при работе их в контакте одновременно как с пароводяной средой, так и с жидкометаллическим теплоносителем на основе свинца или сплава свинца и висмута при температуре 500oС.
Claims (1)
- Двухслойная коррозионно-стойкая сталь, состоящая из основного и плакирующего слоев, отличающаяся тем, что основной слой стали, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден и железо, дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,005-0,04
Кремний - 2,20-2,80
Марганец - 0,50-1,00
Хром - 14,0-15,5
Никель - 10,5-12,5
Молибден - 0,8-1,2
Титан - 0,08-0,20
Железо - Остальное
а плакирующий слой стали, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, медь и железо, дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,005-0,03
Кремний - 0,05-0,35
Марганец - 1,30-1,70
Хром - 20,0-22,0
Никель - 31,5-33,0
Молибден - 3,0-4,0
Титан - 0,05-0,50
Медь - 0,01-0,15
Ниобий - 0,90-1,20
Железо - Остальное
при этом (Nb+2Ti)/C≥35 и толщина плакирующего слоя составляет 0,20-0,50 от общей толщины двухслойной стали.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001121204A RU2206632C2 (ru) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | Двухслойная коррозионно-стойкая сталь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001121204A RU2206632C2 (ru) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | Двухслойная коррозионно-стойкая сталь |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2206632C2 true RU2206632C2 (ru) | 2003-06-20 |
RU2001121204A RU2001121204A (ru) | 2003-07-20 |
Family
ID=29210132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001121204A RU2206632C2 (ru) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | Двухслойная коррозионно-стойкая сталь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2206632C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487959C2 (ru) * | 2011-10-03 | 2013-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Двухслойный стальной прокат |
RU2678045C1 (ru) * | 2018-01-10 | 2019-01-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") | Способ получения керамоматричного покрытия на стали, работающего в высокотемпературных агрессивных средах |
-
2001
- 2001-07-27 RU RU2001121204A patent/RU2206632C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТ 10885-85. Двухслойные коррозионные листовые стали. - М.: Госстандарт, 1985, с. 4-5. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487959C2 (ru) * | 2011-10-03 | 2013-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Двухслойный стальной прокат |
RU2678045C1 (ru) * | 2018-01-10 | 2019-01-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") | Способ получения керамоматричного покрытия на стали, работающего в высокотемпературных агрессивных средах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0819775B1 (en) | A nickel-based alloy excellent in corrosion resistance and workability | |
JP4462005B2 (ja) | 耐食性に優れたラインパイプ用高強度ステンレス鋼管およびその製造方法 | |
WO2011111646A1 (ja) | 炭化水素燃焼排ガスから発生する凝縮水環境における耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼 | |
JPH11302801A (ja) | 耐応力腐食割れ性に優れた高Cr−高Ni合金 | |
RU2206632C2 (ru) | Двухслойная коррозионно-стойкая сталь | |
US4408709A (en) | Method of making titanium-stabilized ferritic stainless steel for preheater and reheater equipment applications | |
JP3555579B2 (ja) | 高耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼 | |
JPS6145697B2 (ru) | ||
JP3966136B2 (ja) | 耐食性に優れたラインパイプ用ステンレス鋼管 | |
CN109504908A (zh) | 一种含铜钛高强度高耐蚀不锈钢及其制备方法 | |
CN109504835A (zh) | 一种铜钨增强抗蚀奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
JP6771963B2 (ja) | 二相ステンレス鋼 | |
JP3845366B2 (ja) | 溶接熱影響部靭性に優れた耐食鋼 | |
US4374666A (en) | Stabilized ferritic stainless steel for preheater and reheater equipment applications | |
US4050928A (en) | Corrosion-resistant matrix-strengthened alloy | |
US3573034A (en) | Stress-corrosion resistant stainless steel | |
CN109504913A (zh) | 一种铜钽增强抗蚀奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
CN109609876A (zh) | 一种铜钽抗蚀增强奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
CN109504826A (zh) | 一种含铜钒高强度高耐蚀不锈钢及其制备方法 | |
JPH0364428A (ja) | 高強度低合金耐熱鋼 | |
CN109504828A (zh) | 一种铜钛增强抗蚀奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
CN109504921A (zh) | 一种铜铌抗蚀增强奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
CN109504919A (zh) | 一种铜钒抗蚀增强奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
CN109504917A (zh) | 一种铜钒增强抗蚀奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
CN109504923A (zh) | 一种铜钛抗蚀增强奥氏体不锈钢及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HK4A | Changes in a published invention | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130728 |