RU2413030C1 - Tube stock out of corrosion resistant steel - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention can be utilised at fabrication of seamless tubes implemented in equipment of power machine building, including heat power and nuclear electric stations requiring large amount of stainless tubes for pipeline systems, and also for oil-gas complex for construction of oil-gas fields containing hydrogen sulphide, carbon dioxide and chlorides. Steel contains the following elements, in wt %: carbon 0.01 - 0.03, silicon 0.05 - 1.0, manganese 0.8 - 3.0, chromium 16.0 - 19.0, nickel 8.5 - 11.5, molybdenum 2.0 - 4.0, nitrogen 0.15 - 0.45, REE (rare earth elements) 0.01 - 0.03, iron and unavoidable impurities - the rest. The following ratio is maintained for the components: (Ni+0.5Mn+30C+27N)/(Cr+Mo+1.5Si) ≥ 0.86. Steel has tensile strength in hardened condition not less, than 650 H/mm² and macrostructure for central porosity, pointed non-uniformity, liquation square, general speckle segregation and pipe segregation not more, than 1 point for each kind, non-metallic inclusions for sulphides, pointed oxides, line oxides. Fragile silicates, plastic silicates, non-deformed silicates, nitrides and lined carbonitrides and nitrides and carbonitrides pointed not more, than 2.5 points for each kind.

EFFECT: increased mechanical and corrosion properties of tube stock out of non-magnetic austenite chromium-nickel steel facilitating increased service life, reliability and safety of pipelines made out of it at reduced cost due to efficient alloying with nickel, maintaining resistance against inter-crystalline corrosion and due to meeting requirements to quality of tube surface.

6 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству трубной заготовки диаметром до 200 мм из коррозионно-стойкой аустенитной стали повышенной прочности, и может быть использовано при изготовлении бесшовных труб, применяемых в оборудовании энергетического машиностроения, в том числе для тепловых и атомных электростанций, требующих большого количества нержавеющих труб для трубопроводных систем, а также в нефтегазовом комплексе для обустройства нефтегазовых месторождений, содержащих сероводород, углекислый газ и хлориды.The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to the production of pipe billets with a diameter of up to 200 mm from corrosion-resistant austenitic steel of increased strength, and can be used in the manufacture of seamless pipes used in power engineering equipment, including for thermal and nuclear power plants, requiring a large number of stainless pipes for pipeline systems, as well as in the oil and gas complex for the construction of oil and gas fields containing hydrogen sulfide, carbon dioxide and chloride s.

Важнейшим условием для достижения высоких эксплуатационных свойств труб является качество металла, из которого они изготовлены, т.е. качество трубной заготовки.The most important condition for achieving high performance properties of pipes is the quality of the metal from which they are made, i.e. the quality of the tube billet.

Основные требования, предъявляемые к трубной заготовке из нержавеющих сталей для труб технологических трубопроводов электростанций и нефтегазового комплекса, следующие:The main requirements for stainless steel pipe stock for pipes of technological pipelines of power plants and the oil and gas complex are as follows:

- повышенный комплекс механических и коррозионных свойств;- increased complex of mechanical and corrosion properties;

- однородность макро- и микроструктуры;- homogeneity of macro- and microstructure;

- пониженное содержание неметаллических включений;- low content of non-metallic inclusions;

- отсутствие внутренних дефектов, определяемых ультразвуковым контролем (УЗК);- the absence of internal defects determined by ultrasonic testing (ultrasonic testing);

- повышенное качество поверхности;- increased surface quality;

- контроль ферритной фазы.- control of the ferritic phase.

Количество ферритной фазы в аустенитных сталях ограничивается до 1-5%, так как ферритная фаза при длительной эксплуатации при повышенной температуре превращается в хрупкую сигма-фазу.The amount of ferrite phase in austenitic steels is limited to 1-5%, since the ferrite phase during long-term operation at elevated temperature turns into a brittle sigma phase.

Известны трубные заготовки из коррозионно-стойких хромоникелевых сталей 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т и О3Х17Н14М3 (ТУ 14-1-565-84), химический состав которых соответствует ГОСТ 5632 (таблица 1).Known pipe billets of corrosion-resistant chromium-nickel steels 10X17H13M2T, 10X17H13M3T and O3X17H14M3 (TU 14-1-565-84), the chemical composition of which corresponds to GOST 5632 (table 1).

Механические свойства этих сталей после термической обработки представлены в таблице 2.The mechanical properties of these steels after heat treatment are presented in table 2.

Таблица 2table 2 Механические свойства известных сталейMechanical properties of known steels Марка стали
ТУ 14-1-565-84steel grade
TU 14-1-565-84 Временное сопротивление σ_В, Н/мм² Temporary resistance σ _V , N / mm ² Относительное удлинение δ₅, %Elongation δ ₅ ,% не менееno less 10Х17Н13М2Т10X17H13M2T 530530 3535 10Х17Н13М3Т10X17H13M3T 530530 4040 03Х17Н14М303X17H14M3 490490 4040

В соответствии с техническими условиями ТУ 14-1-565-84 в трубных заготовках из сталей 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т и 03Х17Н14М3:In accordance with the technical specifications TU 14-1-565-84 in pipe billets made of 10Kh17N13M2T, 10Kh17N13M3T and 03Kh17N14M3 steels:

- содержание ферритной фазы не должно превышать 2 балла, по соглашению сторон - 2,5 балла;- the content of the ferrite phase should not exceed 2 points, by agreement of the parties - 2.5 points;

- допустимые дефекты макроструктуры по точечной неоднородности (ТН), центральной пористости (ЦП) и ликвационному квадрату (ЛКВ) не должны превышать 2 балла по каждому виду;- permissible defects of the macrostructure by point heterogeneity (VT), central porosity (CPU) and segregation square (LKV) should not exceed 2 points for each type;

- стали должны быть стойкими против межкристаллитной коррозии (МКК) по ГОСТ 6032-2003.- steel should be resistant to intergranular corrosion (MKK) according to GOST 6032-2003.

Трубные заготовки поставляются в горячекатаном и кованом состоянии, диаметром до 200 мм с шероховатостью поверхности в ободранном состоянии R_z не более 80 мкм (ГОСТ 2789).Tubular billets are delivered in hot rolled and forged condition, with a diameter up to 200 mm with a surface roughness in stripped state R _z not more than 80 microns (GOST 2789).

Таблица 1Table 1 Химический состав известных сталей, мас.%The chemical composition of known steels, wt.% Марка сталиsteel grade УглеродCarbon КремнийSilicon МарганецManganese ХромChromium НикельNickel МолибденMolybdenum ТитанTitanium СераSulfur ФосфорPhosphorus 10Х17Н13М2Т10X17H13M2T ≤0,10≤0.10 ≤0,8≤0.8 ≤2,0≤2.0 16,0-18,016.0-18.0 12,0-14,012.0-14.0 2,0-3,02.0-3.0 5С-0,75C-0.7 ≤0,020≤0.020 ≤0,035≤0.035   <0,08<0.08     16,0-17,016.0-17.0 12,5-14,012.5-14.0         10Х17Н13М3Т10X17H13M3T ≤0,10≤0.10 ≤0,8≤0.8 ≤2,0≤2.0 16,0-18,016.0-18.0 12,0-14,012.0-14.0 3,0-4,03.0-4.0 5С-0,75C-0.7 ≤0,020≤0.020 ≤0,035≤0.035 03Х17Н14М303X17H14M3 ≤0,03≤0.03 ≤0,4≤0.4 1,0-2,01.0-2.0 16,0-18,016.0-18.0 13,0-15,013.0-15.0 2,5-3,12.5-3.1 -- ≤0,020≤0.020 ≤0,035≤0.035 Примечания:Notes: 1) В знаменателе указан химический состав по требованию потребителя.1) The denominator indicates the chemical composition at the request of the consumer. 2) Для стали 03Х17Н14М3 допускается введение 0,05-0,1% кальция и РЗМ цериевой группы.2) For steel 03X17H14M3, the introduction of 0.05-0.1% calcium and rare-earth metals of the cerium group is allowed.

Все вышеперечисленные стали имеют пониженные механические и коррозионные свойства, особенно, стойкость против локальной коррозии, в т.ч. против коррозионного растрескивания в сероводородсодержащей среде, не отвечая современным требованиям, предъявляемым к материалам теплообменного оборудования для энергетики и нефтегазового комплекса, что усложняет их эксплуатацию за счет длительных простоев и повышенных расходов, связанных с ремонтом оборудования, уменьшает срок его эксплуатации, а также приводит к ухудшению экологической обстановки.All of the above steels have reduced mechanical and corrosion properties, especially resistance to local corrosion, including against corrosion cracking in a hydrogen sulfide-containing medium, not meeting modern requirements for materials of heat exchange equipment for the energy sector and the oil and gas complex, which complicates their operation due to the long downtime and increased costs associated with the repair of equipment, reduces its service life, and also leads to deterioration environmental situation.

Наиболее близким аналогом по совокупности элементов, технической сущности и достигаемому результату является предназначенная для изготовления труб энергетического машиностроения трубная заготовка из широко распространенной стали марки 10Х17Н13М2Т - прототип, химический состав и характеристики которой были приведены выше.The closest analogue in terms of the combination of elements, the technical nature and the achieved result is a pipe billet made from the widespread steel grade 10X17H13M2T intended for the manufacture of pipes in power engineering - a prototype whose chemical composition and characteristics were given above.

Для трубной заготовки из стали 10Х17Н13М2Т (ТУ 14-1-565-84) отсутствуют требования к таким дефектам макроструктуры, как подусадочная (ПУ) и общая пятнистая (ОПЛ) ликвации, которые необходимо контролировать и регламентировать для получения качественной трубной заготовки. Кроме того, отсутствует контроль загрязненности трубной заготовки неметаллическими включениями (см. ТУ 14-1-565-84), хотя известно, что они оказывают отрицательное воздействие на металл, снижая его технологичность, механические характеристики и стойкость против локальных видов коррозии. Сталь 10Х17Н13М2Т подвержена питтинговой коррозии и склонна к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих сероводород и хлориды.For a tube billet made of steel 10Kh17N13M2T (TU 14-1-565-84), there are no requirements for such macrostructure defects as shrink (PU) and general spotted (OPL) segregation, which must be monitored and regulated to obtain a quality tube billet. In addition, there is no control of contamination of the pipe billet with non-metallic inclusions (see TU 14-1-565-84), although it is known that they have a negative effect on the metal, reducing its manufacturability, mechanical characteristics and resistance to local types of corrosion. Steel 10X17H13M2T is susceptible to pitting corrosion and prone to corrosion cracking in environments containing hydrogen sulfide and chlorides.

Задача, решаемая изобретением, состоит в разработке трубной заготовки из коррозионно-стойкой экономнолегированной никелем стали для изготовления труб, эксплуатирующихся в энергетическом оборудовании и нефтегазовом комплексе, т.е. в хлорид- и сероводородсодержащих средах, обладающей высокими механическими свойствами и стойкостью к питтинговой коррозии и коррозионному растрескиванию.The problem solved by the invention is to develop a pipe billet from corrosion-resistant economically alloyed nickel steel for the manufacture of pipes operating in power equipment and the oil and gas complex, i.e. in chloride and hydrogen sulfide-containing environments, which has high mechanical properties and resistance to pitting corrosion and corrosion cracking.

Технический результат изобретения состоит в повышении механических и коррозионных свойств трубной заготовки из немагнитной аустенитной хромоникелевой стали, обеспечивающих увеличение срока эксплуатации, надежности и безопасности изготавливаемых из нее трубопроводов для энергетического и нефтяного оборудования при снижении их стоимости за счет экономного легирования никелем при сохранении стойкости против межкристаллитной коррозии и требований к качеству поверхности.The technical result of the invention is to increase the mechanical and corrosive properties of a pipe billet from non-magnetic austenitic chromium-nickel steel, which increase the service life, reliability and safety of pipelines made from it for power and oil equipment while reducing their cost due to economical alloying with nickel while maintaining resistance to intergranular corrosion and surface quality requirements.

Указанный технический результат изобретения достигается тем, что трубная заготовка из коррозионно-стойкой стали с заданными параметрами макроструктуры и неметаллических включений согласно изобретению выполнена из стали, содержащей, мас.%:The specified technical result of the invention is achieved in that the pipe billet of corrosion-resistant steel with the specified parameters of the macrostructure and non-metallic inclusions according to the invention is made of steel containing, wt.%:

углеродcarbon 0,01-0,030.01-0.03 кремнийsilicon 0,05-1,00.05-1.0 марганецmanganese 0,8-3,00.8-3.0 хромchromium 16,0-19,016.0-19.0 никельnickel 8,5-11,58.5-11.5 молибденmolybdenum 2,0-4,02.0-4.0 азотnitrogen 0,15-0,450.15-0.45 РЗМREM 0,01-0,030.01-0.03 железо и неизбежные примесиiron and inevitable impurities остальное,rest,

при этом содержание никеля, марганца, углерода, азота, хрома, молибдена и кремния связано следующей зависимостью:the content of nickel, manganese, carbon, nitrogen, chromium, molybdenum and silicon is due to the following relationship:

она имеет аустенитную структуру, макроструктуру по центральной пористости, точечной неоднородности, ликвационному квадрату, общей пятнистой ликвации и подусадочной ликвации не более 1 балла по каждому виду; неметаллические включения по сульфидам, оксидам точечным, оксидам строчечным, силикатам хрупким, силикатам пластичным, силикатам недеформирующимся, нитридам и карбонитридам строчечным и нитридам и карбонитридам точечным - не более 2,5 балла по каждому виду; при этом временное сопротивление разрыву в закаленном состоянии не менее 650 Н/мм².it has an austenitic structure, a macrostructure according to central porosity, point heterogeneity, segregation square, total spotted segregation and shrink segregation of not more than 1 point for each species; non-metallic inclusions on sulfides, point oxides, row oxides, brittle silicates, plastic silicates, non-deformable silicates, line nitrides and carbonitrides, line nitrides and carbonitrides, point - no more than 2.5 points for each type; while the temporary tensile strength in the hardened state is not less than 650 N / mm ² .

Приведенные выше содержания легирующих элементов в предлагаемой коррозионно-стойкой стали, а также требования к макро- и микроструктуре, и неметаллическим включениям позволяют получить трубную заготовку из коррозионно-стойкой стали с аустенитной структурой и повышенным комплексом потребительских свойств.The above contents of alloying elements in the proposed corrosion-resistant steel, as well as the requirements for macro- and microstructure, and non-metallic inclusions make it possible to obtain a tubular billet of corrosion-resistant steel with an austenitic structure and an increased set of consumer properties.

Содержание углерода в указанных пределах необходимо для обеспечения коррозионной стойкости стали, при этом снижение содержания углерода менее 0,01% приведет к удорожанию стали из-за повышения стоимости низкоуглеродистой шихты или применения специальных методов выплавки, а содержание углерода свыше 0,03% снижает коррозионную стойкость стали, особенно против локальных видов коррозии (межкристаллитной и питтинговой). Известно, что хромоникелевая аустенитная сталь с низким содержанием углерода по стойкости против общей и межкристаллитной коррозии и всем технологическим свойствам лучше, чем стабилизированная сталь.The carbon content within the specified limits is necessary to ensure the corrosion resistance of steel, while a decrease in carbon content of less than 0.01% will lead to a rise in price of steel due to an increase in the cost of a low-carbon charge or the use of special smelting methods, and a carbon content of more than 0.03% reduces corrosion resistance steel, especially against local types of corrosion (intergranular and pitting). It is known that chromium-nickel austenitic steel with a low carbon content is better in resistance to general and intergranular corrosion and all technological properties than stabilized steel.

Ограничение кремния в пределах 0,05-1,0% обусловлено тем, что при его содержании менее 0,05% сталь может быть недостаточно раскисленной, и это отрицательно скажется на ее технологичности при горячей деформации, а свыше 1,0% приведет к увеличению силикатов, снижающих пластичность и ударную вязкость металла.The limitation of silicon in the range of 0.05-1.0% is due to the fact that when its content is less than 0.05%, the steel may not be sufficiently deoxidized, and this will adversely affect its processability during hot deformation, and over 1.0% it will increase silicates that reduce the ductility and toughness of the metal.

Марганец в пределах 0,8-3,0% необходим как для качественного раскисления металла, так и для достаточного усвоения азота. Кроме того, являясь аустенитообразующим элементом, он способствует созданию аустенитной структуры. Однако содержание марганца свыше 3,0% снижает стойкость стали против локальных видов коррозии.Manganese in the range of 0.8-3.0% is necessary both for high-quality metal deoxidation and for sufficient assimilation of nitrogen. In addition, being an austenite-forming element, it contributes to the creation of an austenitic structure. However, a manganese content of more than 3.0% reduces the resistance of steel to local types of corrosion.

Хром 16,0-19,0% и молибден 2,0-4,0% обеспечивают коррозионную стойкость стали, особенно против локальных видов коррозии, в частности, против питтинговой в хлоридах и сероводородсодержащих средах. При содержании вышеуказанных элементов менее 16,0 и 2,0%, соответственно, не обеспечивается необходимая коррозионная стойкость, а содержание хрома и молибдена свыше 19,0 и 4,0%, соответственно, приведет к удорожанию стали.Chromium 16.0-19.0% and molybdenum 2.0-4.0% provide corrosion resistance of steel, especially against local types of corrosion, in particular, against pitting in chlorides and hydrogen sulfide-containing environments. When the content of the above elements is less than 16.0 and 2.0%, respectively, the necessary corrosion resistance is not provided, and the content of chromium and molybdenum over 19.0 and 4.0%, respectively, will lead to higher prices for steel.

Никель и азот в указанных пределах необходимы для создания аустенитной структуры, при этом легирование азотом позволяет частично заменить дефицитный дорогостоящий никель в стали, уменьшая ее стоимость, и повысить прочностные характеристики.Nickel and nitrogen within the specified limits are necessary to create an austenitic structure, while alloying with nitrogen allows you to partially replace the scarce expensive nickel in steel, reducing its cost, and to increase strength characteristics.

Легирование никелем и азотом менее 8,5 и 0,15%, соответственно, не эффективно, а свыше - не целесообразно, так как содержание никеля свыше 11,0% приведет к удорожанию стали, а содержание азота свыше 0,45% снижает технологическую пластичность при горячем переделе.Alloying with nickel and nitrogen of less than 8.5 and 0.15%, respectively, is not effective, and over is not advisable, since a nickel content of more than 11.0% will increase the cost of steel, and a nitrogen content of more than 0.45% reduces technological ductility during redistribution.

Легирование стали РЗМ в пределах 0,01-0,03% необходимо для улучшения состояния границ зерен аустенита и повышения технологичности стали при горячем переделе, ниже 0,01% влияние РЗМ не эффективно, а свыше 0,03% не целесообразно.The alloying of rare-earth metals in the range of 0.01-0.03% is necessary to improve the state of austenite grain boundaries and increase the processability of steel during hot processing, below 0.01% the effect of rare-earth metals is not effective, and more than 0.03% is not advisable.

обеспечивает получение структуры стабильного аустенита, что положительно влияет на коррозионную стойкость стали в сероводород- и хлоридсодержащих средах.provides a stable austenite structure, which positively affects the corrosion resistance of steel in hydrogen sulfide and chloride-containing environments.

Более высокие требования к дефектам марокструктуры по центральной пористости (ЦП), точечной неоднородности (ТН) и ликвационному квадрату (ЛКВ) не более 1 балла по каждому виду, а также введение требований по общей пятнистой ликвации (ОПЛ) и подусадочной ликвации (ПУ) не более 1 балла по каждому виду необходимы для получения качественной трубной заготовки и повышения эксплуатационной надежности металлопродукции.Higher requirements for defects in the structural structure by central porosity (CP), point heterogeneity (TH) and segregation square (LKV) of no more than 1 point for each type, as well as the introduction of requirements for general spotted segregation (OPL) and shrinkable segregation (PU) not More than 1 point for each type is necessary to obtain high-quality pipe billets and increase the operational reliability of metal products.

Контроль загрязненности стали трубной заготовки неметаллическими включениями и ограничение их содержания по сульфидам (С); оксидам точечным (ОТ) и оксидам строчечным (ОС); силикатам хрупким (СХ), силикатам пластичным (СП) и силикатам недеформирующимся (НС), а также по нитридам и карбонитридам строчечным (НС) и точечным (НТ) не более 2,5 балла по каждому виду связано с их вредным влиянием на стойкость против локальных видов коррозионного разрушения нержавеющих сталей, особенно против питтинговой коррозии в хлорид- и сероводородсодержащих средах.Contamination of steel pipe billets by non-metallic inclusions and limitation of their content by sulfides (C); point oxides (OT) and line oxides (OS); brittle silicates (CX), plastic silicates (SP) and non-deformable silicates (NS), as well as for nitrides and carbonitrides stroichny (NS) and point (NT) not more than 2.5 points for each type due to their harmful effect on resistance against local types of corrosion destruction of stainless steels, especially against pitting corrosion in chloride and hydrogen sulfide-containing environments.

Ниже приведены примеры осуществления изобретения.The following are examples of the invention.

Были выплавлены следующие варианты предложенной стали (таблица 3):The following options were proposed smelted steel (table 3):

Таблица 3Table 3 Химический состав предложенной стали трубной заготовкиThe chemical composition of the proposed steel pipe billet Состав №Composition No. Содержание элементов, мас.%The content of elements, wt.% Зависимость(1) ≥0,86Dependence (1) ≥0.86 СFROM SiSi MnMn CrCr NiNi MoMo NN РЗМREM Fe и неизбежные примесиFe and inevitable impurities 1one 0,030,03 0,500.50 1,961.96 16,3516.35 9,39.3 2,82,8 0,220.22 0,0120.012 ост.rest 0,860.86 22 0,020.02 0,050.05 1,061.06 18,0118.01 11,011.0 2,12.1 0,280.28 0,0250,025 ост.rest 0,970.97

Металл выплавляли в открытой индукционной печи на чистых шихтовых материалах. Предварительно ободранные и нагретые до температуры 1180°С слитки ковали на промежуточную заготовку диаметром 100 мм. Прокованые заготовки подвергали сплошной шлифовке и после нагрева с выдержкой в печи при температуре 1160°С прокатывали на диаметр 65 мм под трубную заготовку диаметром 60 мм.The metal was smelted in an open induction furnace on pure charge materials. The ingots pre-peeled and heated to a temperature of 1180 ° С were forged onto an intermediate billet with a diameter of 100 mm. Forged billets were subjected to continuous grinding, and after heating with aging in a furnace at a temperature of 1160 ° С, they were rolled to a diameter of 65 mm under a tube billet with a diameter of 60 mm.

Горячекатаные заготовки диаметром 65 мм термообрабатывали по режиму 1180°С, 1 час, охлаждение на воздухе, и обтачивали на трубную заготовку диаметром 60 мм. Результаты исследований свойств полученных трубных заготовок приведены в таблицах 4-6.Hot-rolled billets with a diameter of 65 mm were heat treated according to the regime of 1180 ° C for 1 hour, cooling in air, and turned to a tube billet with a diameter of 60 mm. The results of studies of the properties of the obtained tube blanks are shown in tables 4-6.

Механические свойства определяли при комнатной температуре по ГОСТ 1497 на продольных образцах, вырезанных из трубных заготовок диаметром 65/60 мм в состоянии поставки после термической обработки 1080°С, 1 час, охлаждение на воздухе (таблица 4).The mechanical properties were determined at room temperature according to GOST 1497 on longitudinal samples cut from pipe billets with a diameter of 65/60 mm in the delivery state after heat treatment of 1080 ° C, 1 hour, air cooling (table 4).

Таблица 4Table 4 Механические свойства трубных заготовок диаметрами 65/60 мм в состоянии поставки из предложенной сталиThe mechanical properties of pipe blanks with diameters of 65/60 mm in the state of delivery of the proposed steel Состав №Composition No. Временное сопротивление σ_В, Н/мм² Temporary resistance σ _V , N / mm ² Предел текучести σ_0,2, Н/мм² Yield strength σ _0.2 , N / mm ² Относительное удлинение δ₅, %Elongation δ ₅ ,% 1one 696696 365365 5757 22 707707 392392 4747

Из приведенных данных таблицы 4 следует, что трубная заготовка из предложенной стали имеет более высокие по сравнению с прототипом 10Х17Н13М2Т механические характеристики (прочность и пластичность).From the above table 4, it follows that the pipe billet of the proposed steel has higher mechanical characteristics (strength and ductility) compared with the prototype 10X17H13M2T.

Содержание ферритной фазы в трубных заготовках проверяли в соответствии с ГОСТ 11878. Исследования показали, что в обоих заготовках ферритная фаза отсутствует, т.е. сталь имеет однородную аустенитную структуру.The content of the ferrite phase in the pipe billets was checked in accordance with GOST 11878. Studies have shown that there is no ferrite phase in both billets, i.e. steel has a uniform austenitic structure.

Испытание предложенной стали трубной заготовки на стойкость против межкристаллитной коррозии (МКК) проводили по методу АМУ ГОСТ 6032-2003.Testing of the proposed steel billets for resistance to intergranular corrosion (MCC) was carried out according to the method of AMU GOST 6032-2003.

Результаты испытаний показали, что сталь составов №1 и №2 обладает стойкостью против межкристаллитной коррозии.The test results showed that the steel compositions No. 1 and No. 2 is resistant to intergranular corrosion.

Оценка макроструктуры проведена в соответствии с ГОСТ-10243 (таблица 5).Evaluation of the macrostructure was carried out in accordance with GOST-10243 (table 5).

Результаты контроля макроструктуры трубных заготовок свидетельствуют о том, что при балльной оценке всех видов неоднородности последняя равна 0, таким образом, структура металла однородна и не имеет дефектов.The results of the control of the macrostructure of pipe billets indicate that, with a point estimate of all types of heterogeneity, the latter is 0, so the metal structure is homogeneous and has no defects.

Таблица 5Table 5 Результаты контроля макроструктуры предложенной стали трубных заготовок ⌀ 65/60 ммThe results of the macrostructure control of the proposed steel pipe blanks ⌀ 65/60 mm Состав №Composition No. Центральная пористость ЦПCPU central porosity Точечная неоднородность ТНPoint heterogeneity of VT Ликвационный квадрат ЛКВLiquidation square LKV Подусадочная ликвация ПУSubstitutive segregation of PU Общая пятнистая ликвация ОПЛGeneral spotted CSF segregation БаллScore 1one 00 00 00 00 00 22 00 00 00 00 00

Оценку загрязненности металла предложенной стали неметаллическими включениями проводили в соответствии с ГОСТ 1778 по методу «Ш» вариант «Ш6» (таблица 6).Assessment of the contamination of the metal of the proposed steel non-metallic inclusions was carried out in accordance with GOST 1778 according to the method "W" option "W6" (table 6).

Методы «Ш» предусматривают оценку загрязненности металла неметаллическими включениями при увеличении ×100, при этом критерий загрязненности неметаллическими включениями плавки определяется на 6 образцах с определением образца, на котором имеется максимальное загрязнение неметаллическими включениями - максимальный балл каждого вида включения.Methods “Ш” provide for the assessment of metal contamination with non-metallic inclusions at a magnification of × 100, while the criterion for contamination with non-metallic inclusions of smelting is determined on 6 samples with the definition of a sample that has the maximum pollution by non-metallic inclusions - the maximum score of each type of inclusion.

Из приведенных данных таблицы 6 следует, что загрязненность стали неметаллическими включениями не превышает норм 2,5 бала.From the data in table 6 it follows that the contamination of non-metallic inclusions does not exceed the norms of 2.5 points.

Стойкость предлагаемых сталей трубной заготовки против питтинговой коррозии оценивали по скорости коррозии металла после испытаний в 10% растворе FeCl₃·6H₂O (ГОСТ 9.912-89).The resistance of the proposed steel billets against pitting corrosion was evaluated by the rate of metal corrosion after testing in a 10% solution of FeCl ₃ · 6H ₂ O (GOST 9.912-89).

Результаты исследований показали, что скорости питтинговой коррозии для составов №1 и 2 предложенной стали трубной заготовки составили соответственно 1,5 и 1,3 г/м²·ч, что более чем в 2 раза меньше, чем скорость коррозии стали 10Х17Н13М2Т - 3,2 г/м²·ч /«Структура и коррозия металлов и сплавов. Атлас». Справ. изд. М. Металлургия. 1989. с.107/.The research results showed that the rates of pitting corrosion for compositions No. 1 and 2 of the proposed steel pipe billets were 1.5 and 1.3 g / m ² · h, respectively, which is more than 2 times less than the corrosion rate of steel 10X17H13M2T - 3, 2 g / m ² · h / “Structure and corrosion of metals and alloys. Atlas". Ref. ed. M. Metallurgy. 1989.S. 107 /.

Изучение стойкости к сероводородному растрескиванию (СКР) образцов составов №1 и 2 предложенной стали трубной заготовки проводили с постоянной деформацией (трехточечный изгиб) по методу МСКР-01-85. Длительность испытаний составила 720 часов.The study of resistance to hydrogen sulfide cracking (SCR) of samples of compositions No. 1 and 2 of the proposed steel pipe billet was carried out with constant deformation (three-point bending) according to the method MSKR-01-85. The test duration was 720 hours.

После испытаний при визуальном осмотре и с использованием оптики (×12) коррозионных трещин на образцах обоих составов не обнаружено, что свидетельствует о стойкости предложенной стали к сероводородному растрескиванию.After testing during visual inspection and using optics (× 12), corrosion cracks were not found on samples of both compositions, which indicates the resistance of the proposed steel to hydrogen sulfide cracking.

Известно, что сероводородное растрескивание (СКР) во многом контролируется процессами локальной коррозии и зависит от прочности и пластичности сталей, значения которых существенно выше у предложенной стали для трубной заготовки, чем у прототипа, поэтому последний можно отнести только к «условно стойким» к сероводородному растрескиванию.It is known that hydrogen sulfide cracking (SCR) is largely controlled by local corrosion processes and depends on the strength and ductility of steels, the values of which are significantly higher for the proposed steel for tube billet than for the prototype, so the latter can only be attributed to “conditionally resistant” to hydrogen sulfide cracking .

Шероховатость поверхности трубных заготовок составов №1 и №2 в обточенном состоянии, определенная в соответствии с ГОСТ 2789, составила R_Z менее 80 мкм.The surface roughness of the pipe blanks of compositions No. 1 and No. 2 in a turned state, determined in accordance with GOST 2789, amounted to R _Z less than 80 microns.

При проверке трубных заготовок ультразвуковым контролем по ГОСТ 21120 дефектов, равных и более 3 мм, не обнаружено, что соответствует I группе качества.When checking tube blanks by ultrasonic testing according to GOST 21120, defects equal to and more than 3 mm were not found, which corresponds to quality group I.

Таким образом, трубная заготовка из предложенной коррозионно-стойкой стали имеет:Thus, the pipe billet of the proposed corrosion-resistant steel has:

- повышенный уровень механических и коррозионных свойств,- increased level of mechanical and corrosion properties,

- аустенитную структуру с ограничением по содержанию неметаллических включений и дефектов макроструктуры,- austenitic structure with a restriction on the content of non-metallic inclusions and macrostructure defects,

- на 25% меньше содержит никеля.- 25% less nickel.

Новая разработка с более высокими потребительскими свойствами позволит обеспечить энергетическое машиностроение и нефтегазовый комплекс отечественным конкурентоспособным экономнолегированным материалом, увеличивающим срок службы и эксплуатационную надежность изготовленных из него изделий.A new development with higher consumer properties will make it possible to provide power engineering and the oil and gas complex with domestic competitive economically alloyed material that increases the service life and operational reliability of products made from it.

Claims (1)

Трубная заготовка из коррозионно-стойкой стали с заданными параметрами макроструктуры и неметаллических включений, отличающаяся тем, что она выполнена из стали, содержащей, мас.%:
углерод 0,01-0,03 кремний 0,05-1,0 марганец 0,8-3,0 хром 16,0-19,0 никель 8,5-11,5 молибден 2,0-4,0 азот 0,15-0,45 РЗМ 0,01-0,03 железо и неизбежные примеси остальное
при этом содержание никеля, марганца, углерода, азота, хрома, молибдена и кремния связано следующей зависимостью

,
имеет аустенитную структуру, макроструктуру по центральной пористости, точечной неоднородности, ликвационному квадрату, общей пятнистой ликвации и подусадочной ликвации не более 1 балла по каждому виду, неметаллические включения по сульфидам, оксидам точечным, оксидам строчечным, силикатам хрупким, силикатам пластичным, силикатам недеформирующимся, нитридам и карбонитридам строчечным и нитридам и карбонитридам точечным - не более 2,5 балла по каждому виду, при этом временное сопротивление разрыву в закаленном состоянии не менее 650 Н/мм². Tubular billet of corrosion-resistant steel with the specified parameters of the macrostructure and non-metallic inclusions, characterized in that it is made of steel containing, wt.%:
carbon 0.01-0.03 silicon 0.05-1.0 manganese 0.8-3.0 chromium 16.0-19.0 nickel 8.5-11.5 molybdenum 2.0-4.0 nitrogen 0.15-0.45 REM 0.01-0.03 iron and inevitable impurities rest
the content of nickel, manganese, carbon, nitrogen, chromium, molybdenum and silicon is associated with the following dependence

,
has an austenitic structure, a macrostructure according to central porosity, point heterogeneity, segregation square, total spotted segregation and shrinkable segregation of not more than 1 point for each species, non-metallic inclusions for sulfides, point oxides, stroic oxides, brittle silicates, non-ductile silicates, ductile silicates and line carbonitrides and point nitrides and point carbonitrides - not more than 2.5 points for each type, while the tensile strength in the quenched state is not less than 650 N / mm ² .