RU2447187C1 - Steel of higher corrosion and cold resistance - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: steel contains the following components in wt %: carbon 0.02 - 0.20, manganese 0.35 - 1.4, silicon 0.01 - 0.40, chromium 0.01 - 0.40, nickel 0.01 - 0.40, copper 0.10 - 0.30, phosphorus 0.005 - 0.035, sulfur not over 0.005, aluminium 0.01 - 0.05, niobium 0.02 - 0.05, calcium 0.0001 - 0.002, zinc, tin, arsenium and lead - not over 0.005 of each, oxygen not over 0.004, iron and unavoidable admixtures making the rest. Copper content depends upon sulfur content in compliance with the following relation: |Cu| ≥ 60|S|, where |Cu| and |S| are absolute content of copper and sulfur. Maximum tolerable density of corrosive nonmetallic calcium aluminte-based inclusions makes 3 incl/mm² of mocroslice area while that of magnesium aluminate based inclusions makes 2 incl/mm² of mocroslice area.

EFFECT: higher corrosion and cold resistance, better weldability and surface quality.

2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству низколегированных сталей для различных видов оборудования, в том числе для нефтяных резервуаров, электросварных труб повышенной коррозионной стойкости, которые могут быть использованы для строительства трубопроводов, транспортирующих агрессивные в коррозионном отношении жидкости, в частности водные среды, содержащие ионы хлора, сероводород, углекислый газ, механические примеси и другие компоненты. Такие трубы могут быть использованы для строительства, для трубопроводов систем нефтесбора, тепловых сетей и для других назначений. Обычные стали в таких условиях могут быть подвержены общей и локальной коррозии, коррозионному растрескиванию под напряжением, водородному охрупчиванию, коррозионной эрозии, что приводит к сквозным коррозионным повреждениям трубопровода. Поэтому основными требованиями, предъявляемыми к таким сталям, должны быть их высокая стойкость против различных видов коррозионного и коррозионно-механического разрушения при достаточной прочности, необходимой, в частности, для трубопроводов, работающих под давлением, а также удовлетворительной свариваемости, вязкости и хладостойкости. При обеспечении указанных требований рассматриваемые стали могут быть использованы для многих условий эксплуатации, обеспечивая повышенный ресурс эксплуатации. Учитывая, что многие виды металлопродукции в настоящее время используются после нанесения на них защитных покрытий (цинковых, лакокрасочных, битумных и других) дополнительным требованием к таким сталям является высокое качество поверхности, которое должно сохраняться как в процессе подготовки стали к нанесению покрытия, так и непосредственно при его нанесении. Кроме того, в наиболее жестких условиях эксплуатации такие стали целесообразно использовать в качестве основного слоя листов и труб, плакированных высоколегированными коррозионно-стойкими сталями. Для качественного соединения основного и плакирующего слоев также требуется качественная поверхность основы, а также высокая чистота стали основного слоя по примесям, которые в процессе высокотемпературного нанесения плакирующего слоя могут переходить в граничную зону и снижать качество соединения слоев.The invention relates to metallurgy, in particular to the production of low alloy steels for various types of equipment, including for oil tanks, electric pipes of increased corrosion resistance, which can be used for the construction of pipelines transporting corrosive liquids, in particular aqueous media, containing chlorine ions, hydrogen sulfide, carbon dioxide, solids and other components. Such pipes can be used for construction, for pipelines of oil recovery systems, heating networks and for other purposes. Conventional steels in such conditions can be subject to general and local corrosion, stress corrosion cracking, hydrogen embrittlement, corrosion erosion, which leads to through corrosion damage to the pipeline. Therefore, the main requirements for such steels should be their high resistance to various types of corrosion and corrosion-mechanical failure with sufficient strength necessary, in particular, for pipelines operating under pressure, as well as satisfactory weldability, toughness and cold resistance. In meeting these requirements, the considered steels can be used for many operating conditions, providing an increased service life. Considering that many types of metal products are currently used after applying protective coatings on them (zinc, paint, bitumen and others), an additional requirement for such steels is a high surface quality, which should be maintained both in the process of preparing steel for coating and directly when applied. In addition, in the most severe operating conditions, such steels should be used as the main layer of sheets and pipes clad with highly alloyed corrosion-resistant steels. For high-quality joining of the main and cladding layers, a high-quality base surface is also required, as well as high purity of the steel of the main layer by impurities, which during the high-temperature application of the cladding layer can go into the boundary zone and reduce the quality of the connection of the layers.

Известна сталь для газо- и нефтепроводов, содержащая следующие компоненты, мас.%:Known steel for gas and oil pipelines, containing the following components, wt.%:

углерод - 0,02-0,07,carbon - 0.02-0.07,

марганец - 1,45-1,80,Manganese - 1.45-1.80,

кремний - 0,03-0,1,silicon - 0.03-0.1,

ванадий - 0,10-0,12,vanadium - 0.10-0.12,

алюминий - 0,03-0,05,aluminum - 0.03-0.05,

серу - не более 0,010,sulfur - not more than 0.010,

фосфор - не более 0,012,phosphorus - not more than 0.012,

азот - 0,003-0,005,nitrogen - 0.003-0.005,

кальций + барий + магний - 0,07-0,10,calcium + barium + magnesium - 0.07-0.10,

железо и неизбежные примеси - остальное.iron and unavoidable impurities are the rest.

Сталь обеспечивает высокий уровень механических свойств и стойкость против водородного растрескивания в сероводородсодержащих средах (Патент RU №2222630, МПК C22C 38/128, опубл. 27.01.2004). Однако такая сталь не обладает требуемой стойкостью против локальной коррозии в виде язв и питтингов в водных средах, содержащих ионы хлора, а также в атмосферных условиях. Следствием этого могут быть коррозионные повреждения, которые уменьшают ресурс эксплуатации оборудования, а также снижают качество поверхности перед нанесением защитных покрытий или плакирующего слоя, ухудшая качество соединения.Steel provides a high level of mechanical properties and resistance to hydrogen cracking in hydrogen sulfide-containing environments (Patent RU No. 2222630, IPC C22C 38/128, publ. 27.01.2004). However, such steel does not have the required resistance to local corrosion in the form of ulcers and pitting in aqueous media containing chlorine ions, as well as in atmospheric conditions. The result of this can be corrosion damage, which reduces the service life of the equipment, as well as reduce the quality of the surface before applying a protective coating or cladding layer, worsening the quality of the connection.

Известна углеродистая низколегированная сталь для электросварных труб повышенной коррозионной стойкости (Патент RU №2203342, МПК C22C 38/42, опубл. 27.04.2003), содержащая следующие компоненты, мас.%:Known carbon low-alloy steel for electric welded pipes with increased corrosion resistance (Patent RU No. 2203342, IPC C22C 38/42, publ. 04/27/2003), containing the following components, wt.%:

углерод - 0,03-0,25,carbon - 0.03-0.25,

марганец - 0,20-1,70,Manganese - 0.20-1.70,

кремний - 0,20-0,80,silicon - 0.20-0.80,

хром - 0,01-1,00,chrome - 0.01-1.00,

никель - 0,01-0,60,nickel - 0.01-0.60,

медь - 0,01-0,50,copper - 0.01-0.50,

фосфор - не более 0,035,phosphorus - not more than 0.035,

серу - не более 0,025,sulfur - not more than 0,025,

алюминий - 0,01-0,06,aluminum - 0.01-0.06,

железо и неизбежные примеси - остальное,iron and unavoidable impurities - the rest,

причем содержание марганца соответствует соотношению |Mn|×|S|≤0,015,moreover, the manganese content corresponds to the ratio | Mn | × | S | ≤0.015,

где |Мn| и |S| - содержание марганца и серы, соответственно, выраженное в массовых процентах,where | Mn | and | S | - the content of manganese and sulfur, respectively, expressed in mass percent,

при этом плотность коррозионно-активных неметаллических включений в стали составляет не более 5 штук в 1 мм³.the density of corrosive non-metallic inclusions in steel is not more than 5 pieces in 1 mm ³ .

Сталь дополнительно содержит кальций в количестве 0,0001-0,008%.Steel additionally contains calcium in an amount of 0.0001-0.008%.

Сталь содержит структурно свободный феррит с номером зерна не менее 8. Сталь имеет удовлетворительную стойкость против локальной коррозии, в частности в водных средах с повышенным содержанием ионов хлора, прочность, вязкость и свариваемость. Однако стойкость ее против общей коррозии, а также стойкость против атмосферной коррозии может быть недостаточной. Ударная вязкость такой стали при отрицательных температурах (особенно при -40°С и ниже) может быть низка, что свидетельствует о недостаточной хладостойкости.Steel contains structurally free ferrite with a grain number of at least 8. Steel has satisfactory resistance against local corrosion, in particular in aqueous media with a high content of chlorine ions, strength, toughness and weldability. However, its resistance to general corrosion, as well as resistance to atmospheric corrosion, may be insufficient. The impact strength of such steel at low temperatures (especially at -40 ° C and below) can be low, which indicates insufficient cold resistance.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является «Сталь повышенной коррозионной стойкости» (Патент RU №2344194, МПК C22C 38/58, опубл. 10.04.2008 - прототип). Сталь содержит следующие компоненты, мас.%:The closest analogue of the claimed invention is "Steel with high corrosion resistance" (Patent RU No. 2344194, IPC C22C 38/58, publ. 10.04.2008 - prototype). Steel contains the following components, wt.%:

углерод - 0,03-0,25,carbon - 0.03-0.25,

марганец - 0,15-1,60,Manganese - 0.15-1.60,

кремний - 0,01-0,80,silicon - 0.01-0.80,

хром - 0,01-0,50,chrome - 0.01-0.50,

никель - 0,01-0,60,nickel - 0.01-0.60,

медь - 0,01-0,30,copper - 0.01-0.30,

фосфор - не более 0,035,phosphorus - not more than 0.035,

серу - не более 0,010,sulfur - not more than 0.010,

алюминий - 0,01-0,06,aluminum - 0.01-0.06,

кислород - не более 0,005,oxygen - not more than 0.005,

железо и неизбежные примеси - остальное,iron and unavoidable impurities - the rest,

причем содержание марганца определяется в зависимости от содержания серы в соответствии с условием:moreover, the manganese content is determined depending on the sulfur content in accordance with the condition:

|Mn|≤2,0-145|S|,| Mn | ≤2.0-145 | S |,

где |Мn| и |S| - абсолютные величины содержания марганца и серы соответственно, при этом максимально допустимое значение плотности коррозионно-активных неметаллических включений в стали N_КАНВ, включения/мм², определяется в зависимости от содержания кислорода в стали в соответствии с условием:where | Mn | and | S | - the absolute values of the content of manganese and sulfur, respectively, while the maximum allowable density of corrosive non-metallic inclusions in steel N _KANV , inclusions / mm ² , is determined depending on the oxygen content in the steel in accordance with the condition:

|N_КАНВ|≤7-1000|O₂|,| N _CANV | ≤7-1000 | O ₂ |,

где |N_КАНВ| - абсолютная величина плотности коррозионно-активных неметаллических включений,where | N _CANV | - the absolute value of the density of corrosive non-metallic inclusions,

|О₂| - абсолютная величина содержания кислорода.| About ₂ | - the absolute value of the oxygen content.

Сталь дополнительно содержит ниобий в количестве 0,01-0,07% или ванадий в количестве 0,01-0,10%, а также кальций в количестве 0,0001-0,008%.Steel additionally contains niobium in an amount of 0.01-0.07% or vanadium in an amount of 0.01-0.10%, as well as calcium in an amount of 0.0001-0.008%.

Сталь имеет удовлетворительную стойкость против общей и локальной коррозии, в частности в водных средах с повышенным содержанием ионов хлора, прочность, вязкость и свариваемость. Однако такая сталь может иметь низкую стойкость против атмосферной коррозии, что является причиной появления дефектов на поверхности, снижающих качество нанесения защитных покрытий или плакирующего слоя. Ударная вязкость такой стали и ее сварных соединений при отрицательных температурах (особенно при -60°C и ниже) может быть низка, что свидетельствует о недостаточной хладостойкости и свариваемости.Steel has satisfactory resistance to general and local corrosion, in particular in aqueous media with a high content of chlorine ions, strength, toughness and weldability. However, such steel may have low resistance to atmospheric corrosion, which is the reason for the appearance of defects on the surface, reducing the quality of the application of protective coatings or cladding layer. The impact strength of such steel and its welded joints at low temperatures (especially at -60 ° C and below) can be low, which indicates insufficient cold resistance and weldability.

Задача, решаемая с помощью данного изобретения, заключается в обеспечении коррозионной стойкости, прочности, вязкости, хладостойкости и свариваемости стали при высоком качестве поверхности.The problem solved by this invention is to provide corrosion resistance, strength, toughness, cold resistance and weldability of steel with high surface quality.

Техническим результатом данного изобретения является повышение коррозионной стойкости, хладостойкости, свариваемости и качества поверхности низколегированной стали при сохранении прочности и вязкости.The technical result of this invention is to increase the corrosion resistance, cold resistance, weldability and surface quality of low alloy steel while maintaining strength and toughness.

Технический результат достигается тем, что известная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, медь, фосфор, серу, алюминий, ниобий, кальций, железо и неизбежные примеси, в том числе кислород, олово, цинк, мышьяк и свинец, при ограничении максимально допустимого значения плотности коррозионно-активных неметаллических включений в стали согласно изобретению содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:The technical result is achieved by the fact that the known steel containing carbon, manganese, silicon, chromium, nickel, copper, phosphorus, sulfur, aluminum, niobium, calcium, iron and inevitable impurities, including oxygen, tin, zinc, arsenic and lead, while limiting the maximum permissible density of corrosive non-metallic inclusions in steel according to the invention contains components in the following ratio, wt.%:

углерод - 0,02-0,20,carbon - 0.02-0.20,

марганец - 0,35-1,4,Manganese - 0.35-1.4,

кремний - 0,01-0,40,silicon - 0.01-0.40,

хром - 0,01-0,40,chromium - 0.01-0.40,

никель - 0,01-0,40,nickel - 0.01-0.40,

медь - 0,10-0,30,copper - 0.10-0.30,

фосфор - 0,005-0,035,phosphorus - 0.005-0.035,

серу - не более 0,005,sulfur - not more than 0.005,

алюминий - 0,01-0,05,aluminum - 0.01-0.05,

ниобий - 0,02-0,05,niobium - 0.02-0.05,

кальций - 0,0001-0,002,calcium - 0.0001-0.002,

цинк, олово, мышьяк и свинец - не более 0,005 каждого,zinc, tin, arsenic and lead - not more than 0.005 each,

кислород - не более 0,004,oxygen - not more than 0.004,

железо и неизбежные примеси - остальное,iron and unavoidable impurities - the rest,

причем содержание меди определяется в зависимости от содержания серы в соответствии с условием:moreover, the copper content is determined depending on the sulfur content in accordance with the condition:

где |Cu| и |S| - абсолютные величины содержания меди и серы, соответственно, при этом максимально допустимое значение плотности КАНВ на основе алюминатов кальция составляет 3 вкл./мм² площади микрошлифа, а максимально допустимое значение плотности КАНВ на основе алюминатов магния составляет 2 вкл./мм² площади микрошлифа.where | Cu | and | S | - absolute values of the copper and sulfur content, respectively, while the maximum permissible density of CANV based on calcium aluminates is 3 incl./mm ^{2 of} the microsection area, and the maximum permissible density of CANV based on magnesium aluminates is 2 incl./mm ^{2 of} the microsection .

Содержание углерода и марганца в предлагаемых пределах позволяет получать требуемый уровень прочности стали без снижения ее коррозионной стойкости. При более низком содержании указанных элементов может не обеспечиваться требуемая прочность стали. При более высоком их содержании снижается коррозионная стойкость и свариваемость.The content of carbon and manganese in the proposed range allows you to obtain the required level of strength of steel without reducing its corrosion resistance. At a lower content of these elements, the required strength of steel may not be provided. At their higher content, corrosion resistance and weldability are reduced.

Содержание кремния, алюминия в предлагаемых пределах определяет необходимую степень раскисленности стали при ограниченном количестве оксидов, отрицательно влияющих на коррозионную стойкость стали. При меньшем их содержании затруднительно получить требуемое содержание кислорода в стали. Кроме того, присутствие кремния в твердом растворе вносит определенный вклад в повышение прочностных характеристик. К этому же приводит определенное содержание алюминия в стали, который, связывая азот в частицы нитрида алюминия, сдерживает рост зерна и, тем самым, также приводит к повышению прочности и вязкости. Более высокое значение указанных элементов, чем предусмотренное формулой изобретения, снижает коррозионную стойкость стали.The content of silicon, aluminum in the proposed range determines the necessary degree of deoxidation of steel with a limited amount of oxides that adversely affect the corrosion resistance of steel. With their lower content, it is difficult to obtain the required oxygen content in the steel. In addition, the presence of silicon in the solid solution makes a certain contribution to the increase in strength characteristics. This is also the result of a certain aluminum content in steel, which, by binding nitrogen to aluminum nitride particles, inhibits grain growth and, thus, also leads to an increase in strength and toughness. A higher value of these elements than provided by the claims, reduces the corrosion resistance of steel.

Присутствие в стали хрома, никеля и меди положительно влияет на стойкость стали против общей коррозии и против питтинговой коррозии в некоторых средах. С этим связано ограничение нижнего предела их содержания в стали. Более высокие значения содержания указанных элементов, чем предусмотренные формулой изобретения, приводят к снижению свариваемости стали.The presence of chromium, nickel and copper in steel has a positive effect on the resistance of steel against general corrosion and against pitting corrosion in some environments. A related limitation of the lower limit of their content in steel. Higher values of the content of these elements than those provided by the claims lead to a decrease in the weldability of steel.

Микролегирование стали ниобием приводит к повышению прочности, вязкости и хладостойкости стали из-за выделения мелкодисперсных частиц карбонитридов или карбидов, в том числе, на заключительной стадии горячей прокатки и из-за соответствующего измельчения зерненной структуры.The microalloying of steel with niobium leads to an increase in the strength, toughness and cold resistance of steel due to the release of fine particles of carbonitrides or carbides, including at the final stage of hot rolling and due to the corresponding refinement of the grain structure.

Ограничение верхних пределов содержания фосфора и серы связано с необходимостью обеспечить определенный уровень вязкости и хладостойкости стали. Ограничение нижнего предела содержания фосфора связано с тем, что фосфор, повышая активность углерода, способствует более интенсивному выделению частиц карбонитрида ниобия в процессе горячей прокатки, что повышает прочность стали.The limitation of the upper limits of the content of phosphorus and sulfur is associated with the need to provide a certain level of viscosity and cold resistance of steel. The limitation of the lower limit of the phosphorus content is due to the fact that phosphorus, increasing the activity of carbon, contributes to a more intensive release of niobium carbonitride particles during hot rolling, which increases the strength of steel.

Ограничение содержания кислорода в стали приводит к повышению стойкости против общей коррозии.Limiting the oxygen content in the steel leads to an increase in resistance to general corrosion.

При содержании цинка, олова, мышьяка и свинца более 0,005% каждого снижается ударная вязкость сварного соединения, особенно при отрицательных температурах.When the content of zinc, tin, arsenic and lead is more than 0.005% of each, the toughness of the welded joint decreases, especially at low temperatures.

Дополнительное ограничение содержания меди в зависимости от содержания серы (см. уравнение 1) позволяет сформировать благоприятную морфологию сульфидных выделений, которые кроме марганца и серы содержат медь. При этом существенно повышается стойкость против питтинговой коррозии, вязкость и хладостойкость стали.An additional limitation of the copper content depending on the sulfur content (see equation 1) allows the formation of a favorable morphology of sulfide precipitates, which, in addition to manganese and sulfur, contain copper. This significantly increases the resistance to pitting corrosion, the viscosity and cold resistance of steel.

Ограничение плотности коррозионно-активных неметаллических включений (КАНВ) на основе алюминатов кальция, выявляемых специальными методами (Патент RU №2149400, МПК G01N 33/20, опубл. 20.05.2000), в наибольшей степени ускоряющих локальную коррозию в водных средах, содержащих ионы хлора, а также процессы коррозионной эрозии, позволяет существенно уменьшить скорости указанных процессов и повысить долговечность трубопроводов. При этом допустимое значение плотности КАНВ не должно превышать 3 вкл./мм².Limiting the density of corrosive nonmetallic inclusions (CANF) based on calcium aluminates detected by special methods (Patent RU No. 2149400, IPC G01N 33/20, publ. 05.20.2000), which accelerate local corrosion to the greatest extent in aqueous media containing chlorine ions , as well as corrosion erosion processes, can significantly reduce the speed of these processes and increase the durability of pipelines. In this case, the permissible value of the CANV density should not exceed 3 on / mm ² .

КАНВ на основе алюминатов магния, образование которых стало возможным путем восстановления магния из футеровки или из шлака в процессе обработки стали в ковше при низком уровне окисленности металла и шлака, оказывают отрицательное влияние на стойкость стали против общей и локальной коррозии в водных хлорсодержащих средах, в атмосферных условиях на качество поверхности, а следовательно, на качество нанесения защитных покрытий и плакирующего слоя. Допустимое значение плотности КАНВ на основе алюминатов магния не должно превышать 2 вкл./мм².CANV based on magnesium aluminates, the formation of which was possible by reducing magnesium from the lining or from slag during the processing of steel in the ladle at a low level of oxidation of metal and slag, negatively affects the resistance of steel to general and local corrosion in aqueous chlorine-containing environments, in atmospheric conditions on the quality of the surface, and therefore on the quality of the application of protective coatings and cladding layer. The permissible density of the CANV based on magnesium aluminates should not exceed 2 incl./mm ² .

При обработке стали кальцием в количестве, обеспечивающем его содержание в указанных в формуле пределах, происходит модифицирование включений сульфида марганца, а также включений на основе алюминатов магния, что повышает характеристики вязкости и хладостойкости стального проката и труб. При меньшем содержании кальция достаточного модифицирования неметаллических включений не происходит. При большем его содержании повышается загрязненность стали КАНВ на основе алюминатов кальция.When steel is treated with calcium in an amount that ensures its content in the limits specified in the formula, the inclusions of manganese sulfide and also inclusions based on magnesium aluminates are modified, which increases the viscosity and cold resistance characteristics of rolled steel and pipes. With a lower calcium content, sufficient modification of non-metallic inclusions does not occur. With its larger content, the contamination of CANV steel based on calcium aluminates increases.

Примеры конкретного выполнения способа.Examples of specific performance of the method.

Восемь вариантов низколегированных сталей были выплавлены в лабораторной печи и разлиты в листовые сутунки, которые затем прокатывали на стане на полосы толщиной 5 мм.Eight variants of low alloy steels were smelted in a laboratory furnace and poured into sheet pimps, which were then rolled on a mill into strips 5 mm thick.

Химический состав восьми исследованных плавок стали, зависимость содержания меди от содержания серы и плотность КАНВ приведены в таблице 1.The chemical composition of the eight studied steel melts, the dependence of the copper content on the sulfur content and the density of the CANW are given in table 1.

Из стального проката указанных вариантов сваркой токами высокой частоты изготавливали образцы сварных соединений. На образцах, отобранных от проката и от сварных соединений, проводили комплексные механические и коррозионные испытания - на растяжение по ГОСТ 1497, на ударную вязкость при температуре минус 60°C и минус 10°C по ГОСТ 9455, а также специальные коррозионные испытания по методике, заключающейся в определении массы образцов в результате коррозионных натурных испытаний в водной среде, содержащей 0,17 моль/л NaCl, 0,13 моль/л KСl, 8 моль/л NaHCO₃ и 0,8 моль/л Na₂SO₄, в течение 90 суток (методика 1). Кроме того, скорость локальной коррозии определяли по методике 2 (Липовских В.М., Кашинский В.И., Реформатская И.И., Флорианович Г.М., Подобаев А.И. и Ащеулова И.И. Зависимость коррозионной стойкости теплопроводов из углеродистой стали от водного режима теплосети. Защита металлов. 1999, т.35, №6, с.653-655): определяли скорость развития питтингов в горячей воде (паре) при температуре 135±15°C, содержащей 50 мг/л хлор-иона, 50 мг/л сульфат-иона и 20 мг/л кислорода, pH 8,5-9,5, длительность натурных испытаний - 3 месяца.Samples of welded joints were made from rolled steel of the indicated options by welding with high-frequency currents. Complex samples of mechanical and corrosion tests were carried out on samples taken from rolled products and from welded joints — tensile tests in accordance with GOST 1497, impact strength at minus 60 ° C and minus 10 ° C in accordance with GOST 9455, as well as special corrosion tests according to the procedure, consisting in determining the mass of the samples as a result of in-situ corrosion tests in an aqueous medium containing 0.17 mol / L NaCl, 0.13 mol / L KCl, 8 mol / L NaHCO ₃ and 0.8 mol / L Na ₂ SO ₄ , in within 90 days (method 1). In addition, the local corrosion rate was determined according to method 2 (Lipovskikh V.M., Kashinsky V.I., Reformatskaya I.I., Florianovich G.M., Podobaev A.I. and Ascheulova I.I. Dependence of corrosion resistance of heat pipes from carbon steel from the water regime of the heating system. Protection of metals. 1999, v. 35, No. 6, p. 653-655): the rate of development of pits in hot water (steam) was determined at a temperature of 135 ± 15 ° C, containing 50 mg / l chlorine ion, 50 mg / l of sulfate ion and 20 mg / l of oxygen, pH 8.5-9.5, field tests lasted 3 months.

Кроме того, оценивали наличие дефектов (коррозионных поражений) на поверхности проката после вылеживания в течение 1 месяца в атмосферных условиях.In addition, we evaluated the presence of defects (corrosion damage) on the surface of the rolled product after aging for 1 month in atmospheric conditions.

Результаты определения предела текучести, временного сопротивления, ударной вязкости при минус 60°C и минус 10°C, скорости локальной и общей коррозии (методики 1 и 2, соответственно), а также наличие дефектов на поверхности проката для исследованных плавок представлены в таблице 2.The results of determining the yield strength, tensile strength, impact strength at minus 60 ° C and minus 10 ° C, local and general corrosion rates (methods 1 and 2, respectively), as well as the presence of defects on the surface of the rolling stock for the studied melts are presented in table 2.

Видно, что варианты 1 и 2, соответствующие формуле изобретения, обеспечивают высокие механические характеристики и коррозионную стойкость стального проката и труб.It can be seen that options 1 and 2, corresponding to the claims, provide high mechanical characteristics and corrosion resistance of rolled steel and pipes.

Пониженное, по сравнению с предусмотренным формулой изобретения, содержание меди в плавке 3, а также невыполнение условия |Cu|≥60|S| в плавках 3 и 4 приводит к снижению стойкости стали против общей коррозии (плавка 3), против питтинговой коррозии в некоторых средах и к снижению хладостойкости. Кроме того, пониженное содержание меди в плавке 3 стало причиной появления дефектов на поверхности.Reduced, compared with the provided claims, the copper content in the heat 3, as well as the failure of the condition | Cu | ≥60 | S | in melts 3 and 4, it leads to a decrease in the resistance of steel to general corrosion (melt 3), against pitting corrosion in some environments, and to a decrease in cold resistance. In addition, the low copper content in smelting 3 caused defects on the surface.

Повышенное, по сравнению с расчетным, содержание цинка и олова в плавке 5 приводит к снижению ударной вязкости стали.The increased, compared with the calculated, the content of zinc and tin in smelting 5 leads to a decrease in the toughness of steel.

Содержание фосфора ниже минимально допустимого в плавке 6 приводит к снижению прочностных характеристик стали.The phosphorus content below the minimum allowable in melt 6 leads to a decrease in the strength characteristics of steel.

Повышенное, по сравнению с расчетным, содержание кальция в плавке 7 приводит к повышенной загрязненности стали КАНВ на основе алюминатов кальция (7 вместо 3 вкл./мм²). Это, в свою очередь, резко увеличивает скорость как общей, так и локальной коррозии.The increased, in comparison with the calculated, calcium content in smelting 7 leads to increased contamination of the KANV steel based on calcium aluminates (7 instead of 3 incl. / Mm ² ). This, in turn, dramatically increases the rate of both general and local corrosion.

При наличии в стали значительного количества КАНВ на основе алюминатов магния - 4 включения вместо 1 (плавка 8), скорость локальной коррозии возрастает более чем в 2 раза, скорость общей коррозии - более чем в 1,5 раза, появляются дефекты на поверхности.If there is a significant amount of CANV based on magnesium aluminates - 4 inclusions instead of 1 (melting 8), the local corrosion rate increases by more than 2 times, the general corrosion rate - by more than 1.5 times, surface defects appear.

Пониженная коррозионная стойкость стали в присутствии коррозионно-активных неметаллических включений и является основной причиной досрочных выходов из строя трубопроводов систем нефтесбора и теплотрасс, особенно при повышенном содержании кислорода и серы.The reduced corrosion resistance of steel in the presence of corrosive non-metallic inclusions is the main reason for premature failure of pipelines of oil recovery systems and heating mains, especially with an increased content of oxygen and sulfur.

Таким образом, использование настоящего изобретения существенно повышает коррозионную стойкость и хладостойкость низколегированных сталей при сохранении их прочности, вязкости и свариваемости. В конечном итоге это приведет к значительному повышению срока безаварийной эксплуатации трубопроводов.Thus, the use of the present invention significantly increases the corrosion resistance and cold resistance of low alloy steels while maintaining their strength, toughness and weldability. Ultimately, this will lead to a significant increase in the period of trouble-free operation of pipelines.

Таблица 2table 2 №№ плавкиNo. of swimming trunks Предел текучести σ_T, Н/мм² Yield strength σ _T , N / mm ² Временное сопротивление σ_B, Н/мм² Temporary resistance σ _B , N / mm ² Ударная вязкость KCU_-60C, Дж/см² Impact strength KCU _-60C , J / cm ² Ударная вязкость КСV_-10C, Дж/см² Impact strength KCV- _10C , J / cm ² Скорость общей коррозии, г·м²/час (методика 1)The rate of general corrosion, g · m ² / hour (method 1) Скорость локальной коррозии, мм/год (методика 2)The rate of local corrosion, mm / year (method 2) Наличие дефектов на пов-тиDefects on repeat прокатhire сварное соед.welded joint прокатhire сварное соед.welded joint прокатhire сварное соед.welded joint прокатhire сварное соед.welded joint 1one 480480 460460 580580 570570 190190 160160 200200 190190 0,040.04 0,2-0,40.2-0.4 нетno 22 430430 420420 540540 520520 140140 130130 160160 150150 0,050.05 0,3-0,50.3-0.5 нетno 33 440440 410410 530530 520520 7070 50fifty 8080 6060 0,150.15 1,0-1,21.0-1.2 естьthere is 4four 460460 450450 560560 540540 9090 8080 100one hundred 9090 0,080.08 1,1-1,31.1-1.3 нетno 55 470470 450450 570570 550550 8080 7070 100one hundred 8080 0,070,07 0,2-0,50.2-0.5 нетno 66 370370 350350 490490 460460 170170 150150 180180 170170 0,060.06 0,3-050,3-05 нетno 77 450450 430430 530530 510510 160160 140140 150150 130130 0,180.18 1,6-1,81.6-1.8 нетno 88 480480 460460 560560 540540 140140 120120 120120 8080 0,230.23 1,3-1,51.3-1.5 естьthere is

Claims (1)

Сталь повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, медь, фосфор, серу, алюминий, ниобий, кальций, железо и неизбежные примеси, в том числе кислород, олово, цинк, мышьяк и свинец, при ограничении максимально допустимого значения плотности коррозионно-активных неметаллических включений в стали, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
углерод 0,02-0,20 марганец 0,35-1,4 кремний 0,01-0,40 хром 0,01-0,40 никель 0,01-0,40 медь 0,10-0,30 фосфор 0,005-0,035 сера не более 0,005 алюминий 0,01-0,05 ниобий 0,02-0,05 кальций 0,0001-0,002 цинк, олово, мышьяк и свинец не более 0,005 каждого кислород не более 0,004 железо и неизбежные примеси остальное,
причем содержание меди определено в зависимости от содержания серы в соответствии с условием:
|Cu|≥60|S|,
где |Cu| и |S| - абсолютные величины содержания меди и серы соответственно,
при этом максимально допустимое значение плотности коррозионно-активных неметаллических включений (КАНВ) на основе алюминатов кальция составляет 3 вкл./мм² площади микрошлифа, а максимально допустимое значение плотности КАНВ на основе алюминатов магния составляет 2 вкл./мм² площади микрошлифа. Steel of increased corrosion and cold resistance, containing carbon, manganese, silicon, chromium, nickel, copper, phosphorus, sulfur, aluminum, niobium, calcium, iron and unavoidable impurities, including oxygen, tin, zinc, arsenic and lead, with the limitation the maximum permissible density of corrosive non-metallic inclusions in steel, characterized in that it contains components in the following ratio, wt.%:
carbon 0.02-0.20 manganese 0.35-1.4 silicon 0.01-0.40 chromium 0.01-0.40 nickel 0.01-0.40 copper 0.10-0.30 phosphorus 0.005-0.035 sulfur no more than 0,005 aluminum 0.01-0.05 niobium 0.02-0.05 calcium 0.0001-0.002 zinc, tin, arsenic and lead not more than 0.005 each oxygen no more than 0,004 iron and inevitable impurities rest,
moreover, the copper content is determined depending on the sulfur content in accordance with the condition:
| Cu | ≥60 | S |,
where | Cu | and | S | - absolute values of copper and sulfur, respectively,
in this case, the maximum allowable density value of corrosive non-metallic inclusions (CANF) based on calcium aluminates is 3 incl./mm ^{2 of} the microsection area, and the maximum allowable density value of CANW based on magnesium aluminates is 2 incl./mm ^{2 of} the microsection.