Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

трубная сталь

Классы МПК:C22C38/58 с более 1,5 % марганца по массе
C22C38/50 с титаном или цирконием
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Открытое Акционерное Общество "Магнитогорский металлургический комбинат" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-12-19
публикация патента:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям, используемым для производства магистральных труб. Сталь содержит, мас.%: углерод от 0,11 до менее 0,15, кремний от 0,40 до менее 0,50, марганец 1,30-1,60, хром не более 0,30, никель 0,06-0,20, медь не более 0,30, алюминий не более 0,05, титан не более 0,03, азот не более 0,008, сера не более 0,040, фосфор 0,015-0,030, железо остальное. Сталь имеет феррито-перлитную структуру, величину временного сопротивления разрыву трубная сталь, патент № 2525874 В не менее 530 Н/мм2, величину ударной вязкости KCU-40 не менее 120 Дж/см2. Улучшаются потребительские свойства указанных труб. 1 пр.

Изобретение относится к сплавам на основе железа и может быть использовано при производстве сталей для магистральных трубопроводов.

Наиболее употребительные в настоящее время стали (в том числе - трубные) достаточно подробно описываются, например, в справочнике В.Н. Журавлева и О.И. Николаевой "Машиностроительные стали", М.: Машиностроение, 1981. К трубным сталям относится, например, сталь марки 17Г1С, химический состав и механические свойства которой регламентирует ГОСТ 19281. Одним из важных показателей свойств трубной стали является величина ударной вязкости при отрицательных температурах (минус 40°C), что гарантирует хладостойкость труб при эксплуатации в северных районах.

Качественные трубные стали имеют обычно невысокое содержание углерода, но, как правило, содержат хром, никель и медь.

Известна сталь, содержащая 0.08÷0.30% углерода, 7÷9% марганца, 12÷15% хрома, 1÷3% алюминия, 0.55÷0.63% кремния, 0.01÷0.10% азота, 0.05÷0.15% ванадия, 0.02÷0.05% кальция, остальное железо (см. а.с. № 969778, кл. C22C 38/38, опубл. в БИ № 40, 1982).

Недостатком этой стали является широкий диапазон содержания углерода и ванадия и как следствие широкий диапазон ее прочностных и вязких свойств, что делает эту сталь ограниченно пригодной для использования при производстве труб.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту является сталь марки 17Г1С, приведенная в ГОСТ 19281.

Эта сталь содержит 0.15÷0.20% углерода, 0.4÷0.6% кремния, 1.15÷1.6% марганца, не более 0.3% хрома, никеля и меди (каждого), не более 0.035% фосфора, не более 0.04% серы, не более 0.008% азота, не более 0,05% алюминия, не более 0,03% титана и характеризуется тем, что минимальная величина сопротивления разрыву (трубная сталь, патент № 2525874 B) - не менее 490 Н/мм2, а величина ударной вязкости (KCU-40) - не менее 39 Дж/см 2.

Недостатком известной стали является относительно малая величина ударной вязкости и временного сопротивления, что снижает потребительские свойства стали, используемой для производства магистральных труб.

Технической задачей настоящего изобретения является улучшение потребительских свойств указанных труб, изготовленных из предлагаемой стали.

Предлагаемая трубная сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, серу, фосфор, алюминий, титан и азот и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углеродот 0.11 до менее 0.15
кремний от 0.40 до менее 0.50
марганец 1.30÷1.60
хромне более 0.30
никель0.06÷0.20
медьне более 0.30
алюминийне более 0.05
титанне более 0.03
азотне более 0,008
серане более 0.040
фосфор0.015÷0.030
железоостальное

при этом она имеет феррито-перлитную структуру и величину временного сопротивления разрыву трубная сталь, патент № 2525874 B не менее 530 Н/мм2, величину ударной вязкости KCU-40 не менее 120 Дж/см2.

Сущность заявляемого технического решения состоит в оптимизации химического состава трубной стали (в частности - сужении пределов содержания углерода, марганца и никеля), а также конкретизации содержания фосфора. В результате этого улучшается микроструктура стали, что и повышает величины временного сопротивления разрыву и ударной вязкости.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли в ОАО "Магнитогорский Металлургический Комбинат".

С этой целью при производстве трубной стали варьировали содержание углерода, марганца, никеля и фосфора, фиксируя механические свойства полученной полосовой стали.

Выбранные пределы содержания углерода (0,11 до менее 0,15%), в сочетании с марганцем (1,30÷1,60%), кремнием (0,40 до менее 0,50%) и никелем (0,06÷0,20%) обеспечивают получение феррито-перлитной структуры, позволяют достичь высоких значений предела текучести и временного сопротивления разрыву.

Фосфор, как элемент внедрения, вызывает объемное искажение решетки, приводящее к увеличению сил трения при движении дислокаций, тем самым упрочняя феррит, также усиливает выделение дисперсных карбидных включений, способствуя повышению прочности стали при сохранении пластичности, и улучшает штампуемость стали.

Наилучшие результаты (максимальные величины трубная сталь, патент № 2525874 B и KCU-40 при удовлетворительной пластичности металла) получены при реализации заявляемого объекта. Отклонения от предлагаемого содержания отдельных компонентов стали ухудшали достигнутые показатели.

Так, уменьшение содержания углерода, марганца и фосфора приводило к уменьшению величины трубная сталь, патент № 2525874 B стали, а их увеличение - к возрастанию; содержание же в стали никеля, практически, не изменяло трубная сталь, патент № 2525874 B. Уменьшение содержания углерода и фосфора повышало величину ударной вязкости, а увеличение их содержания оказывало обратное влияние. При увеличении содержания никеля величина ударной вязкости снижалась, и наоборот. Поэтому было выбрано такое содержание в стали указанных элементов, которое давало требуемые прочность, пластичность и ударную вязкость металла, способствуя созданию максимальной износостойкости труб.

Пример конкретного выполнения

Трубная сталь содержит компоненты в следующих величинах (мас.%): углерод - 0.14, кремний - 0.50, марганец - 1.45, хром - 0.15, никель - 0.13, медь - 0.15, сера - 0,002, фосфор - 0.022, азот - 0.006, алюминия - 0.040, титана - 0.002, железо - остальное.

Механические свойства стали: трубная сталь, патент № 2525874 в =565 Н/мм; KCU-40=179 Дж/см2. Сравнительный анализ химического состава стали и механических свойств представлен в таблице.

Контрольные испытания стали, взятой в качестве ближайшего аналога, показали, что величина временного сопротивления разрыву трубная сталь, патент № 2525874 В была в пределах 490-520 Н/мм2, величина ударной вязкости KCU-40 была в пределах 39-55 Дж/см2. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в Центральной лаборатории ОАО "ММК", использование предлагаемой трубной стали для изготовления магистральных трубопроводов позволит улучшить потребительские свойства труб, а именно достигнутые показатели величины сопротивления стали разрыву и ее ударной вязкости при температуре испытаний минус 40°С увеличивают срок службы труб не менее чем на 30%, а в условиях крайнего Севера - почти в 1,5 раза.

Таблица
№ п.п.Массовая доля элементов, %трубная сталь, патент № 2525874 В, Н/мм2 KCU-40°С, Дж/см2
СSiMn SPCr NiСuN AITi
10,120,49 1,310,004 0,0160,040,14 0,060,005 0,0320,002580 185
2 0,140,49 1,350,0030,013 0,050,17 0,060,0040,036 0,003590 156
3 0,150,521,46 0,0050,014 0,050,120,05 0,0040,039 0,002600141
ГОСТ 19281 0,15-0,20,4-0,6 1,15-1,6He более 0,04 Не более 0,035He более 0,3 He более 0,3Не более 0,3 Не более 0,008Не более 0,05 He более 0,03Не менее 490 Не менее 39

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Трубная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, серу, фосфор, алюминий, титан, азот и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

углеродот 0,11 до менее 0,15
кремний от 0,40 до менее 0.50
марганец 1,30÷1,60
хромне более 0,30
никель0,06÷0,20
медьне более 0,30
алюминийне более 0,05
титанне более 0,03
азотне более 0,008
серане более 0,040
фосфор0,015÷0,030
железоостальное


при этом она имеет феррито-перлитную структуру, величину временного сопротивления разрыву трубная сталь, патент № 2525874 В не менее 530 H/мм2 и величину ударной вязкости KCU-40 не менее 120 Дж/см2.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2525874

patent-2525874.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C22C38/58 с более 1,5 % марганца по массе

Патенты РФ в классе C22C38/58:
термостойкая аустенитная сталь, обладающая стойкостью к растрескиванию при снятии напряжений -  патент 2528606 (20.09.2014)
холоднодеформируемая сталь повышенной прочности и состоящее из нее плоское изделие -  патент 2524027 (27.07.2014)
листовая конструкционная нержавеющая сталь, обладающая превосходной коррозионной устойчивостью в сварном шве, и способ ее производства -  патент 2522065 (10.07.2014)
коррозионностойкая высокопрочная сталь -  патент 2519337 (10.06.2014)
способ получения металлоизделия с заданным структурным состоянием -  патент 2516213 (20.05.2014)
малоактивируемая жаропрочная радиационностойкая сталь -  патент 2515716 (20.05.2014)
сталь -  патент 2514901 (10.05.2014)
высокопрочная среднеуглеродистая комплекснолегированная сталь -  патент 2510424 (27.03.2014)
высокопрочная гальванизированная листовая сталь и способ ее изготовления -  патент 2510423 (27.03.2014)
стали со структурой пакетного мартенсита -  патент 2507297 (20.02.2014)

Класс C22C38/50 с титаном или цирконием


Наверх