[go: up one dir, main page]

RU2460822C1 - Азотсодержащая коррозионно-стойкая сталь для изготовления нефтегазопроводных труб - Google Patents

Азотсодержащая коррозионно-стойкая сталь для изготовления нефтегазопроводных труб Download PDF

Info

Publication number
RU2460822C1
RU2460822C1 RU2011125419/02A RU2011125419A RU2460822C1 RU 2460822 C1 RU2460822 C1 RU 2460822C1 RU 2011125419/02 A RU2011125419/02 A RU 2011125419/02A RU 2011125419 A RU2011125419 A RU 2011125419A RU 2460822 C1 RU2460822 C1 RU 2460822C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nitrogen
steel
carbon
oil
corrosion
Prior art date
Application number
RU2011125419/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Владиславович Иоффе (RU)
Андрей Владиславович Иоффе
Тамара Викторовна Тетюева (RU)
Тамара Викторовна Тетюева
Виктор Анатольевич Ревякин (RU)
Виктор Анатольевич Ревякин
Елена Александровна Трифонова (RU)
Елена Александровна Трифонова
Михаил Александрович Мовчан (RU)
Михаил Александрович Мовчан
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Самарский инженерно-технический центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Самарский инженерно-технический центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Самарский инженерно-технический центр"
Priority to RU2011125419/02A priority Critical patent/RU2460822C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2460822C1 publication Critical patent/RU2460822C1/ru

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а именно к легированным сталям, предназначенным для изготовления нефтегазопроводных труб и другого оборудования для нефтяной промышленности. Сталь содержит следующие ингредиенты, в мас.%: углерод не более 0,05, марганец не более 0,60, кремний не более 0,60, хром 1,50-3,00, ванадий 0,06-012, ниобий 0,06-0,12, молибден 0,20-0,40, алюминий 0,025-0,40, РЗМ не более 0,05, азот 0,10-0,30, железо и неизбежные примеси остальное. Обеспечивается получение необходимых прочностных и вязкопластических характеристик при высокой стойкости к сульфидной, углекислотной и бактериальной коррозии. 3 табл.

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к легированным сталям, предназначенным для изготовления нефтегазопроводных труб и другого оборудования для нефтяной промышленности, обладающих необходимыми механическими свойствами и коррозионной стойкостью в агрессивных средах, содержащих сероводород и углекислый газ.
Известна сталь, предназначенная для изготовления магистральных труб для перекачки нефтепродуктов в условиях северных широт, содержащая, мас.%: углерод 0,06-0,13, марганец 0,3-0,7, кремний 0,15-0,40, хром 0,40-0,70, молибден 0,08-0,15, церий 0,002-0,05, алюминий 0,01-0,07, железо - остальное (патент РФ №2122045, МПК C22C 38/28). Данная сталь не является коррозионно-стойкой к углекислотной коррозии и не обеспечивает необходимую стойкость к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением и биокоррозии.
Известна также сталь для изготовления нефте-, газо- и продуктопроводов, морских платформ, сварных конструкций, описанная в патенте РФ №2241780, МПК C22C 38/60 и характеризующаяся следующим составом, мас.%:
углерод 0,02-0.11
кремний 0,06-0,60
марганец 0,10-1,80
хром 0,005-0,30
никель 0,005-1,00
ванадий 0,01-0,12
ниобий 0,02-0,10
титан 0,01-0,04
фосфор 0,001-0,012
азот 0,001-0,012
медь 0.005-0,25
сурьма 0,0001-0,008
мышьяк 0,0001-0,008
олово 0,0001-0,007
железо остальное
Указанная сталь обладает достаточно высокими прочностными характеристиками и высокой вязкостью при отрицательных температурах, однако не является коррозионно-стойкой к углекислотной и бактериальной коррозии.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является коррозионно-стойкая сталь для нефтепродуктопроводов (патент РФ №2361958, МПК C22C 38/00), характеризующаяся следующим содержанием ингредиентов, мас.%:
углерод 0,03-0,12
марганец 0,40-0,70
кремний 0,17-0,40
хром 0,50-1,20
ванадий 0,04-0,10
ниобий 0,03-0,06
молибден 0,15-0,30
алюминий не более 0,06
РЗМ 0,002-0,01
железо и неизбежные примеси остальное
Описанная сталь имеет высокую коррозионную стойкость в сероводородсодержащей среде, но низкие прочностные, вязко-пластические характеристики и недостаточный уровень коррозионной стойкости в CO2-содержащих средах.
Задачей настоящего изобретения является создание стали для нефтегазопроводных труб, обладающих необходимыми прочностными характеристиками, хорошей свариваемостью, повышенной стойкостью к углекислотной, сероводородной, бактериальной коррозии и пригодных для эксплуатации в условиях Крайнего Севера.
Поставленная задача решается путем того, что сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, ниобий, молибден, алюминий, РЗМ, железо и неизбежные примеси, в отличие от прототипа дополнительно содержит азот при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
углерод не более 0.05
марганец не более 0,60
кремний не более 0,60
хром 1,50-3,00
ванадий 0,06-0,12
ниобий 0,06-0,12
молибден 0,20-0,40
алюминий 0,025-0,40
РЗМ не более 0,05
азот 0,10-0,30
железо и неизбежные примеси остальное
Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в том, что легирование стали азотом в указанном количестве в совокупности с нитридообразующими элементами (ванадий, ниобий и алюминий) обеспечивает получение необходимых прочностных и вязко-пластических характеристик при высокой стойкости к сульфидной, углекислотной и бактериальной коррозии. Нитридные выделения используются в качестве дисперсных упрочнителей аналогично карбидным в сталях с более высоким содержанием углерода. За счет того, что атомный радиус азота меньше атомного радиуса углерода, азот имеет большее сродство с твердым раствором, чем углерод. Это позволяет создать равномерно распределенные по структуре выделения. Нитриды в отличие от карбидов не склонны к коагуляции. Поэтому нитриды легирующих элементов сдерживают рост аустенитного зерна и повышение прочности возможно не только по дисперсионному механизму упрочнения, но и по зернограничному. Также, согласно уравнению Петтча-Холла, чем меньше размер зерна, тем больше предел текучести.
Содержание в химическом составе стали азота менее 0,10 мас.% не обеспечивает эффект повышения прочности за счет образования нитридов или карбонитридов легирующих элементов. Ограничение содержания азота до 0,30 мас.% обусловлено ограниченной растворимостью азота в железе. Наличие в химическом составе стали углерода не более 0,05 мас.% необходимо для получения стали с необходимым уровнем свариваемости. При содержании углерода более 0,05 мас.% снижаются вязко-пластические и коррозионные свойства стали за счет формирования в структуре стали карбидов хрома.
За счет введения в состав стали нитридо- и карбонитридообразующих элементов (ниобий и ванадий) в структуре предлагаемой стали уменьшается количество выделений, содержащих молибден и хром, вследствие чего повышается количество хрома и молибдена в твердом растворе, что оказывает положительное влияние на стойкость к углекислотной коррозии, поскольку хром и молибден склонны к образованию на поверхности стали защитных аморфных фаз, повышающих коррозионную стойкость. При содержании хрома в стали менее 1,5 мас.% не обеспечивается стойкость труб к углекислотной коррозии, а при содержании хрома свыше 3,0 мас.% ухудшается стойкость труб к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением (СКРН). Трубы, изготовленные из стали с содержанием молибдена менее 0,2 мас.%, не обладают хладостойкостью, а при содержании молибдена свыше 0,4 мас.% снижается стойкость труб к СКРН.
При содержании ванадия свыше 0,12 мас.% наблюдается значительное ухудшение свариваемости, а содержание ниобия свыше 0,12 мас.% приводит к появлению грубых карбонитридов, что негативно сказывается на стойкости стали к коррозионному растрескиванию. Введение ванадия и ниобия менее 0,06 мас.% не обеспечит формирования в структуре стали карбонитридов ванадия и ниобия, необходимых для повышения стойкости к углекислотной коррозии.
Введение редкоземельных металлов положительно сказывается на стойкости стали к сульфидной коррозии, т.к. они связывают серу в оксисульфиды и гидриды. Содержание РЗМ выше 0,05 мас.% может привести к излишнему обогащению границ зерен РЗМ, что вызовет склонность стали к межзеренному разрушению и, следовательно, приведет к уменьшению вязкости, повышению температуры хрупко-вязкого перехода и снижению стойкости к СКРН.
Введение алюминия в указанном количестве достаточно для связывания растворенного кислорода в прочные оксиды. При введении алюминия больше 0,40 мас.% возможно формирование в границах кристаллов нитридов алюминия пленистых форм, охрупчивающих сталь. При содержании алюминия менее 0,025 мас.% сталь не будет являться раскисленной.
Сущность предложенного изобретения и обеспечиваемый им технический результат поясняются данными проведенных исследований, представленными в таблицах, где в Таблице 1 приведены варианты химического состава стали, в Таблице 2 - механические свойства, в Таблице 3 - результаты коррозионных испытаний.
Таблица 1
Массовые доли элементов, % Рсм, %
C Si Mn Cr Mo Al V Nb РЗМ N
1 0.03 0.2 0.5 3.0 0.30 0.025 0.06 0.08 0.04 0.1 0.24
2 0.04 0.5 0.6 2.6 0.25 0.08 0.1 0.12 0.02 0.2 0.24
3 0.03 0.6 0.2 1.8 0.30 0.40 0.08 0.1 0.04 0.15 0.18
4 0.02 0.2 0.5 1.5 0.40 0.10 0.11 0.09 0.02 0.3 0.16
5 0.04 0.6 0.6 2.3 0.20 0.05 0.12 0.07 0.05 0.1 0.23
6 0.05 0.4 0.3 2.9 0.40 0.20 0.07 0.06 0.03 0.25 0.26
7 0.04 0.3 0.4 2.1 0.35 0.30 0.09 0.11 0.05 0.2 0.21
Figure 00000001
Таблица 3
Стойкость к СКРН по NACE TMO177, метод А, σth, % Скорость коррозии в CO2-содержащей среде, мм/год Количество клеток СВБ бактерий в поле зрения при x3000
1 80 0,15 8
2 85 0,20 14
3 85 0,28 12
4 85 0,32 15
5 85 0,26 11
6 85 0,15 9
7 85 0,30 10
Как видно из приведенных данных, совокупность качественного и количественного соотношения ингредиентов предложенного состава стали обеспечивает необходимый уровень прочностных характеристик, свариваемости, хладостойкости, стойкости к углекислотной, сульфидной, а также и к бактериальной коррозии изготовленных из нее труб и оборудования для нефтяной промышленности.

Claims (1)

  1. Азотсодержащая коррозионно-стойкая сталь для изготовления нефтегазопроводных труб, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, ниобий, молибден, алюминий, РЗМ, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит азот при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
    углерод не более 0,05 марганец не более 0,60 кремний не более 0,60 хром 1,50-3,00 ванадий 0,06-0,12 ниобий 0,06-0,12 молибден 0,20-0,40 алюминий 0,025-0,40 РЗМ не более 0,05 азот 0,10-0,30 железо и неизбежные примеси остальное
RU2011125419/02A 2011-06-20 2011-06-20 Азотсодержащая коррозионно-стойкая сталь для изготовления нефтегазопроводных труб RU2460822C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011125419/02A RU2460822C1 (ru) 2011-06-20 2011-06-20 Азотсодержащая коррозионно-стойкая сталь для изготовления нефтегазопроводных труб

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011125419/02A RU2460822C1 (ru) 2011-06-20 2011-06-20 Азотсодержащая коррозионно-стойкая сталь для изготовления нефтегазопроводных труб

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2460822C1 true RU2460822C1 (ru) 2012-09-10

Family

ID=46938951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011125419/02A RU2460822C1 (ru) 2011-06-20 2011-06-20 Азотсодержащая коррозионно-стойкая сталь для изготовления нефтегазопроводных труб

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2460822C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111411307A (zh) * 2020-05-18 2020-07-14 中国石油天然气集团有限公司 一种完井用抗细菌腐蚀连续管及其制造方法
CN115074624A (zh) * 2022-06-22 2022-09-20 江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司 一种抗硫化氢腐蚀含稀土换热管用钢及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2180016C1 (ru) * 2001-05-14 2002-02-27 Открытое акционерное общество "Северсталь" Сталь для магистральных нефте- и газопроводов
RU2180691C1 (ru) * 2000-09-04 2002-03-20 Акционерное общество закрытого типа Научно-производственное объединение "Полиметалл" Труба для нефтегазопродуктопроводов и способ ее производства
RU2361958C2 (ru) * 2007-09-12 2009-07-20 Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") Сталь

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2180691C1 (ru) * 2000-09-04 2002-03-20 Акционерное общество закрытого типа Научно-производственное объединение "Полиметалл" Труба для нефтегазопродуктопроводов и способ ее производства
RU2180016C1 (ru) * 2001-05-14 2002-02-27 Открытое акционерное общество "Северсталь" Сталь для магистральных нефте- и газопроводов
RU2361958C2 (ru) * 2007-09-12 2009-07-20 Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") Сталь

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111411307A (zh) * 2020-05-18 2020-07-14 中国石油天然气集团有限公司 一种完井用抗细菌腐蚀连续管及其制造方法
CN115074624A (zh) * 2022-06-22 2022-09-20 江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司 一种抗硫化氢腐蚀含稀土换热管用钢及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2716438C1 (ru) Бесшовная высокопрочная труба из нержавеющей стали нефтепромыслового сортамента и способ её изготовления
US10233523B2 (en) Carburization resistant metal material
RU2547064C2 (ru) Малолегированная аустенитная нержавеющая сталь
RU2392348C2 (ru) Коррозионно-стойкая высокопрочная немагнитная сталь и способ ее термодеформационной обработки
US6248187B1 (en) Corrosion resisting steel and corrosion resisting oil well pipe having high corrosion resistance to carbon dioxide gas
CN101730754A (zh) 用于酸性作业环境的钢
MX2011004528A (es) Tubo de acero inoxidable de alta resistencia excelente para la resistencia a la tension por sulfuro y la resistencia a la corrosion por gas de acido carbonico de alta temperatura.
JP5071384B2 (ja) オーステナイト系ステンレス鋼
CN111433382B (zh) 具有优异的抗高温氧化性的铁素体不锈钢及其制造方法
JP2005023353A (ja) 高温水環境用オーステナイトステンレス鋼
EP2824208A1 (en) Ferritic stainless steel sheet
WO2016079920A1 (ja) 油井用高強度ステンレス継目無鋼管
WO2019059095A1 (ja) 鋼板およびその製造方法
RU2437954C1 (ru) Коррозионно-стойкая сталь для нефтегазодобывающего оборудования
CN1816640A (zh) 两相不锈钢
JP3752857B2 (ja) 油井用Cr含有継目無鋼管
CN110499454B (zh) 经济型耐硫酸盐还原菌腐蚀无缝集输管线管及其制造方法
US20190105727A1 (en) Welding Structure Member
MX2014007692A (es) Acero de baja aleacion.
CA2890857C (en) Ferritic stainless steel
RU2460822C1 (ru) Азотсодержащая коррозионно-стойкая сталь для изготовления нефтегазопроводных труб
RU2180016C1 (ru) Сталь для магистральных нефте- и газопроводов
RU2361958C2 (ru) Сталь
JP2000119798A (ja) 硫化物応力割れ抵抗性に優れた高強度鋼及び油井用鋼管
RU2420603C1 (ru) Штрипсовая сталь и изделие, выполненное из нее

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150621