[go: up one dir, main page]

RU2426808C1 - Alloy on base of titanium - Google Patents

Alloy on base of titanium Download PDF

Info

Publication number
RU2426808C1
RU2426808C1 RU2010117136/02A RU2010117136A RU2426808C1 RU 2426808 C1 RU2426808 C1 RU 2426808C1 RU 2010117136/02 A RU2010117136/02 A RU 2010117136/02A RU 2010117136 A RU2010117136 A RU 2010117136A RU 2426808 C1 RU2426808 C1 RU 2426808C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
titanium
pitting
samples
ruthenium
Prior art date
Application number
RU2010117136/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Сергеевич Кудрявцев (RU)
Анатолий Сергеевич Кудрявцев
Евгений Васильевич Чудаков (RU)
Евгений Васильевич Чудаков
Владимир Федорович Щербинин (RU)
Владимир Федорович Щербинин
Нэлли Федоровна Молчанова (RU)
Нэлли Федоровна Молчанова
Юлия Юрьевна Малинкина (RU)
Юлия Юрьевна Малинкина
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей")
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 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей")
Priority to RU2010117136/02A priority Critical patent/RU2426808C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2426808C1 publication Critical patent/RU2426808C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: here is disclosed alloy on base of titanium containing wt %: aluminium 1.8-2.5, zirconium 2.0-3.0, silicon 0.02-0.10, iron 0.05-0.15, oxygen 0.03-0.13, hydrogen 0.001-0.006, nitrogen 0.01-0.03, carbon 0.01-0.10, ruthenium 0.05-0.12, titanium - the rest at maintaining following ratio: (Al+Zr)/(Fe+Si+C) ≥ 15.
EFFECT: high resistance of alloy to slit and pitting corrosion in high temperature, oxidising mediums and mediums with high contents of salts.
2 dwg, 2 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к созданию сплавов на основе титана, предназначенных для изготовления трубопроводов и трубных систем широкой номенклатуры, работающих в условиях высоких температур до 250°С и окислительных сред с рН=2,0-7,0 с высоким солесодержанием.The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the creation of titanium-based alloys intended for the manufacture of pipelines and pipe systems of a wide range of products, operating at high temperatures up to 250 ° C and oxidizing environments with pH = 2.0-7.0 with high salinity .

Сплав обладает высокой стойкостью против щелевой и питтинговой коррозии. Известны сплавы на основе титана для изготовления трубопроводов, указанные в патенте [1] и государственном стандарте США - (Grade 13, 14, 15, 26, 28) [2]. Эти сплавы обладают хорошей коррозионной стойкостью, но имеют определенные недостатки, ограничивающие их применение для указанных условий.The alloy is highly resistant to crevice and pitting corrosion. Known alloys based on titanium for the manufacture of pipelines specified in the patent [1] and US state standard - (Grade 13, 14, 15, 26, 28) [2]. These alloys have good corrosion resistance, but have certain disadvantages that limit their use for these conditions.

Сплав, содержащий компоненты, мас.%: алюминий 2,5-4,0, ванадий 2,5-4,0, молибден 2,0-3,5, цирконий 0,4-1,5, железо 0,25, кислород 0,15, рутений или палладий 0,03-0,3 [1]. Этот сплав является ограниченно свариваемым.The alloy containing the components, wt.%: Aluminum 2.5-4.0, vanadium 2.5-4.0, molybdenum 2.0-3.5, zirconium 0.4-1.5, iron 0.25, oxygen 0.15, ruthenium or palladium 0.03-0.3 [1]. This alloy is limited weldable.

(Grade 13, 14, 15, 26) [2] - сплавы на основе технического титана с рутением имеют низкие прочностные свойства.(Grade 13, 14, 15, 26) [2] - alloys based on technical titanium with ruthenium have low strength properties.

(Grade 28 ELI) [2] - сплав, на основе титана, содержащий компоненты, мас.%: алюминий 2,5-3,5, ванадий 2,0-3,0, рутений 0,08-0,14, склонен к наводороживанию при длительной эксплуатации в среде с атомарным водородом.(Grade 28 ELI) [2] - an alloy based on titanium containing components, wt.%: Aluminum 2.5-3.5, vanadium 2.0-3.0, ruthenium 0.08-0.14, inclined to hydrogenation during prolonged use in an environment with atomic hydrogen.

Наиболее близким по составу ингредиентов и технической сущности является сплав на основе титана (прототип), содержащий мас.%: алюминий 1,8-2,5; цирконий 2,0-3,0; кремний 0,12; железо 0,25; кислород 0,15; водород 0,006; азот 0,04; углерод 0,10; титан - остальное [3]. Известный сплав характеризуется хорошим сочетанием прочностных, пластических характеристик и свариваемости.The closest in composition of the ingredients and technical essence is an alloy based on titanium (prototype), containing wt.%: Aluminum 1.8-2.5; zirconium 2.0-3.0; silicon 0.12; iron 0.25; oxygen 0.15; hydrogen 0.006; nitrogen 0.04; carbon 0.10; titanium - the rest [3]. Known alloy is characterized by a good combination of strength, plastic characteristics and weldability.

Недостатком этого сплава является повышенная склонность к питтинговой и щелевой коррозии.The disadvantage of this alloy is an increased tendency to pitting and crevice corrosion.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание сплава, обладающего более высокой стойкостью против щелевой и питтинговой коррозии для трубопроводов, работающих в условиях повышенных температур (до 250°С) и при высоком солесодержании (рН=2,0-7,0).The technical result of the invention is the creation of an alloy with higher resistance against crevice and pitting corrosion for pipelines operating at elevated temperatures (up to 250 ° C) and at high salinity (pH = 2.0-7.0).

Технический результат достигается за счет того, что в сплав, содержащий алюминий, цирконий, кремний, железо, кислород, водород, азот, углерод и титан - остальное, дополнительно вводится рутений при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved due to the fact that in the alloy containing aluminum, zirconium, silicon, iron, oxygen, hydrogen, nitrogen, carbon and titanium - the rest is additionally introduced ruthenium in the following ratio of components, wt.%:

АлюминийAluminum 1,8-2,51.8-2.5 ЦирконийZirconium 2,0-3,02.0-3.0 КремнийSilicon 0,02-0,100.02-0.10 ЖелезоIron 0,05-0,150.05-0.15 КислородOxygen 0,03-0,130.03-0.13 ВодородHydrogen 0,001-0,0060.001-0.006 АзотNitrogen 0,01-0,030.01-0.03 УглеродCarbon 0,01-0,100.01-0.10 РутенийRuthenium 0,05-0,120.05-0.12 ТитанTitanium остальное,rest,

при этом должно быть выполнено следующее условие:the following condition must be fulfilled:

(Al+Zr)/(Fe+Si+C)≥15(Al + Zr) / (Fe + Si + C) ≥15

Рутений введен в сплав в оптимальном количестве, необходимом для пассивации в условиях повышенных температур (до 250°С) и при высоком солесодержании (рН=2,0-7,0). При содержании рутения менее 0,05% в указанных условиях пассивация не наступает, полная пассивация наступает при содержании рутения до 0,12%, дальнейшее повышение содержания рутения нецелесообразно и неэффективно.Ruthenium is introduced into the alloy in the optimum amount necessary for passivation at elevated temperatures (up to 250 ° C) and at high salinity (pH = 2.0-7.0). When the ruthenium content is less than 0.05% under these conditions, passivation does not occur, complete passivation occurs when the ruthenium content is up to 0.12%, a further increase in the ruthenium content is impractical and inefficient.

Кроме того, введение в заявляемый сплав рутения улучшает его структурную стабильность и обеспечивает устойчивую пассивность сплава. Электрохимический потенциал сплава смещается в область устойчивой пассивности за счет снижения перенапряжения реакции выделения водорода, что свидетельствует об отсутствии условий питтингообразования.In addition, the introduction of the inventive alloy of ruthenium improves its structural stability and ensures stable passivity of the alloy. The electrochemical potential of the alloy shifts to a region of stable passivity due to a decrease in the overvoltage of the hydrogen evolution reaction, which indicates the absence of pitting conditions.

Легирующие элементы (алюминий, цирконий) и примеси (кремний, железо, углерод) находятся в таком соотношении, чтобы снизить структурную неоднородность сплава и повысить стойкость против щелевой и питтинговой коррозии. Несоблюдение указанного в формуле соотношения затрудняет равномерное распределение примесей по объему зерна, что снижает коррозионную стойкостьAlloying elements (aluminum, zirconium) and impurities (silicon, iron, carbon) are in such a ratio as to reduce the structural heterogeneity of the alloy and increase resistance to crevice and pitting corrosion. Failure to comply with the ratio specified in the formula makes it difficult to evenly distribute impurities over the grain volume, which reduces corrosion resistance

Выплавляли слитки из заявляемого сплава и сплава-прототипа (таблица 1).Ingots from the inventive alloy and prototype alloy were smelted (table 1).

Слитки ковали на плиты и прокатывали в листы толщиной 4,0 мм, из которых затем изготавливали образцы размером 4×35×35 мм для проведения коррозионных испытаний на щелевую и питтинговую коррозию. С целью ускорения коррозионные испытания проводили в автоклаве в среде 20%-ного раствора NaCl при температуре 250°С в течение 2000 часов. Результаты испытаний приведены в таблице 2.The ingots were forged onto plates and rolled into 4.0 mm thick sheets, from which samples 4 × 35 × 35 mm in size were then made for corrosion testing for crevice and pitting corrosion. In order to accelerate, corrosion tests were carried out in an autoclave in a 20% NaCl solution at a temperature of 250 ° C for 2000 hours. The test results are shown in table 2.

Оценка склонности к щелевой коррозии произведена по результатам исследования потери массы образцов в размерности 10-4 г/дм2·час.The tendency to crevice corrosion was assessed based on the results of a study of the weight loss of samples in a dimension of 10-4 g / dm 2 · hour.

Оценка склонности к питтингу выполнена визуально при осмотре поверхности образцов с использованием оптического микроскопа при увеличении ×12. Выявляли питтинги диаметром не менее 0,1 мм.An assessment of the propensity for pitting was performed visually when examining the surface of the samples using an optical microscope at a magnification of × 12. Pitting with a diameter of at least 0.1 mm was detected.

На образце из сплава-прототипа обнаружены многочисленные питтинговые поражения поверхности в виде язв размером до 4,0 мм. На образце из заявляемого сплава никаких поражений поверхности обнаружено не было, поверхность образцов сохранялась блестящей.Numerous pitting lesions of the surface in the form of ulcers up to 4.0 mm in size were found on a prototype alloy sample. On the sample of the inventive alloy, no surface lesions were found, the surface of the samples remained shiny.

Вид поверхности образцов после испытаний на щелевую и питтинговую коррозию представлен на фото: (фигура 1) - из сплава-прототипа, (фигура 2) - из заявляемого сплава.The surface view of the samples after testing for crevice and pitting corrosion is shown in the photo: (figure 1) - from the prototype alloy, (figure 2) - from the inventive alloy.

Представленные результаты показывают, что заявляемый сплав по стойкости против щелевой и питтинговой коррозии превосходит аналогичные характеристики известного сплава. Из заявляемого сплава в производственных условиях изготовлена партия трубопроводов, которая успешно прошла все эксплуатационные испытания.The presented results show that the inventive alloy in terms of resistance to crevice and pitting corrosion exceeds the similar characteristics of the known alloy. A batch of pipelines was manufactured from the inventive alloy under production conditions, which successfully passed all operational tests.

ИсточникиSources

[1] Патент RU №2203974, Кл. С22С 14/00, 07.05.2001 г. «Сплав на основе титана».[1] Patent RU No. 2203974, Cl. С22С 14/00, 05/07/2001, "Alloy based on titanium."

[2] Стандарт на бесшовные и сварные трубы из титана и титановых сплавов для конденсаторов и теплообменников. ASTM B338-98.[2] Standard for seamless and welded pipes of titanium and titanium alloys for condensers and heat exchangers. ASTM B338-98.

[3] Титан и сплавы титановые деформируемые Марки ГОСТ 19807-91.[3] Titanium and wrought titanium alloys. GOST GOST 19807-91.

Таблица 1Table 1 Химический состав предлагаемого и известного сплаваThe chemical composition of the proposed and known alloy СплавAlloy № составаComposition number AlAl RuRu СFROM ZrZr FeFe SiSi O2 O 2 Н2 H 2 NN Al+Zr/Fe+Si+C≥15Al + Zr / Fe + Si + C≥15 TiTi ПредлагаемыйProposed 1one 1,81.8 0,050.05 0,010.01 2,02.0 0,050.05 0,020.02 0,030,03 0,0010.001 0,010.01 47,547.5 ост.rest 22 2,02.0 0,120.12 0,050.05 2,52.5 0,100.10 0,050.05 0,070,07 0,0060.006 0,020.02 28,528.5 ост.rest 33 2,52.5 0,080.08 0,100.10 3,03.0 0,150.15 0,100.10 0,130.13 0,0030.003 0,030,03 15,715.7 ост.rest ИзвестныйFamous 2,52.5 0,080.08 2,52.5 0,200.20 0,100.10 0,100.10 0,0080.008 0,040.04 1313 ост.rest

Таблица 2table 2 Результаты коррозионных испытанийCorrosion Test Results СплавAlloy № составаComposition number Характеристика средыEnvironmental characteristic Результаты коррозионных испытаний продолжительностью 2000 часов2,000 hours corrosion test results Щелевая коррозияCrevice corrosion Питтинговая коррозияPitting corrosion Степень поражения испытуемых образцовDegree of damage to test samples Вид поверхности образцовSample surface view Степень поражения образцовDegree of damage to samples Выявление на поверхности образцов питтинговDetection of pitting samples on the surface ЗаявляемыйThe claimed 1one Аэрированный (насыщенный) - 20%-ный раствор NaCl, рН=2,5, температура 250°СAerated (saturated) - 20% NaCl solution, pH = 2.5, temperature 250 ° С Нет пораженийNo defeat Поверхность образцов блестящая. Потери массы образца 1×10-4 г/дм2·часThe surface of the samples is shiny. Weight loss of the sample 1 × 10 -4 g / DM 2 · hour Нет пораженийNo defeat Поверхность образцов блестящая. Питтнговые язвы не обнаруженыThe surface of the samples is shiny. No pitting ulcers detected 22 Нет пораженийNo defeat Поверхность образцов блестящая. Потери массы образца 1×10-4 г/дм2·часThe surface of the samples is shiny. Weight loss of the sample 1 × 10 -4 g / DM 2 · hour Нет пораженийNo defeat Поверхность образцов блестящая. Питтнговые язвы не обнаруженыThe surface of the samples is shiny. No pitting ulcers detected 33 Нет пораженийNo defeat Поверхность образцов блестящая. Потери массы образца 1×10-4 г/дм2·часThe surface of the samples is shiny. Weight loss of the sample 1 × 10 -4 g / DM 2 · hour Нет пораженийNo defeat Поверхность образцов блестящая. Питтнговые язвы не обнаруженыThe surface of the samples is shiny. No pitting ulcers detected ИзвестныйFamous Интенсивное разрушение сплава в щеляхIntensive destruction of the alloy in the cracks На поверхности выявлена рыхлая серая пленка с видимыми сквозными повреждениями до 4 мм. Потеря массы образца более 8×10-4 г/дм2·часA loose gray film with visible through damage of up to 4 mm was detected on the surface. The loss of mass of the sample is more than 8 × 10 -4 g / DM 2 · hour Поражения поверхностиSurface lesions На поверхности образцов выявлены питтнговые язвы диаметром более 2,0 ммOn the surface of the samples revealed pitting ulcers with a diameter of more than 2.0 mm

Claims (1)

Сплав на основе титана, содержащий алюминий, цирконий, кремний, железо, кислород, водород, азот, углерод и титан остальное, отличающийся тем, что он дополнительно содержит рутений при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алюминий 1,8-2,5 Цирконий 2,0-3,0 Кремний 0,02-0,10 Железо 0,05-0,15 Кислород 0,03-0,13 Водород 0,001-0,006 Азот 0,01-0,03 Углерод 0,01-0,10 Рутений 0,05-0,12 Титан Остальное

при выполнении следующего соотношения:
(Al+Zr)/(Fe+Si+C)≥15.
A titanium-based alloy containing aluminum, zirconium, silicon, iron, oxygen, hydrogen, nitrogen, carbon and titanium is the rest, characterized in that it additionally contains ruthenium in the following ratio, wt.%:
Aluminum 1.8-2.5 Zirconium 2.0-3.0 Silicon 0.02-0.10 Iron 0.05-0.15 Oxygen 0.03-0.13 Hydrogen 0.001-0.006 Nitrogen 0.01-0.03 Carbon 0.01-0.10 Ruthenium 0.05-0.12 Titanium Rest

when performing the following ratio:
(Al + Zr) / (Fe + Si + C) ≥15.
RU2010117136/02A 2010-04-29 2010-04-29 Alloy on base of titanium RU2426808C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010117136/02A RU2426808C1 (en) 2010-04-29 2010-04-29 Alloy on base of titanium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010117136/02A RU2426808C1 (en) 2010-04-29 2010-04-29 Alloy on base of titanium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2426808C1 true RU2426808C1 (en) 2011-08-20

Family

ID=44755839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010117136/02A RU2426808C1 (en) 2010-04-29 2010-04-29 Alloy on base of titanium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2426808C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506336C1 (en) * 2013-01-29 2014-02-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") Titanium-based alloy
RU2582171C1 (en) * 2015-04-27 2016-04-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") Titanium-based alloy

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3063835A (en) * 1959-06-18 1962-11-13 Union Carbide Corp Corrosion-resistant alloys
JP2001003127A (en) * 1999-04-23 2001-01-09 Terumo Corp Ti-Zr alloy
RU2203974C2 (en) * 2001-05-07 2003-05-10 ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение Titanium-based alloy
US20090004042A1 (en) * 2005-12-28 2009-01-01 Satoshi Matsumoto Titanium Alloy for Corrosion-Resistant Materials

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3063835A (en) * 1959-06-18 1962-11-13 Union Carbide Corp Corrosion-resistant alloys
JP2001003127A (en) * 1999-04-23 2001-01-09 Terumo Corp Ti-Zr alloy
RU2203974C2 (en) * 2001-05-07 2003-05-10 ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение Titanium-based alloy
US20090004042A1 (en) * 2005-12-28 2009-01-01 Satoshi Matsumoto Titanium Alloy for Corrosion-Resistant Materials

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506336C1 (en) * 2013-01-29 2014-02-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") Titanium-based alloy
RU2582171C1 (en) * 2015-04-27 2016-04-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") Titanium-based alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5660253B2 (en) Titanium alloy with excellent corrosion resistance in environments containing bromine ions
RU2464334C1 (en) Titanium alloy with high resistance to intercrystalline corrosion
CN106795606B (en) austenitic stainless steel and its manufacturing method
CN101528956B (en) Beta titanium alloy
CN103717767A (en) Ni-based heat-resistant alloy
RU2203974C2 (en) Titanium-based alloy
KR101707284B1 (en) Titanium alloy
EP3569725B1 (en) Duplex stainless steel and method for producing same
RU2426808C1 (en) Alloy on base of titanium
US20140030141A1 (en) Nickel-chromium-iron-molybdenum alloy
JP2020196912A (en) Austenitic stainless steel
JP2020111800A (en) Stainless steel, stainless hot rolled steel sheet, and method for manufacturing stainless hot rolled steel sheet
WO2020241851A1 (en) Austenitic stainless steel material
CN101155936B (en) Ti alloy, ti alloy member and method for producing same
RU2439183C2 (en) Titanium-based alloy
KR101593336B1 (en) Austenitic Stainless Steel Having Excellent Corrosion Resistant And High Temperature Properties
JPH04503832A (en) Copper alloy
JP2797913B2 (en) High corrosion resistance titanium alloy with excellent cold workability and weldability
US20220364206A1 (en) Titanium alloy
JP2013001973A (en) Titanium alloy welded pipe having excellent hydrogen absorption resistance and pipe-formability and hoop product for welled pipe, and methods for manufacturing them
US20160244866A1 (en) Steel material having excellent alcohol-induced pitting corrosion resistance and alcohol-induced scc resistance
CN111902550A (en) Titanium alloy and method for producing same
JP6678217B2 (en) Stainless steel
RU2801581C1 (en) Titanium based alloy
JP2800651B2 (en) High corrosion resistance titanium alloy with excellent cold workability and weldability