RU2836368C1 - Corrosion-resistant steel and electrically-welded pipes made from it - Google Patents
Corrosion-resistant steel and electrically-welded pipes made from it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2836368C1 RU2836368C1 RU2024107177A RU2024107177A RU2836368C1 RU 2836368 C1 RU2836368 C1 RU 2836368C1 RU 2024107177 A RU2024107177 A RU 2024107177A RU 2024107177 A RU2024107177 A RU 2024107177A RU 2836368 C1 RU2836368 C1 RU 2836368C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- corrosion
- steel
- resistance
- calcium
- resistant steel
- Prior art date
Links
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 44
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 9
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 45
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 45
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010953 base metal Substances 0.000 abstract description 3
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 abstract 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 5
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 5
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 chlorine ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, а именно к производству низкоуглеродистых и низколегированных сталей с повышенной коррозионной стойкостью используемых для изготовления электросварных труб, в том числе, для работы при низких температурах (северное исполнение), эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, в частности водные среды, содержащие ионы хлора, сероводорода, углекислый газ, механические частицы.The proposed invention relates to the field of metallurgy, namely to the production of low-carbon and low-alloy steels with increased corrosion resistance used for the manufacture of electric-welded pipes, including those for operation at low temperatures (northern design), operated in aggressive environments, in particular aqueous environments containing ions of chlorine, hydrogen sulfide, carbon dioxide, mechanical particles.
Уровень техникиState of the art
Основной особенностью использования электросварных труб, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, в частности водные среды, содержащие ионы хлора, сероводорода, углекислый газ, механические частицы, в том числе, для работы при низких температурах (северное исполнение), является развитие коррозионных процессов, таких как локальная коррозия, водородное растрескивание и коррозионное растрескивание под напряжением. В данных условиях использование традиционных конструкционных сталей нецелесообразно из-за снижения срока безаварийной работы в несколько раз. Достижение высоких показателей коррозионной стойкости к различным видам коррозионного разрушения является определяющим моментом при строительстве трубопроводов эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, при одновременном сохранении высокого уровня прочностных и пластических свойств, а также высоких показателей вязкости, хладостойкости и свариваемости.The main feature of the use of electric-welded pipes operated in aggressive environments, in particular aqueous environments containing ions of chlorine, hydrogen sulfide, carbon dioxide, mechanical particles, including for operation at low temperatures (northern version), is the development of corrosion processes such as local corrosion, hydrogen cracking and stress corrosion cracking. In these conditions, the use of traditional structural steels is impractical due to a reduction in the period of trouble-free operation by several times. Achieving high corrosion resistance to various types of corrosion destruction is a determining factor in the construction of pipelines operated in aggressive environments, while maintaining a high level of strength and plastic properties, as well as high viscosity, cold resistance and weldability.
Известна низколегированная сталь повышенной коррозионной стойкости (RU 2433198, опубл. 10.11.2011, МПК С22С 38/42), обеспечивающая отсутствие локальных участков с пониженной коррозионной стойкостью, с содержанием химических компонентов, мас. %:A low-alloy steel with increased corrosion resistance is known (RU 2433198, published 10.11.2011, IPC C22C 38/42), ensuring the absence of local areas with reduced corrosion resistance, with a content of chemical components, wt. %:
Сталь обладает необходимым уровнем прочностных свойств, однако не указан уровень пластических свойств, что может свидетельствовать об их низком уровне. Кроме того, сталь обладает низкими показателями хладостойкости, особенно сварного соединения при испытании на образцах с U-образным надрезом, при этом испытаний на образцах с V-образным надрезом не приводится, что может говорить об отсутствии требуемого уровня свойства. Также данная сталь обладает стойкостью только к локальной и общей коррозии, при отсутствии стойкости к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением и водородному растрескиванию.The steel has the required level of strength properties, but the level of plastic properties is not specified, which may indicate their low level. In addition, the steel has low cold resistance, especially for the welded joint when tested on U-notch samples, while no tests on V-notch samples are given, which may indicate the absence of the required level of property. Also, this steel has resistance only to local and general corrosion, with no resistance to sulfide stress corrosion cracking and hydrogen cracking.
Известна сталь повышенной коррозионной стойкости для производства трубопроводов, транспортирующих агрессивные среды (RU 2344194, опубл. 20.01.2009, МПК С22С 38/58, С22С 38/40, С22С 38/38, С22С 38/18, С22С 38/08, С22С 38/06), обеспечивающая отсутствие локальных участков с пониженной коррозионной стойкостью, с содержанием химических компонентов, мас. %:Steel with increased corrosion resistance is known for the production of pipelines transporting aggressive media (RU 2344194, published 20.01.2009, IPC C22C 38/58, C22C 38/40, C22C 38/38, C22C 38/18, C22C 38/08, C22C 38/06), ensuring the absence of local areas with reduced corrosion resistance, with the content of chemical components, wt. %:
Сталь обладает необходимым уровнем прочностных свойств, однако не указан уровень пластических свойств, что может свидетельствовать об их низком уровне. Кроме того сталь обладает низкими показателями хладостойкости, особенно сварного соединения при испытании на образцах с U-образным надрезом, при этом испытаний на образцах с V-образным надрезом не приводится, что может говорить об отсутствии требуемого уровня свойства. Также данная сталь обладает стойкостью только к локальной и общей коррозии, при отсутствии стойкости к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением и водородному растрескиванию.The steel has the required level of strength properties, but the level of plastic properties is not specified, which may indicate their low level. In addition, the steel has low cold resistance, especially for welded joints when tested on U-notch samples, while no tests on V-notch samples are given, which may indicate the absence of the required level of property. Also, this steel has resistance only to local and general corrosion, with no resistance to sulfide stress corrosion cracking and hydrogen cracking.
Известна коррозионно-стойкая сталь для нефтегазодобывающего оборудования (RU 2437954, опубл. 27.12.2011, МПК С22С 38/50, С22С 38/28), обеспечивающая сопротивление общей коррозии на уровне не более 0,50 мм/год, с содержанием химических компонентов, мас. %:A corrosion-resistant steel for oil and gas production equipment is known (RU 2437954, published 27.12.2011, IPC C22C 38/50, C22C 38/28), providing resistance to general corrosion at a level of no more than 0.50 mm/year, with a content of chemical components, wt. %:
Сталь обладает необходимым уровнем прочностных и пластических свойств, однако демонстрирует недопустимо низкие показателями хладостойкости, которые не отвечают современным требованиям, как в России, так и за рубежом. Также данная сталь не обладает стойкостью к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением и водородному растрескиванию, а стойкость к общей коррозии ограничивается на уровне не более 0,50 мм/год.The steel has the required level of strength and plastic properties, but demonstrates unacceptably low cold resistance indicators, which do not meet modern requirements, both in Russia and abroad. Also, this steel does not have resistance to sulfide stress corrosion cracking and hydrogen cracking, and resistance to general corrosion is limited to no more than 0.50 mm/year.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является сталь повышенной коррозионной стойкости и электросварные трубы, выполненные из нее (RU 2520170, опубл. 20.06.2014, МПК С22С 38/48). Известное изобретение относиться к области металлургии, а именно к производству низкоуглеродистых и низколегированных сталей повышенной коррозионной стойкости для изготовления электросварных труб, используемых при строительстве трубопроводов, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, в частности для транспортировки обводненной нефти и высокоминерализованных пластовых вод, содержащих сероводород, ионы хлора, углекислоты, а также механических частиц, с содержанием химических компонентов, мас. %:The closest analogue of the proposed invention is steel with increased corrosion resistance and electric-welded pipes made from it (RU 2520170, published 20.06.2014, IPC C22C 38/48). The known invention relates to the field of metallurgy, namely to the production of low-carbon and low-alloy steels with increased corrosion resistance for the manufacture of electric-welded pipes used in the construction of pipelines operated in aggressive environments, in particular for the transportation of flooded oil and highly mineralized formation waters containing hydrogen sulfide, chlorine ions, carbon dioxide, as well as mechanical particles, with a content of chemical components, wt. %:
По мнению авторов изобретения, стойкость рассматриваемой стали и труб из нее против локальной коррозии обеспечивается ограничением максимально допустимой плотности коррозионно активных неметаллических включений в стали в зависимости от содержания ниобия, при этом абсолютно не учитываются и не ограничивается содержание других карбидообразующих соединений, таких как ванадий и титан и способных провоцировать ускорение коррозионных процессов. Кроме того, не ограничивается содержание бора в стали, которое на финальных стадиях горячей прокатки значительно увеличивает прокаливаемость стали и зарождает очаги ускорения коррозионных процессов. Все это может приводить к снижению срока эксплуатации из-за коррозионных повреждений. Содержание серы в стали на верхней границы нормирования также приведет к снижению сопротивляемости стали к сероводородному разрушению. При этом дополнительное введение в сталь редкоземельных металлов, а именно лантан и/или церий приводит к увеличению стоимости получаемой стали.According to the authors of the invention, the resistance of the steel under consideration and pipes made of it against local corrosion is ensured by limiting the maximum permissible density of corrosion-active non-metallic inclusions in steel depending on the niobium content, while the content of other carbide-forming compounds, such as vanadium and titanium, which are capable of provoking acceleration of corrosion processes, is not taken into account and is not limited. In addition, the boron content in steel, which significantly increases the hardenability of steel at the final stages of hot rolling and gives rise to centers of acceleration of corrosion processes, is not limited. All this can lead to a decrease in service life due to corrosion damage. The sulfur content in steel at the upper limit of standardization will also lead to a decrease in the resistance of steel to hydrogen sulfide destruction. At the same time, the additional introduction of rare earth metals into steel, namely lanthanum and / or cerium, leads to an increase in the cost of the resulting steel.
К недостаткам известного изобретения также можно отнести, что уровень механических свойств демонстрирует удовлетворительные показатели прочности, при этом нет данных о результатах пластичности данного материала, что может свидетельствовать об их отрицательных результатах. Кроме того, уровень ударной вязкости испытания образцов Шарпи ограничивается температурой -20°С, при этом демонстрируется показатель только основного металла. Также не указана разнобальность полученной структуры металлопроката. Известное изобретение не гарантирует стойкости к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением, а нулевые значения стойкости к водородному растрескиванию обеспечиваются только при наличии в стали редкоземельных металлов.The disadvantages of the known invention also include the fact that the level of mechanical properties demonstrates satisfactory strength indicators, while there is no data on the results of the plasticity of this material, which may indicate their negative results. In addition, the impact toughness level of the Charpy sample test is limited to a temperature of -20 ° C, while only the base metal indicator is demonstrated. The heterogeneity of the obtained structure of rolled metal is also not indicated. The known invention does not guarantee resistance to sulfide stress corrosion cracking, and zero values of resistance to hydrogen cracking are ensured only if the steel contains rare earth metals.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технической задачей предлагаемого изобретения является получение коррозионно-стойкой стали и электросварных труб выполненных из нее для применения в условиях агрессивных сред, в частности водные среды, содержащие ионы хлора, сероводорода, углекислый газ, механические частицы, в том числе, для работы при низких температурах (северное исполнение).The technical task of the proposed invention is to obtain corrosion-resistant steel and electric-welded pipes made from it for use in aggressive environments, in particular aqueous environments containing ions of chlorine, hydrogen sulfide, carbon dioxide, mechanical particles, including for operation at low temperatures (northern version).
Техническим результатом предлагаемого изобретения является сталь и электросварные трубы, выполненные из нее с высокими показателями стойкости к водородному растрескиванию, сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением, скорости общей коррозии, при высоких показателях прочности и пластичности основного металла и сварного шва, а также высоких показателях ударной вязкости при испытаниях на образцах Шарпи и Менаже, с температурами испытаний -50°С и -60°С соответственно.The technical result of the proposed invention is steel and electric-welded pipes made from it with high resistance to hydrogen cracking, sulfide stress corrosion cracking, general corrosion rate, with high strength and ductility of the base metal and weld, as well as high impact toughness when tested on Charpy and Menage samples, with test temperatures of -50°C and -60°C, respectively.
Согласно изобретательскому замыслу заявленный результат достигается тем, что сталь повышенной коррозионной стойкости содержит: углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, никель, медь, алюминий, азот, ниобий, ванадий, титан, хром, бор, кальций, молибден, железо и примеси. При этом сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %:According to the inventive concept, the claimed result is achieved by the fact that the steel with increased corrosion resistance contains: carbon, silicon, manganese, sulfur, phosphorus, nickel, copper, aluminum, nitrogen, niobium, vanadium, titanium, chromium, boron, calcium, molybdenum, iron and impurities. In this case, the steel contains components in the following ratio, wt. %:
Сталь имеет феррито-перлитную структуру с полосчатостью не выше 2 баллов и с величиной зерна не крупнее 9 баллов.The steel has a ferrite-pearlite structure with a banding of no more than 2 points and a grain size of no larger than 9 points.
Также предлагается горячекатаный рулон, выполненный из предлагаемой выше коррозионно-стойкой стали.Hot rolled coil made from the above corrosion resistant steel is also offered.
Кроме того, предлагается электросварная труба, выполненная из предлагаемой выше коррозионно-стойкой стали.In addition, we offer an electric-welded pipe made of the corrosion-resistant steel offered above.
Указанное содержание углерода позволяет гарантировать высокую свариваемость труб, при минимальном негативном влиянии на коррозионную стойкость. Превышение заявленных пределов неминуемо приведет к деградации заявленных показателей. Также превышение указанного показателя приведет к росту вероятности трещинообразования.The specified carbon content allows to guarantee high weldability of pipes, with minimal negative impact on corrosion resistance. Exceeding the stated limits will inevitably lead to degradation of the stated indicators. Also, exceeding the specified indicator will lead to an increase in the probability of crack formation.
Указанное содержание алюминия и кремния обеспечивает необходимый уровень раскисления стали, с требуемым уровнем содержания кислорода. Кроме того, известно, что нитрид алюминия участвует в сдерживающих процессах роста зерна, при нагреве слябов под прокатку а, следовательно, повышает прочностные и вязкие свойства.The specified content of aluminum and silicon provides the necessary level of steel deoxidation, with the required level of oxygen content. In addition, it is known that aluminum nitride participates in restraining grain growth processes when heating slabs for rolling and, therefore, increases strength and ductility properties.
Микролегирование ниобием, ванадием или титаном в указанных пределах приводит к повышению прочности и вязкости стали, в том числе при отрицательных температурах, вследствие участия в сдерживающих процессах роста зерна, при нагреве слябов под прокатку, и выделению мелкодисперстных частиц карбонитридов на финальных стадиях горячей прокатки и ускоренного охлаждения из-за процессов дисперсионного твердения. Это приводит, в том числе, к образованию равномерной мелкозернистой структуры готового металлопроката, которая оказывает большое положительное влияние, как на уровень механических свойств, так и на сопротивление к развитию различных коррозионных процессов. Однако превышение заявленных показателей приведет к увеличению сегрегационной неоднородности структуры металлопроката, что неминуемо приведет к падению стойкости к коррозионным нагрузкам на материал.Microalloying with niobium, vanadium or titanium within the specified limits results in an increase in the strength and toughness of steel, including at negative temperatures, due to participation in the restraining processes of grain growth, when heating slabs for rolling, and the release of finely dispersed particles of carbonitrides at the final stages of hot rolling and accelerated cooling due to dispersion hardening processes. This leads, among other things, to the formation of a uniform fine-grained structure of finished rolled metal products, which has a significant positive effect on both the level of mechanical properties and resistance to the development of various corrosion processes. However, exceeding the declared indicators will lead to an increase in the segregation heterogeneity of the rolled metal structure, which will inevitably lead to a drop in resistance to corrosion loads on the material.
Указанное содержание хрома, никеля и меди положительно влияет на коррозионную стойкость стали. Превышение заявленных пределов приведет к увеличению себестоимости продукции. Кроме того, окажет негативное влияние на свариваемость стали в процессе производства электросварных труб.The specified content of chromium, nickel and copper has a positive effect on the corrosion resistance of steel. Exceeding the stated limits will lead to an increase in the cost of production. In addition, it will have a negative effect on the weldability of steel in the process of producing electric-welded pipes.
Микролегирование марганцем в указанных пределах приводит к повышению прочности стали и способствует образованию равномерной мелкозернистой структуры готового металлопроката. При этом она также несет нагрузку на сегрегационную неоднородность структуры металлопроката, и его превышение приведет к падению уровня пластических свойств и снижению коррозионной стойкости.Microalloying with manganese within the specified limits leads to an increase in the strength of steel and promotes the formation of a uniform fine-grained structure of the finished rolled metal. At the same time, it also bears a load on the segregation heterogeneity of the structure of the rolled metal, and its excess will lead to a drop in the level of plastic properties and a decrease in corrosion resistance.
Ограничение в стали бора в указанных пределах препятствует его негативному воздействию на пластические, вязкие и коррозионные свойства из-за его способности значительно повышать прокаливаемость металлопроката при интенсивном охлаждении.Limiting boron in steel within the specified limits prevents its negative impact on plastic, viscous and corrosion properties due to its ability to significantly increase the hardenability of rolled metal products during intensive cooling.
Ограничение в стали серы и фосфора в указанных пределах повышает эксплуатационные характеристики продукции при сопротивлении к коррозионному разрушению. Их превышение негативно сказывается на стойкости к водородному растрескиванию.Limiting sulfur and phosphorus in steel within the specified limits increases the operational characteristics of the product in terms of resistance to corrosion destruction. Exceeding them negatively affects resistance to hydrogen cracking.
С целью глобуляризации неметаллических включений сталь подвергается обработке кальцием в заявленных пределах.In order to globularize non-metallic inclusions, the steel is treated with calcium within the stated limits.
Обеспечение размера зерна на уровне не более 9 баллов по ГОСТ 5639 и уровня полосчатости феррито-перлитной структуры не выше 2 баллов по ГОСТ 5640 приводит к дополнительному повышению коррозионной стойкости.Ensuring a grain size of no more than 9 points according to GOST 5639 and a banding level of the ferrite-pearlite structure of no more than 2 points according to GOST 5640 leads to an additional increase in corrosion resistance.
Производство данного типа сталей и электросварных труб из нее является крайне актуальным в связи с постоянным увеличением объемов производства по добыче и транспортировке углеводородов (нефти и газа) в северных широтах в условиях агрессивных сред, в частности водные среды, содержащие ионы хлора, сероводорода, углекислый газ, механические частицы. Традиционно самым слабым местом при эксплуатации обычных конструкционных сталей в данных условиях эксплуатации является их коррозионная активность и низкий срок безаварийной работы. По этой причине альтернативой трубам из углеродистой и низколегированной стали могли выступать только трубы из нержавеющей стали, которые успешно могли противостоять негативному воздействию агрессивных сред, однако их чрезмерно высокая стоимость являлась существенным ограничением при использовании. Все это повышает интерес основного потребителя к заявленному способу производства коррозионно-стойкой стали и электросварным трубам, изготовленным из нее, как к продукции высокого качества с оптимальными показателями прочности и пластичности, при высоких значениях вязкости и хладостойкости, а также сопротивлению к различным видам коррозии.The production of this type of steel and electric-welded pipes from it is extremely relevant due to the constant increase in production volumes for the extraction and transportation of hydrocarbons (oil and gas) in northern latitudes in aggressive environments, in particular, aqueous environments containing ions of chlorine, hydrogen sulfide, carbon dioxide, mechanical particles. Traditionally, the weakest point in the operation of conventional structural steels in these operating conditions is their corrosion activity and short period of trouble-free operation. For this reason, the only alternative to pipes made of carbon and low-alloy steel could be stainless steel pipes, which could successfully withstand the negative effects of aggressive environments, but their excessively high cost was a significant limitation in use. All this increases the interest of the main consumer in the declared method of production of corrosion-resistant steel and electric-welded pipes made from it, as high-quality products with optimal strength and plasticity indicators, with high values of viscosity and cold resistance, as well as resistance to various types of corrosion.
Описание осуществления изобретенияDescription of the invention
Металл был выплавлен в 380-тонном конвертере, разлит в слябы на МНЛЗ и прокатан на широкополосном стане по технологии контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением и смоткой в рулон. Химический состав и загрязненность стали неметаллическими включениями представлены в таблицах 1-2.The metal was smelted in a 380-ton converter, cast into slabs on a continuous casting machine and rolled on a wide-strip mill using controlled rolling technology with accelerated cooling and coiling. The chemical composition and contamination of the steel with non-metallic inclusions are presented in Tables 1-2.
Сварку труб осуществляли на ERW 530 АО «НТЗ «ТЭМ-ПО». В процессе производства на всех трубах отмечена удовлетворительная свариваемость.The pipes were welded on ERW 530 of JSC NTZ TEM-PO. During the production process, satisfactory weldability was noted on all pipes.
На образцах, отобранных от рулонов и труб производили механические испытания на растяжение по ГОСТ 1497, на ударную вязкость на образцах с острым надрезом при температуре -50°С, и на образцах с круглым надрезом минус -60°С по ГОСТ 9454 и на определение доли вязкой составляющей в изломе ударных образцов KCV по ГОСТ 4543.On samples taken from rolls and pipes, mechanical tests were performed for tension according to GOST 1497, for impact toughness on samples with a sharp notch at a temperature of -50°C, and on samples with a round notch at minus -60°C according to GOST 9454, and to determine the proportion of the viscous component in the fracture of impact samples KCV according to GOST 4543.
Кроме того были проведены комплексные исследования коррозионной стойкости на стойкость против водородного растрескивания, контроля скорости общей коррозии, стойкости к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением по NACE ТМ0177, по ASTM G39. Сульфидное коррозионное растрескивание под напряжением по ASTM G39 на четырехточечный изгиб проводили на полнотолщинных образцах продолжительностью 720 ч. Управление раствором соответствовало NACE ТМ0177 метод С. Стойкость стали заявленной в изобретении к водородному растрескиванию по NACE ТМ0284 в среде А обеспечивали за счет ограничения допустимых интервалов среднего значения по трем образцам CLR (не более 3%), CTR (не более 1%), CSR (не более 1%), и максимального значения только на одном из трех образцов CLR (не более 15%), CTR (не более 5%), CSR (не более 5%). Скорость общей коррозии с СО2 содержащей среде определяемая по ТТТ-01.02.01-01 (версия 3.0) ограничивалась нормой не более 0,1 мм/год.In addition, comprehensive studies of corrosion resistance for resistance to hydrogen cracking, general corrosion rate control, resistance to sulfide stress corrosion cracking according to NACE TM0177, according to ASTM G39 were conducted. Sulfide stress corrosion cracking according to ASTM G39 on four-point bending was carried out on full-thickness samples for 720 h. Solution control complied with NACE TM0177 method C. Resistance of steel declared in the invention to hydrogen cracking according to NACE TM0284 in environment A was ensured by limiting the permissible intervals of the average value for three samples CLR (no more than 3%), CTR (no more than 1%), CSR (no more than 1%), and the maximum value only on one of the three samples CLR (no more than 15%), CTR (no more than 5%), CSR (no more than 5%). The rate of general corrosion in a CO2- containing environment determined according to TTT-01.02.01-01 (version 3.0) was limited to a standard of no more than 0.1 mm/year.
Результаты испытаний механических и коррозионных свойств представлены в таблицах 3-4.The results of mechanical and corrosion properties tests are presented in Tables 3-4.
На основании проведенных исследованиях можно сделать вывод, что свойства стали заявленного состава и электросварные трубы, полученные из нее, существенно превосходят аналогичные характеристики стали прототипа.Based on the conducted research, it can be concluded that the properties of steel of the declared composition and electric-welded pipes obtained from it significantly exceed similar characteristics of the prototype steel.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2836368C1 true RU2836368C1 (en) | 2025-03-13 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2243284C2 (en) * | 2002-12-02 | 2004-12-27 | Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод" | Steel excellent in resistance to corrosion and seamless casing made therefrom |
| RU2569619C1 (en) * | 2014-05-22 | 2015-11-27 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method of production of low alloyed cold-resistant welded rolled plates with increased corrosion resistant |
| RU2578618C1 (en) * | 2014-11-18 | 2016-03-27 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Manufacturing method of strips of low-alloyed weld steel |
| US9644248B2 (en) * | 2013-04-08 | 2017-05-09 | Dalmine S.P.A. | Heavy wall quenched and tempered seamless steel pipes and related method for manufacturing said steel pipes |
| EP3546610A1 (en) * | 2017-03-29 | 2019-10-02 | Nippon Steel Corporation | As-rolled type electric-resistance-welded steel pipe for line pipes |
| RU2793012C1 (en) * | 2022-07-08 | 2023-03-28 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for production of low-alloy rolled products |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2243284C2 (en) * | 2002-12-02 | 2004-12-27 | Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод" | Steel excellent in resistance to corrosion and seamless casing made therefrom |
| US9644248B2 (en) * | 2013-04-08 | 2017-05-09 | Dalmine S.P.A. | Heavy wall quenched and tempered seamless steel pipes and related method for manufacturing said steel pipes |
| RU2569619C1 (en) * | 2014-05-22 | 2015-11-27 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method of production of low alloyed cold-resistant welded rolled plates with increased corrosion resistant |
| RU2578618C1 (en) * | 2014-11-18 | 2016-03-27 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Manufacturing method of strips of low-alloyed weld steel |
| EP3546610A1 (en) * | 2017-03-29 | 2019-10-02 | Nippon Steel Corporation | As-rolled type electric-resistance-welded steel pipe for line pipes |
| RU2793012C1 (en) * | 2022-07-08 | 2023-03-28 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for production of low-alloy rolled products |
| RU2809057C1 (en) * | 2023-03-06 | 2023-12-06 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for producing low-alloy steel strips |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2698235C1 (en) | Two-phase stainless steel and its manufacturing method | |
| EP3569724B1 (en) | High strength seamless stainless steel pipe and production method therefor | |
| EP2728030B1 (en) | Thick-walled high-strength seamless steel pipe with excellent sour resistance for pipe for pipeline, and process for producing same | |
| RU2698233C1 (en) | High-strength seamless stainless steel pipe for oil-field range tubular goods and method of its production | |
| KR102309644B1 (en) | High mn steel sheet and method for producing same | |
| JP3427387B2 (en) | High strength welded steel structure with excellent corrosion resistance | |
| US11655526B2 (en) | Duplex stainless steel and method for producing same | |
| JPWO1997012072A1 (en) | High-strength welded steel structure with excellent corrosion resistance | |
| RU2698006C9 (en) | Steel material and steel pipe for oil wells | |
| EP3315626B1 (en) | Bolt | |
| EP1259656A1 (en) | Duplex stainless steel | |
| EP3399064A1 (en) | High-strength cold-rolled steel sheet | |
| EP3144407A1 (en) | Seamless steel pipe for line pipe, and method for producing same | |
| CN115349024A (en) | Stainless steel seamless steel pipe and method for manufacturing stainless steel seamless steel pipe | |
| RU2288967C1 (en) | Corrosion-resisting alloy and article made of its | |
| RU2269587C1 (en) | Cold-resistant steel with enhanced strength | |
| US11773461B2 (en) | Martensitic stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods, and method for manufacturing same | |
| EP4372117A1 (en) | High-strength stainless steel seamless pipe for oil wells and method for manufacturing same | |
| RU2437954C1 (en) | Corrosion resistant steel for oil-gas extracting equipment | |
| EP3733890B1 (en) | Low alloy high strength seamless steel pipe for oil country tubular goods | |
| RU2836368C1 (en) | Corrosion-resistant steel and electrically-welded pipes made from it | |
| EP3626841A1 (en) | High strength micro alloyed steel seamless pipe for sour service and high toughness applications | |
| EP4079875A1 (en) | Stainless steel seamless pipe for oil well, and method for producing same | |
| KR20250090361A (en) | Steel material, manufacturing method therefor, and tank | |
| EP3978641A1 (en) | Duplex stainless steel and method for manufacturing same, and duplex stainless steel pipe |