CS257171B1

CS257171B1 - Chrommolybdenová ocel pro chemická a energetická zařízení

Info

Publication number: CS257171B1
Application number: CS864291A
Authority: CS
Inventors: Ervin Mickerts; Jiri Martinek; Boris Idzikovsky; Bronislav Molinek; Miloslav Tvrdy; Helena Vlckova; Jaroslav Purmensky
Original assignee: Ervin Mickerts; Jiri Martinek; Boris Idzikovsky; Bronislav Molinek; Miloslav Tvrdy; Helena Vlckova; Jaroslav Purmensky
Priority date: 1986-06-11
Filing date: 1986-06-11
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS429186A1

Abstract

Řešení se týká chrommolybdenové oceli o chemickém složení uhlík max. 0,15 %, mangan max. 0,70 %, křemík max. 0,30 %, fosfor max. 0,015 %, síru max.. 0,010 %, chrom od 2 do 2,5 %, molybden od 0,90 do 1,10 %, nikl max. 0,20 %, měS max. 0,10 %, kde uváděná procenta jsou procenta hmotnosti, která za účelem snížení její náchylnosti k segregaci škodlivých prvku na hranicích zrn původního austenitu a vzniku křehkých lomů interkrystalického charakteru obsahuje dále hliník stopy až 0,030 %, cín stopy až 0,010 %, antimon stopy až 0,006 %, arsen stopy až 0,010 %, dusík stopy až 0,015 %, kyslík stopy až 0,008 %, vodík stopy až 3,0 cm·} na 100 gramů, vanad stopy až 0,03 %, titan stopy až 0,03 %, niob stopy až 0,03 %, kde součet procentuálního obsahu fosforu a cínu, násobený tisícem je roven číslu od 15 do 22.

Description

U této oceli je známo, že dochází při jejim pomalém ochlazování z propouštěcí teploty, případně z teploty žíhání na snížení pnutí a při vlastní explotaci za zvýšených teplot, v rámci tlakových zařízení chemického strojírenství, k segregaci fosforu a dalších škodlivých prvků na velkoúhlové hranici zrn a snížení jejich kohezní pevnosti, což vede k výraznému zvýšení tranzitních teplot vrubové a lomové houževnatosti a výskytu interkrystalického porušení. Nepříznivý účinek škodlivých prvků se dále projevuje při svařování, navařování i při vlastním creepovém namáhání vnikem trhlin a lomů interkrystalického charakteru.

Při vývinu vysokoteplotní popouštěcí křehkosti této chrommolybdenové oceli, jak při dlouhodobé výdrži za zvýšených teplot v rozmezí 350 až 600 °C nebó při pomalém ochlazování z teplot popouštění vyšších než 600 °C, je potenciálním prvkem fosfor, který segreguje na hranicích zrn původního austenitu a snižuje jejich kohezní pevnost. Molybden u této oceli brání segregaci fosforu jen částečně, neboť v množství 0,9 až 1,1 % hmot. vytváří podmínky pro výraznou precipitaci karbidů a ochuzení tuhého roztoku o tento prvek. Tím je usnadněna i segregace dalších škodlivých prvků jako je cín, antimon a arzén. Dalším segregujícím prvkem v oblasti popouštěcích teplot je křemík, který je rovněž prvkem zkřehávajícím hranice zrn původního austenitu. Mangan je prvkem, který efektivně zvyšuje segregační aktivitu škodlivých prvků, zejména fosforu a antimonu, jeho přítomnost v oceli je však nutná pro zabezpečení prokalitelnosti ve velkých tloušťkách.

Z výše uvedeného vyplývá, že z hlediska zabezpečení odolnosti proti vzniku křehkého porušení po pomalém ochlazování z popouštěcí teploty nebo z teploty žíhání na snížení pnutí a po dlouhodobé práci za zvýšených teplot v oblasti teplot vývinu vysokoteplotní popouštěcí křehkosti, zejména za snížených teplot zkoušení dosavadní specifikace chemického složení této chrommolybdenové oceli je nedostatečná. Jako příklad je možno uvést ocel o chemickém složení 0,13 % uhlíku, 0,59 % manganu, 0,23 % křemíku, 0,012 % fosforu, 0,010 % síry,

2,25 % chrómu, 0,94 % molybdenu, 0,015 % cínu vše v procentech hmotnosti, ve formě plechu o tloušťce 90 mm, která po zakalení a popouštění měla přechodovou teplotu vrubové houževnatosti pro hodnotu KCV = 68 J.cm -70 °C. Po řízeném stupňovitém ochlazování v intervalu teplot 595 až 315 °C po dobu 10 dní se posunula tato přechodová teplota o 60 °C k vyšším teplotám, tj. na úroveň -10 °C, což je přechodová teplota, která již neumožňuje garantovat bezpečnost tlakových nádob a dalších komponent tlakových zařízení proti křehkému porušení zejména ve velkých tloušťkách.

Uvedené nevýhody stávající chrommolybdenové oceli pro chemická a energetická zařízení s odolností proti vývinu interkrystalické křehkosti při dlouhodobém používání za zvýšených teplot se odstraní chrommolybdenovou ocelí podle vynálezu v chemickém složení uhlík max.

0,15 % hmotnosti, manganu max. 0,70 % hmotnosti, křemík max. 0,30 % hmotnosti, fosfor max.

0,015 % hmotnosti, síru max. 0,010 % hmotnosti, chrom od 2 do 2,5 % hmotnosti, molybden od 0,90 do 1,10 % hmotnosti, nikl max. 0,20 % hmotnosti, med max. 0,10 % hmotnosti, jehož podstata spočívá v tom, že dále obsahuje hliník stopy až 0,030 % hmotnosti, cín stopy až 0,010 % hmotnosti, antimon stopy až 0,006 % hmotnosti, arsén stopy až 0,010 % hmotnosti, dusík stopy az 0,015 % hmotnosti, kyslík stopy až 0,008 % hmotnosti, vodík stopy až 3,0 cm^ na 100 gramů, vanad stopy až 0,03 % hmotnosti, titan stopy až 0,03 % hmotnosti, niob stopy až 0,03 % hmotnosti, kde součet procentuálního obsahu fosforu a cínu, násobený tisícem je roven číslu od 15 do 22.

Výhodou chrommolybdenové oceli podle vynálezu je, že při zachování stejného obsahu hlavních legujících prvků a uhlíku z pevnostního hlediska a z hlediska creepové dlouhodobé pevnosti je podstatně snížena její náchylnost k segregaci škodlivých prvků na hranice zrn původního austenitu a vzniku křehkých lomů interkrystalického charakteru. Jako příklad se uvádí ocel o chemickém složení v procentech hmotnosti uhlík 0,12 %, mangan 0,61 %, křemík 0,15 %, fosfor 0,010 %, síra 0,005 %, měd 0,06 %·, nikl 0,14 %, chrom 2,30 %, molybden 0,99 %, vanad 0,01 %, titan 0,01 %, hliník 0,016 %, cín 0,005 %, niob stopy, arsén 0,010 %, antimon 0,001 %, vodík 2,4 cm na 100 g, dusík 0,009 %, kyslík 0,005 %. Součet procentuálního obsahu fosforu a cínu, násobený tisícem je roven číslu 15.

Tato ocel vykázala ve výkovku o tlouštce 300 mm po austenitizaci, popouštění, simulačním žíhání na 680 °C po dobu 15 hodin a step coolinhovém ochlazování následující mechanické vlastnosti:

smluvní mez kluzu R _Λ ~ = 451 MPa, mez pevnosti Rm = 586 MPa, prodloužení A- = 23 %,

PG,o-2 v kontrakce Z = 73 %, vrubovou houževnatost KCV +20 C - 301 J.cm , vrubovou houževnatost KCV -40 °C 171 J.cm smluvní mez kluzu R^q 450 °C = 348 MPa, po step coolingu KCV -30 °C = 122 J.cm^-2 a KCV -40 °C = 91 J.cm^-2.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Chrommolybdenová ocel pro chemická a energetická zařízení, obsahující uhlík max.

0,15 % hmotnosti, mangan max. 0,70 % hmotnosti, křemík max. 0,30 % hmotnosti, fosfor max.

0,015 % hmotnosti, síru max. 0,010 % hmotnosti, chrom od 2 do 2,5 % hmotnosti, molybden od 0,90 % do 1,10 % hmotnosti, nikl max. 0,20 % hmotnosti, měd max. 0,10 % hmotnosti, vyznačená tím, že dále obsahuje hliník stopy až 0,030 % hmotnosti, cín stopy až 0,010 % hmotnosti, antimon stopy až 0,06 % hmotnosti, arsén stopy až 0,010 % hmotnosti, dusík stopy až 0,015 % hmotnosti, kyslík stopy až 0;008 % hmotnosti, vodík stopy až 3,0 cm na 100 gramů, vanad stopy až 0,03 % hmotnosti, titan stopy až 0,03 % hmotnosti, kde součet procentuálního obsahu fosforu a cínu, násobený tisícem je roven číslu od 15 do 22.