CS262385B1

CS262385B1 - Svařitelná konstrukční mangankřemíkové ocel pro všeobecné a nízkoteplotní použiti v ocelových konstrukcích a strojírenských zařízeních

Info

Publication number: CS262385B1
Application number: CS871128A
Authority: CS
Inventors: Ervin Ing Mickerts; Boris Ing Idzikovsky; Miroslav Ing Krayzel; Jirina Ing Lapcikova; Karel Ing Matuska; Tomas Ing Teindl
Original assignee: Mickerts Ervin; Boris Ing Idzikovsky; Miroslav Ing Krayzel; Jirina Ing Lapcikova; Matuska Karel; Tomas Ing Teindl
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1989-03-14
Also published as: CS112887A1

Abstract

Řešení se týká svařitelné konstrukční mangankřemíkové oceli o chemickém složení 0,05 až 0,12 % uhlíku, 0,9 až 1,6 % manganu, 0,6 áž 1,2 % křemíku, max. 0,010 % fosforu, max. 0,25 % mědi, max. 0,25 % chrómu, max. 0,20 % niklu, stopy až 0,015 % arsenu, stopy až 0,010 % antimonu, stopy až 0,010 % cínu, 0,000 1 až 0,003 % síry, stopy až 0,03 % niobu, stopy až 0,05 % vanadu, zbytek železo. Uváděná procenta jsou procenta hmotnosti.

Description

Vynález se týká svařitelné konstrukční mangankřemíkové oceli pro všeobecné a nízkoteplotní použití v ocelových konstrukcích a strojírenských zařízeních.

Pro prvky teploty do -50 svařovaných ocelových konstrukcí o tloušťkách od 12 mm výše pro provozní °C i níže se v současné době používají např. oceli o chemickém složení:

uhlík	max.	0,20	%	hmotnosti
mangan	max.	1,6	%	hmotnosti
křemík	max.	0,60	%	hmotnosti
fosfor	max.	0,035 %	hmotnosti
síra	max.	0,035	%	hmotnosti
niob	max.	0,05	%	hmotnosti

která je alternativně mikrolegována vanadem, titanem a to jednotlivě či v kombinaci.

Nevýhodou uvedených ocelí je to, že nezaručuji dostatečnou úroveň křehkolomových vlastností a tedy požadovanou bezpečnost, spolehlivost a životnost při použití konstrukci a zařízení v těchto podmínkách. V uvedené oblasti tlouštěch jsou výjimkami pouze dvě niobem mikrolegované oceli v pevnostním stupni 430 MPa a 510 MPa (meze skluzu 275 a 355 MPa>. Nevýhodou těchto ocelí je, že přisazovaný feroniob je poměrně velmi drahou surovinou. Řada ocelí pro nízkoteplotní použití ve stejném rozsahu provozních teplot je navíc legována přísadou 0,5 až 1,0 % niklu. Také jsou známy obdobné typy ocelí, které se však ve spodní části snížených zkušebních teplot vyznačuji poměrně nízkou úrovní zaručovaných hodnot vrubové houževnatosti, při použití 2 mm kruhového vrubu.

Uvedené nevýhody odstraňuje svařitelná konstrukční mangankřemíkové ocel pro všeobecné a nízkoteplotní použití v ocelových konstrukcích a strojírenských zařízeních podle vynálezu. Podstatou vynálezu je to, že ocel obsahuje v množství podle hmotnosti 0,05 až 0,12 % uhlíku, 0,9 až 1,6 % manganu, 0,6 až 1,2 % křemíku, max. 0,010 % fosforu, max. 0,25 % mědi, max.

0,25 % chrómu, max. 0,20 % niklu, stopy až 0,015 % arsenu, stopy až 0,010 % antimonu, stopy až 0,010 % cínu, 0,000 1 až 0,003 % síry, stopy až 0,03 % niobu, stopy až 0,05 % vanadu zbytek železo.

Výhodou oceli podle vynálezu je to, že se při obsahu křemíku do 1,20 % hmotnosti u ní dosahuje mimořádně nízkého obeahu síry od 0,000 1 do 0,003 % hmotnosti. Další výhodou je snížení celkového množství nekovových vměstků, mezi nimiž se nevyskytují tvárné sirnlkové vměstky. S tím souvisí další výhoda, spočívající v tom, že u tlustých plechů vyválcovaných z této oceli se dosahuje nižší anisotropie mechanických vlastností, zvláště vrubové houževnatosti ve směru podélném a příčném ve vztahu ke směru válcování ve srovnání se známými kontrukčními ocelemi s obvyklou úrovní čistoty. Také je výhodou to, že tlusté plechy v tloušťkách od 12 mm výše se vyznačují vyšší úrovní vnitřní homogenity při kontrole ultrazvukem. Další výhodou oceli je to, že vykazuje lepší metalurgickou svařitelnost, vyjádřenou hodnotou parametru svařitelnosti P_CM podle Ito a Bessyo nejvýše 0,27 a zvýšenou úroveň odolnosti proti lamelární praskavosti při svařování. Výhodou je i to, že tlusté plechy v tloušťkách od 12 mm výše vykazují pevnostní vlastnosti na úrovni pevnostních stupňů 430 MPa a 510 MPa a vrubovou houževnatost KCV při teplotě zkoušení -70 °C v podélném směru nejméně 27 J.cm . Jinou výhodou je také to, že i v případě použití přísady niobu v přibližně polovičním množství proti dosud používaným ocelím, případně malé přísady vanadu bud samotné nebo v kombinaci s niobem, je možno v důsledku účinků těchto přísad na rekrystalizační procesy při válcování tlustých plechů za tepla využít známých postupů řízeného válcování a ochlazování plechů po válcování k dalšímu zvyšování pevnostních vlastností i vrubové houževnatosti v závislosti na rozměrech výrobku. Rovněž je výhodou to, že spotřeba foreniobu se v porovnání s výrobou dosud známých ocelí sníží nejméně o polovinu. Současně z pohledu svařitelnosti se navržená ocel vyznačuje velmi nízkým koeficientem praskavosti (P_CM> max. 0,27. Další výhodou je, že ocel je velmi vhodná pro kontinuální lití v důsledku velmi nízkého obsahu síry.

K bližšímu osvětlení podstaty vynálezu se uvádí'konkrétní přiklad výroby plechu o tlouštce 30 mm z oceli podle vynálezu a to vyválcováním obvyklým způsobem. Ocel měla chemické složení:

uhlík 0,10 % hmotnosti, mangan 1,45 % hmotnosti, křemík 1,10 % hmotnosti, fosfor 0,008 % hmotnosti, měd 0,07 % hmotnosti, chrom 0,16 % hmotnosti, nikl 0,09 % hmotnosti, arsen 0,007 ?. hmotnosti, antimon 0,006 % hmotnosti, cín 0,007 % hmotnosti, síra 0,002 % hmotnosti, niob a vanad byl obsažen zbytek železo.

Mez skluzu byla R_{pQ 2}= 358 MPa, pevnost v tahu R_m = 562 MPa. Hodnota vrubové houževnatosti KCV při teplotě zkoušeni -50 °C činila v podélném směru 68 J.cm^-2, ve směru příčném k ose válcování 47 J.cm^-2, při teplotě zkoušení -70 °C činila vrubová houževnatost KCV -2 -2 v podélném směru 49 J.cm , v příčném směru 33 J.cm . Celkový obsah kyslíku činí 9 ppm.

Při metalografickém hodnocení nebyly zjištěny protáhlé tvárné sirníkové vměstky, nýbrž pouze vměstky globulárního tvaru. Při prověřování homogenity plechu ultrazvukem byl zjištěn stupeň 1 dle SEL 072/77 a maximální velikost náhradní ekvivalentní vady 0 4 mm. Zkouškou tahem na tyčích ve směru tlouštky plechu podle ISO 391 byl zjištěn stupeň odolnosti proti lamelární praskavosti Z 66,8 %.

Ocel podle vynálezu je vhodná pro tlusté plechy v tlouštkách od 12 mm a další hutní sortiment výrobků na svařované konstrukce pro všeobecné použití i pro konstrukce a zařízení pro nízké provozní teploty do -70 °C včetně tlakových nádob ke skladováni zkapalněných plynů při pevnostní úrovni 500 MPa.

Claims

Svařitelná konstrukční mangankřemíková ocel pro všeobecné a nízkoteplotní použití v ocelových konstrukcích a strojírenských zařízeních, vyznačená tím, že obsahuje v množství podle hmotnosti 0,05 až 0,12 % uhlíku, 0,9 až 1,6 % manganu, 0,6 až 1,2 % křemíku, stopy až 0,010 % fosforu, stopy až 0,25 % mědi, stopy až 0,25 % chrómu, stopy až 0,20 % niklu, stopy až 0,015 % arsenu, stopy až 0,010 % antimonu, stopy až 0,010 % cínu, 0,000 1 až 0,003 % síry, stopy až 0,03 % niobu, stopy až 0,05 % vanadu zbytek železo.