SE527178C2 - Use of a duplex stainless steel alloy - Google Patents
Use of a duplex stainless steel alloyInfo
- Publication number
- SE527178C2 SE527178C2 SE0300574A SE0300574A SE527178C2 SE 527178 C2 SE527178 C2 SE 527178C2 SE 0300574 A SE0300574 A SE 0300574A SE 0300574 A SE0300574 A SE 0300574A SE 527178 C2 SE527178 C2 SE 527178C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- alloy
- weight
- content
- corrosion
- stainless steel
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 55
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 229910001039 duplex stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 12
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 9
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 210000003954 umbilical cord Anatomy 0.000 claims 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 68
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 68
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract 1
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 24
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 17
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 16
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 12
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910001114 SAF 2507 Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 7
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 6
- 102220043852 rs72857097 Human genes 0.000 description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- -1 chromium carbides Chemical class 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021592 Copper(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001318 Zeron 100 Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N ammonium carbamate Chemical compound [NH4+].NC([O-])=O BVCZEBOGSOYJJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N carbonic acid monoamide Natural products NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011496 digital image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000029142 excretion Effects 0.000 description 1
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000528 statistical test Methods 0.000 description 1
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/52—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
25 30 527 178 2 grad av rörelser i vattnet och på ytan. Exempel på sådana rörelser är strömmar i vattnet, vågrörelser, samt rörelser hos plattformen och produktionsskeppet. 25 30 527 178 2 degree of movement in the water and on the surface. Examples of such movements are currents in the water, wave movements, and movements of the platform and the production ship.
De krav som ställs på rören i en umbilical är främst relaterade till korrosion och mekaniska egenskaper. Rörrnaterialet måste vara resistent mot korrosion i havsvatten, som omsluter rörens ytteryta. Denna egenskap är den som anses vara viktigast eftersom havsvatten har mycket korrosiv inverkan på rostfria stål.The requirements placed on the pipes in an umbilical are mainly related to corrosion and mechanical properties. The pipe material must be resistant to corrosion in seawater, which encloses the outer surface of the pipes. This property is considered to be the most important because seawater has a very corrosive effect on stainless steels.
Dessutom måste materialet ha hög korrosionsresistens mot de eventuella korrosiva lösningar som injiceras i oljekällan. Materialet måste vara kompatibelt med hydrauliska vätskor utan att kontaminera vätskan. Eventuella föroreningar kan påverka servicefunktionen hos kontrollenheten vid havsbotten mycket negativt.In addition, the material must have high corrosion resistance to any corrosive solutions injected into the oil well. The material must be compatible with hydraulic fluids without contaminating the fluid. Any contaminants can have a very negative effect on the service function of the control unit at the seabed.
De mekaniska egenskapema hos det använda rörmaterialet är mycket viktigt för applikationen umbilicalrör. Eftersom djupet kan vara ansenligt pä platsen för oljeutvinningen blir den dynamiska delen av umbilicalen i allmänhet lång, och därigenom tung. Wkten måste bäras av plattformen eller det flytande produktionsskeppet. I praktiken finns tvâ sätt att minska vikten hos en umbilical med en given konfiguration. Man kan välja ett lättare material eller ett material med samma densitet men med högre sträck- och brottgränser. Genom att välja ett material med högre styrka kan rör med tunnare vägg användas, och därigenom den totala massan hos umbilicalen reduceras. Ju djupare hav vid utvinningsplatsen, desto viktigare blir den totala vikten per längdenhet umbilical hos materialet.The mechanical properties of the pipe material used are very important for the umbilical pipe application. Since the depth can be considerable at the site of oil extraction, the dynamic part of the umbilical generally becomes long, and thus heavy. The weight must be carried by the platform or the surface of the production vessel. In practice, there are two ways to reduce the weight of an umbilical with a given configuration. You can choose a lighter material or a material with the same density but with higher yield and yield strengths. By choosing a material with a higher strength, pipes with a thinner wall can be used, and thereby the total mass of the umbilical is reduced. The deeper the sea at the extraction site, the more important the total weight per unit length becomes umbilical of the material.
De senaste åren, då miljöema i vilka korrosionsresistenta metalliska material används har blivit mera påfrestande, har kraven pà materialens korrosionsegenskaper såväl som på deras mekaniska egenskaper ökat.In recent years, as the environments in which corrosion-resistant metallic materials are used have become more stressful, the demands on the materials' corrosion properties as well as on their mechanical properties have increased.
Duplexa stàllegeringar, som etablerades som ett altemativ till hittills använda stålsorter, som t.ex. ferritiska stål som tidigare användes i denna applikation, nickelbaslegeringar eller andra höglegerade stål, är icke undantagna från denna utveckling. 10 15 20 25 30 527 178 3 Den senaste utvecklingen inom marknaden för umbilicalrör innebär dessutom ytterligare ökade krav på materialens prestanda. De krav som hittills gällt avseende hàllfasthet och korrosionsbeständighet har kunnat uppfyllas av existerande legeringar. De nya krav som ställs på framtidens konstruktionsmaterial för umbilicals innebär emellertid avsevärt strängare krav på korrosionsbeständighet, dels på grund av att anläggningar projekteras i varmare vatten och dels på grund av att processlösningar i umbilicalen kommer att hålla högre temperaturer. De nya kraven som ställs kan innebära att Iegeringen ska ha motståndskraft mot spaltkorrosion i havsvatten vid temperaturer upp till 70-90°C. Dagens konstruktionsmaterial klarar inte dessa krav med tillräcklig säkerhet mot korrosion. Det är detta problem måste lösas.Duplex steel alloys, which were established as an alternative to hitherto used steels, such as Ferritic steels previously used in this application, nickel base alloys or other high alloy steels, are not excluded from this development. 10 15 20 25 30 527 178 3 The latest developments in the market for umbilical tubes also entail further increased demands on the performance of the materials. The requirements that have hitherto applied with regard to strength and corrosion resistance have been met by existing alloys. However, the new requirements placed on future construction materials for umbilicals entail considerably stricter requirements for corrosion resistance, partly due to the fact that plants are designed in warmer water and partly because process solutions in the umbilical will maintain higher temperatures. The new requirements that are set may mean that the alloy must have resistance to crevice corrosion in seawater at temperatures up to 70-90 ° C. Today's construction materials do not meet these requirements with sufficient corrosion resistance. It is this problem that needs to be solved.
Hittills har dock alla möjliga legeringar som utvärderats haft en svag punkt. En legering med högre beständighet mot kloridinducerad korrosion som även klarar övriga krav såsom ökad hållfasthet och god strukturstabilitet skulle å andra sidan innebära större möjligheter att klara de nya kraven som ställs på umbilicalrör.So far, however, all possible alloys evaluated have had a weak point. An alloy with higher resistance to chloride-induced corrosion that also meets other requirements such as increased strength and good structural stability would, on the other hand, mean greater opportunities to meet the new requirements placed on umbilical pipes.
Ett vedertaget mått för korrosionsbeständigheten i kloridhaltiga miljöer är det så kallade Pitting Resistance Equivalent (förkortad PRE) som definieras PRE=%Cr+3,3%Mo+16%N där procentuppgiftema för varje element syftar till viktprocent.An accepted measure of corrosion resistance in chloride-containing environments is the so-called Pitting Resistance Equivalent (abbreviated PRE) as they are P niered PRE =% Cr + 3.3% Mo + 16% N where the percentages for each element aim at weight percent.
Ett högre talvärde indikerar en bättre korrosionsbeständighet i synnerhet mot punktkorrosion. De huvudsakliga legeringselementen som påverkar denna egenskap är enligt formeln Cr, Mo, N. Ett exempel för en sådan stålsort framgår av EP0220141, som genom denna referens härmed är inbegripen i denna beskrivning. Denna stålsort med beteckningen SAF2507 (UNS 832750) har huvudsakligen legerats med höga halter av Cr, Mo och N. Den är således utvecklat mot denna egenskap med framförallt god korrosionsbeständighet i kloridmiljöer. På senare tid har även elementen Cu och W visat sig vara effektiva legeringstillsatser för ytterligare optimering av stålets korrosionsegenskaper i kloridmiljöer. Elementet W har då använts som 10 15 20 25 30 527 178 4 ersättning för en del av Mo, som till exempel i de kommersiella legeringama DP3W (UNS 839274) eller Zeron100, som innehåller 2,0% respektive 0,7% W.A higher numerical value indicates a better corrosion resistance, especially against point corrosion. The main alloying elements which affect this property are according to the formula Cr, Mo, N. An example of such a steel grade appears from EP0220141, which by this reference is hereby included in this description. This steel grade with the designation SAF2507 (UNS 832750) has mainly been alloyed with high levels of Cr, Mo and N. It is thus developed towards this property with above all good corrosion resistance in chloride environments. Recently, the elements Cu and W have also been shown to be effective alloying additives for further optimization of the steel's corrosion properties in chloride environments. The element W has then been used as a replacement for a part of Mo, as for example in the commercial alloys DP3W (UNS 839274) or Zeron100, which contain 2.0% and 0.7% W, respectively.
Den senare innehåller även 0,7% Cu med ändamålet att förhöja legeringens korrosionsresistens i syramiljöer. lnlegering av volfram ledde till en vidareutveckling av måttet för korrosionsbeständigheten och dänned PRE-forrneln till PREW-forrneln, som även förtydligar sambandet mellan inverkan av Mo och W pä legeringens korrosionsbeständighet: PREW=%Cr+3,3(%Mo+0,5%W)+16%N, såsom beskrivet till exempel i EP 0 545 753, som avser en duplex rostfri legering med allmänt förbättrade korrosionsegenskaper.The latter also contains 0.7% Cu with the aim of increasing the alloy's corrosion resistance in acid environments. The alloying of tungsten led to a further development of the measure of corrosion resistance and the PRE formula to the PREW formula, which also clarifies the relationship between the effect of Mo and W on the corrosion resistance of the alloy: PREW =% Cr + 3.3 (% Mo + 0.5 % W) + 16% N, as described for example in EP 0 545 753, which relates to a duplex stainless steel alloy with generally improved corrosion properties.
De ovan beskrivna stälsortema har ett PRE-tal, oavsett beräkningsmetod, som ligger över 40 men PRE talet begränsas uppåt till cirka 43 eftersom högre värden innebär att legeringarna får undermålig strukturstabilitet. En högre legeringsgrad ökar risken för utskiljning av intermetallisk fas, varför legerinsgnivån i duplexa stål anses begränsad till att uppnå PRE värden kring maximalt cirka 43 oavsett beräkningsmetod.The steel types described above have a PRE number, regardless of calculation method, which is above 40, but the PRE number is limited upwards to about 43 because higher values mean that the alloys have substandard structural stability. A higher alloying degree increases the risk of intermetallic phase precipitation, which is why the alloying level in duplex steels is considered limited to achieving PRE values around a maximum of approximately 43, regardless of the calculation method.
Av de legeringar med god korrosionsbeständighet i kloridmiljöer skall även nämnas SAF 2906, vars sammansättning framgår av EP 0 708 845. Denna legering, som karakteriseras av högre halter av Cr och N jämfört med till exempel SAF2507, har visat sig vara speciellt lämplig för användning i miljöer där beständigheten mot interkristallin korrosion och korrosion i ammonium karbamat är av vikt, men den har även ett högt korrosionsmotstånd i kloridhaltiga miljöer. Denna legering har ett korrosionsmotstånd i kloridmiljö motsvarande legeringen UNS S3275O men samtidigt en högre sträckgräns Rp0,2. Detta gör att denna legering har fördelar jämfört med UNS S32750 som umbilicalmaterial eftersom lägre vikt hos umbilicalen kan erhållas.Of the alloys with good corrosion resistance in chloride environments, mention should also be made of SAF 2906, the composition of which is shown in EP 0 708 845. This alloy, which is characterized by higher levels of Cr and N compared to, for example, SAF2507, has been found to be particularly suitable for use in environments where resistance to intercrystalline corrosion and corrosion in ammonium carbamate is important, but it also has a high corrosion resistance in chloride-containing environments. This alloy has a corrosion resistance in chloride environment corresponding to the alloy UNS S3275O but at the same time a higher yield strength Rp0.2. This means that this alloy has advantages over UNS S32750 as an umbilical material as lower weight of the umbilical can be obtained.
Korrosionsmotståndet ger emellertid inga förbättringar jämfört med UNS 832750 vilket innebär avsevärda begränsningar i umbilicalrör som utsätts för högre temperaturer i framtida anläggningar. 10 15 20 25 30 527 178 5 Legeringen 19D (UNS 832001) är en duplex legering karakteriserad av sammansättningen 19.5-21.5% Cr, 0.05-0.17%N och max 0.6% Mo. Denna legering har ett PRE tal på cirka 22 varför legeringen är olämplig i havsvattenapplikationer såsom umbilicals. För att uppnå tillräcklig korrosionsbeständighet i denna legering måste därför ett katodiskt skydd appliceras i forrn av ett zinkskikt på umbilicalrörets ytteryta. Om zinkskiktet konsumeras eller om en större yta blir skadad förstörs emellertid korrosionsskyddet och ett snabbt korrosionsförlopp kan uppträda som innebär kostsamma reparationer och driftstopp.However, the corrosion resistance does not provide any improvements compared to UNS 832750, which means considerable limitations in umbilical pipes that are exposed to higher temperatures in future plants. 10 15 20 25 30 527 178 5 The alloy 19D (UNS 832001) is a duplex alloy characterized by the composition 19.5-21.5% Cr, 0.05-0.17% N and max 0.6% Mo. This alloy has a PRE number of about 22 which is why the alloy is unsuitable in seawater applications such as umbilicals. Therefore, in order to obtain sufficient corrosion resistance in this alloy, a cathodic protection must be applied in the form of a zinc layer on the outer surface of the umbilical tube. However, if the zinc layer is consumed or if a large surface is damaged, the corrosion protection is destroyed and a rapid corrosion process can occur, which means costly repairs and downtime.
Ett problem med de ovan beskrivna legeringarna, alla med höga PRE-tal, är uppträdandet av hårda och spröda interrnetalliska utskiljningar i stålet, som till exempel sigmafas, speciellt efter värmebehandling, såsom till exempel vid svetsning under senare bearbetning. Det leder till ett hårdare material med sämre bearbetbarhet och slutligen en försämrad korrosionsresistens.A problem with the alloys described above, all with high PRE-numbers, is the appearance of hard and brittle intermetallic precipitates in the steel, such as sigma phase, especially after heat treatment, such as during welding during later processing. This leads to a harder material with poorer machinability and ultimately impaired corrosion resistance.
En annan grupp legeringar med god korrosionsbeständighet är austenitiska stål där PRE tal upp till 55 har möjliggjorts genom inlegering av höga halter Cr, Mo och N kombinerat med höga Ni-halter. Dessa legeringar bör fungera mycket bra mot de nya tuffare korrosionsförhàllandena i umbillcals. Nackdelen med dessa legeringar är att de har avsevärt lägre sträckgräns än duplexa stål och dessutom är avsevärt dyrare att tillverka, främst på grund av deras höga halt av Ni, som år ett dyrt legeringsämne. Exempel på austeniter med god beständighet i kloridmiljö är UNS S32654 med ett PRE tal på cirka 55, och UNS S34565 med ett PRE tal på cirka 45. Dessa har emellertid en alltför låg hållfasthet och hög kostnad för att vara ett realistiskt altemativ för umbilicalrör.Another group of alloys with good corrosion resistance are austenitic steels where PRE numbers up to 55 have been made possible by alloying high levels of Cr, Mo and N combined with high Ni levels. These alloys should work very well against the new tougher corrosion conditions in umbillcals. The disadvantage of these alloys is that they have a considerably lower yield strength than duplex steels and are also considerably more expensive to manufacture, mainly due to their high content of Ni, which is an expensive alloying substance. Examples of austenites with good durability in a chloride environment are UNS S32654 with a PRE number of about 55, and UNS S34565 with a PRE number of about 45. However, these have too low a strength and a high cost to be a realistic alternative for umbilical tubes.
För att ytterligare förbättra bl.a. punktkorrosionsbeständigheten hos duplexa rostfria stål krävs en ökning av PRE talet i både ferrit-fasen och austenitfasen utan att för den skull äventyra strukturstabiliteten eller bearbetbarheten hos materialet. Om sammansättningen i de två fasema inte är likvärdig med avseende på de aktiva legeringskomponentema, blir den ena fasen mer känslig 527 178 6 för punkt- och spaltkorrosion. Således styr den mer korrosionskänsliga fasen legeringens beständighet. medan strukturstabiliteten styrs av den högst legerade fasen.To further improve i.a. the point corrosion resistance of duplex stainless steels requires an increase in the PRE number in both the ferrite phase and the austenite phase without compromising the structural stability or machinability of the material. If the composition of the two phases is not equivalent with respect to the active alloying components, one phase becomes more susceptible to point and crevice corrosion. Thus, the more corrosion-sensitive phase controls the durability of the alloy. while the structural stability is controlled by the highly alloyed phase.
De krav som kan komma att ställas pà en legering som ska klara framtidens krav för umbilicalrör kan sammanfattas i tabell 1, där exempel på de bästa olika altemativa legeringar som finns pà marknaden i dagsläget år medtagna. Det är tydligt att samtliga existerande legeringar på minst en punkt ej uppfyller de nya strängare krav som ställs på umbilicalrör. 15 Tabell1 Egenskap Krav = UNS UNS UNS UNS legering enligt S32750 S32906 S32654 S32001 uppfinningen PRE Min 46 42,5 42 55 22 Sträckgrans 720 550 650 430 450 Rpo, (N/mmz) Punktkorrosion >90°C 50 50 >95 <20 CPTi°C Spaltkorrosion 260°C 35 35 60 <20 CCTi°C Struktur- Max 0,5% OK OK OK OK stabilitet sigmafas Tillverkning Svetsbar OK OK OK OK med konventionell teknik 10 15 20 25 30 527 178 Sammanfattning av uppfinningen Det är därför ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en duplex rostfri stàllegering, som visar högt korrosionsmotstånd i kombination med förbättrade mekaniska egenskaper och med samtidigt god strukturstabilitet och som är mest lämpligt för användning i miljöer där ett högt motstånd krävs mot allmän korrosion och lokal korrosion, såsom t.ex. i kloridhaltiga miljöer.The requirements that may be placed on an alloy that will meet the future requirements for umbilical tubes can be summarized in Table 1, where examples of the best various alternative alloys available on the market are currently included. It is clear that all existing alloys at at least one point do not meet the new stricter requirements imposed on umbilical tubes. Table 1 Property Requirements = UNS UNS UNS UNS alloy according to S32750 S32906 S32654 S32001 invention PRE Min 46 42.5 42 55 22 Tensile strength 720 550 650 430 450 Rpo, (N / mmz) Point corrosion> 90 ° C 50 50> 95 <20 CPTi ° C Crevice corrosion 260 ° C 35 35 60 <20 CCTi ° C Structure- Max 0.5% OK OK OK OK stability sigma phase Manufacturing Weldable OK OK OK OK with conventional technology 10 15 20 25 30 527 178 Summary of the invention It is therefore a The object of the present invention is to provide a duplex stainless steel alloy which exhibits high corrosion resistance in combination with improved mechanical properties and at the same time good structural stability and which is most suitable for use in environments where high resistance to general corrosion and local corrosion is required, such as t. ex. in chloride-containing environments.
Det är ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en duplex rostfri stållegering med en Critical Pitting Corrosion Temperature (hädanefter förkortad CPT) värde större än 90°C, företrädesvis större än 95°C och en Critical Crevice Corrosion Temperature (hädanefter förkortad CCT) värde på minst 60°C i 6% FeCl3_ Det är ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en legering med en slagseghet på minst 100 J vid rumstemperatur och en sträckgräns RPog av minst 720 N/mmz och en förlängning vid dragprovning av minst 25% vid rumstemperatur.It is a further object of the present invention to provide a duplex stainless steel alloy having a Critical Pitting Corrosion Temperature (hereinafter abbreviated CPT) value greater than 90 ° C, preferably greater than 95 ° C and a Critical Crevice Corrosion Temperature (hereinafter abbreviated CCT) value It is a further object of the present invention to provide an alloy having an impact strength of at least 100 J at room temperature and a yield strength RPog of at least 720 N / mmz and an elongation at tensile test of at least 25% at room temperature.
Materialet enligt föreliggande uppfinning uppvisar för dess höga legeringsinnehåll synnerligen god bearbetbarhet, i synnerhet varrnbearbetbarhet och skall därmed vara mycket lämpligt att användas för till exempel tillverkning av stång, rör, såsom svetsade och sömlösa rör, svetsmaterial, konstruktionsdelar, såsom till exempel flänsar och kopplingar.The material according to the present invention has for its high alloy content extremely good machinability, in particular heat machinability and should thus be very suitable for use in, for example, the manufacture of rods, pipes, such as welded and seamless pipes, welding materials, structural parts, such as grooves and couplings.
Dessa syften uppfylls enligt föreliggande uppfinning med duplexa rostfria stållegeringar som innehåller (i vikt-%) C större än 0 upptill max 0,03% Si upp till max 0,5% Mn 0 - 3,0% Cr 24,0 - 30,0% Ni 4,9 - 10,0% 10 15 20 25 30 527 178 8 Mo 3,0 - 5,0% N 0,28 - 0,5% B 0-0,0030% S upp till max 0,010% Co 0-3,5% W 0-3,0% Cu 0-2,0% Ru 0-0,3% Al 0-0,03% Ca 0-0,010% resten Fe jämte oundvikliga föroreningar.These objects are fulfilled according to the present invention with duplex stainless steel alloys containing (in% by weight) C greater than 0 up to a maximum of 0.03% Si up to a maximum of 0.5% Mn 0 - 3.0% Cr 24.0 - 30, 0% Ni 4.9 - 10.0% 10 15 20 25 30 527 178 8 Mo 3.0 - 5.0% N 0.28 - 0.5% B 0-0.0030% S up to max 0.010% Co 0-3.5% W 0-3.0% Cu 0-2.0% Ru 0-0.3% Al 0-0.03% Ca 0-0.010% residue Fe plus unavoidable impurities.
Kort beskrivning av figurema Figur 1 Figur 2 Figur 3 Figur 4 visar CPT värden från test av försökschargema i det modifierade ASTM G48C testet i ”gröna-dödenHösningen jämfört med de duplexa stålen SAF2507, SAF 2906. visar CPT-värden framtagna med hjälp av det modifierade ASTM G48C testet i "gröna-döden”-lösning för försöksohargema jämfört med det duplexa stålet SAF2507 samt SAF 2906. visar medelvärdet för avfrätningen i mm/àr i 2%HC| vid temperaturen 75°C. visar resultaten från varmduktilitetsprovning för de flesta av chargerna.Brief description of the ur gurema Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 shows CPT values from tests of experimental chargers in the modified ASTM G48C test in the “green-death” solution compared to the duplex steels SAF2507, SAF 2906. shows CPT values produced using the modified The ASTM G48C test in the "green-death" solution for test soharms compared to the duplex steels SAF2507 and SAF 2906. shows the mean value of the milling in mm / year in 2% HC | at a temperature of 75 ° C. chargerna.
Detaljerad beskrivning av uppfinningen Ett systematiskt utvecklingsarbete har överraskande visat att man genom en väl awägd kombination av elementen Cr, Mo, Ni, N, Mn och Co kan erhålla optimal fördelning av elementen i ferriten och i austeniten, vilket möjliggör ett mycket korrosionsbeständigt material med endast försumbar mängd sigmafas i 10 15 20 25 30 527 178 9 materialet. Materialet erhåller även god bearbetbarhet som möjliggör extrudering till sömlösa rör. För att erhålla kombinationen hög korrosionbeständighet i samband med god strukturstabilitet krävs det en mycket snäv kombination av legeringselementen i materialet. Legeringen enligt uppfinningen innehåller därför (i vikt-%): C större än 0 upptill max 0,03% Si upp till max 0,5% Mn 0 - 3,0% Cr 24,0 - 30,0% Ni 4,9 - 10,0% Mo 3,0 - 5,0% N 0,28 - 0,5% B 0-0,0030% S upp till max 0,010% Co 0-3,5% W 0-3,0% Cu 0-2,0% Ru 0-0,3% Al 0-0,03% Ca 0-0,010.% resten Fe jämte normalt förekommande föroreningar och tillsatser varvid ferrithalten är 40-65 volym-%.Detailed description of the invention A systematic development work has surprisingly shown that a well-balanced combination of the elements Cr, Mo, Ni, N, Mn and Co can obtain an optimal distribution of the elements in the ferrite and in the austenite, which enables a very corrosion-resistant material with only negligible amount of sigma phase in the material. The material also receives good machinability that enables extrusion into seamless pipes. In order to obtain the combination of high corrosion resistance in connection with good structural stability, a very tight combination of the alloying elements in the material is required. The alloy according to the invention therefore contains (in% by weight): C greater than 0 up to a maximum of 0.03% Si up to a maximum of 0.5% Mn 0 - 3.0% Cr 24.0 - 30.0% Ni 4.9 - 10.0% Mo 3.0 - 5.0% N 0.28 - 0.5% B 0-0.0030% S up to max 0.010% Co 0-3.5% W 0-3.0% Cu 0-2.0% Ru 0-0.3% Al 0-0.03% Ca 0-0.010.
Legeringselementens inverkan beskrivs i det följande: lšgl (C) har begränsad löslighet i både ferrit och austenlt. Den begränsade lösligheten innebär en risk för utskiljning av kromkarbider och därför bör halten inte överstiga 0,03 vikt-%, företrädesvis inte överstiga 0,02 vikt-%.The effect of the alloying elements is described in the following: lšgl (C) has limited solubility in both ferrite and austenlt. The limited solubility involves a risk of precipitation of chromium carbides and therefore the content should not exceed 0.03% by weight, preferably not exceed 0.02% by weight.
Kisel (Si) utnyttjas som desoxidationsmedel vid ståltillverkningen samt ökar flytbarheten vid tillverkning och svetsning. Emellertid leder för höga halter av Si till utskiljning av oönskad intermetallisk fas, varför halten bör begränsas till max 10 15 20 25 30 527 178 10 0,5 vikt-%, företrädesvis max 0,3 vikt-%.Silicon (Si) is used as a deoxidizing agent in steel production and increases the surface area during manufacturing and welding. However, too high levels of Si lead to the precipitation of undesired intermetallic phase, so the content should be limited to a maximum of 0.5% by weight, preferably a maximum of 0.3% by weight.
Mangan (Mn) tillsätts för att öka N-lösligheten i materialet. Emellertid har det visat sig att Mn endast har en begränsad inverkan på N-lösligheten iden aktuella legeringstypen. Istället finns andra element med högre inverkan på lösligheten. Dessutom kan Mn i kombination med höga svavelhalter ge upphov till bildning av mangansulfider som fungerar som initieringspunkter för punktkorrosion. Mn-halten bör därför begränsas till mellan 0-3,0 vikt-%, företrädesvis 0,5-1,2 vikt-%. Årgrn (Cr) är ett mycket aktivt element för att förbättra resistensen mot flertalet korrosionstyper. En hög kromhalt innebär dessutom att man får en mycket god N-löslighet i materialet. Det är alltså önskvärt att hålla Cr halten så hög som möjligt för att förbättra korrosionsbeständigheten. För mycket oda värden på korrosionsbeständigheten bör kromhalten vara minst 24,0 vikt-%, företrädesvis 27,0 -29,0 vikt-%. Höga halter Cr ökar emellertid risken för intermetalliska utskiljningar, varför kromhalten måste begränsas uppåt till max 30,0 vikt-%. flicïel (Ni) används som austenitstabiliserande element och tillsätts i lämpliga halter så att önskvärd ferrithalt uppnås. För att uppnå det önskade förhållandet mellan den austenitiska och den ferritiska fasen med på mellan 40-65 volym~% ferrit krävs en tillsats av mellan 4,9-10,0 vikt-% nickel, företrädesvis 4,9-9,0 vikt- %, i synnerhet 6,0-9,0 vikt-%.Manganese (Mn) is added to increase the N solubility of the material. However, it has been found that Mn has only a limited effect on the N-solubility in the current alloy type. Instead, there are other elements with a higher impact on solubility. In addition, Mn in combination with high sulfur contents can give rise to the formation of manganese solids which act as initiation points for point corrosion. The Mn content should therefore be limited to between 0-3.0% by weight, preferably 0.5-1.2% by weight. Year green (Cr) is a very active element to improve resistance to various types of corrosion. A high chromium content also means that you get a very good N-solubility in the material. It is therefore desirable to keep the Cr content as high as possible to improve the corrosion resistance. For very odd values of corrosion resistance, the chromium content should be at least 24.0% by weight, preferably 27.0 -29.0% by weight. However, high levels of Cr increase the risk of intermetallic precipitates, so the chromium content must be limited upwards to a maximum of 30.0% by weight. fl icïel (Ni) is used as an austenite stabilizing element and is added at appropriate levels so that the desired ferrite content is achieved. In order to achieve the desired ratio between the austenitic and the ferritic phase with between 40-65% by volume of ferrite, an addition of between 4.9-10.0% by weight of nickel, preferably 4.9-9.0% by weight, is required. %, in particular 6.0-9.0% by weight.
Molybden (Mo) är ett aktivt element som förbättrar korrosionsbeständigheten i kloridmiljöer samt företrädesvis i reducerande syror. En för hög Mo-halt i kombination med att Cr-haltema är höga, innebär att risken för intermetalliska utskiliningar ökar. Mo-halten iföreliggande uppfinning bör ligga i intervallet 3,0- 5,0 vikt-%, företrädesvis 3,6-4,9 vikt-%, i synnerhet 4,4-4,9 vikt-%. _l§v_tá_v_e_ (N) är ett mycket aktivt element som ökar korrosionsbeständigheten, strukturstabiliteten samt hållfastheten hos materialet. En hög N-halt förbättrar 10 15 20 25 30 527 178 11 dessutom återbildningen av austenit efter svetsning, vilket ger goda egenskaper hos svetsförband. För att uppnå en god effekt av N, bör minst 0,28 vikt-% N inlegeras. Vid höga halter av N ökar risken för utskiljning av kromnitrider, speciellt då kromhalten samtidigt är hög. Dessutom innebär en hög N-halt att risken för porositet ökar p.g.a. att lösligheten av N i smältan överskrids. N- halten bör av dessa anledningar begränsas till max 0,5 vikt-°/>, företrädesvis inlegeras >0,35 - 0,45 vikt-% N.Molybdenum (Mo) is an active element that improves corrosion resistance in chloride environments and preferably in reducing acids. Too high a Mo content in combination with the Cr contents being high, means that the risk of intermetallic precipitations increases. The Mo content of the present invention should be in the range of 3.0-5.0% by weight, preferably 3.6-4.9% by weight, in particular 4.4-4.9% by weight. _l§v_tá_v_e_ (N) is a very active element that increases the corrosion resistance, structural stability and strength of the material. In addition, a high N content improves the regeneration of austenite after welding, which gives good properties of welded joints. To achieve a good effect of N, at least 0.28% by weight of N should be alloyed. At high levels of N, the risk of precipitation of chromium nitrides increases, especially when the chromium content is high at the same time. In addition, a high N content means that the risk of porosity increases due to that the solubility of N in the melt is exceeded. The N content should for these reasons be limited to a maximum of 0.5% by weight />, preferably alloyed> 0.35 - 0.45% by weight N.
En för hög krom- samt kvävehalt resulterar i utskiljning av CrzN vilket ska undvikas då det försämrar egenskapema hos materialet, speciellt vi värmebehandling, t.ex. svetsning. ä' (B) tillsätts för att öka vannbearbetbarheten hos materialet. Vid för hög borhalt kan svetsbarheten samt korrosionbeständigheten försämras. Borhalten bör därför vara större än 0 och upp till 0,0030 vikt-%.An excessively high chromium and nitrogen content results in the precipitation of CrzN, which should be avoided as it impairs the properties of the material, especially in heat treatment, e.g. welding. ä '(B) is added to increase the water processability of the material. If the boron content is too high, the weldability and corrosion resistance may deteriorate. The boron content should therefore be greater than 0 and up to 0.0030% by weight.
Svavel (S) påverkar korrosionsbeständigheten negativt genom att bilda lättlösliga sulfider. Dessutom försämras varrnbearbetbarheten varför svavelhalten begränsas till max 0,010 vikt-%.Sulfur (S) has a negative effect on corrosion resistance by forming easily soluble solids. In addition, the heat workability deteriorates, which is why the sulfur content is limited to a maximum of 0.010% by weight.
K_otflt (Co) tillsätts främst för att förbättra strukturstabiliteten samt korrosionsbeständigheten. Co är en austenitstabiliserare. För att uppnå effekt bör minst 0,5 vikt-%, företrädesvis minst 1,0 vikt-% inlegeras. Dä kobolt är ett relativt dyrt element begränsas kobolttillsatsen därför till max 3,5 vikt-%.K_ot fl t (Co) is added mainly to improve the structural stability and corrosion resistance. Co is an austenite stabilizer. To achieve effect, at least 0.5% by weight, preferably at least 1.0% by weight, should be alloyed. Since cobalt is a relatively expensive element, the cobalt addition is therefore limited to a maximum of 3.5% by weight.
Volfram ökar resistensen mot punkt- och spalt korrosion. Men inlegering av för höga halter volfram i kombination med att Cr-haltema samt Mo-haltema är höga, innebär att risken för intermetalllska utskiljningar ökar. W-halten i föreliggande uppfinning bör ligga i intervallet 0-3,0 vikt-%, företrädesvis mellan 0 -1,8 vikt-%. 10 15 20 25 30 527 178 12 @p_p_a_r tillsätts för att förbättra den allmänkorrosionsbeständigheten i syra miljöer såsom svavelsyra. Cu påverkar även strukturstabiliteten. Höga halter av Cu innebär dock att den fasta lösligheten överskrids. Cu-halten begränsas därför till max 2,0 vikt-%, företrädesvis mellan 0,1 och 1,5 vikt-%.Tungsten increases resistance to point and crevice corrosion. However, the alloying of too high levels of tungsten in combination with the Cr contents and the Mo contents being high, means that the risk of intermetallic precipitates increases. The W content of the present invention should be in the range of 0-3.0% by weight, preferably between 0-1.8% by weight. 10 15 20 25 30 527 178 12 @p_p_a_r is added to improve the general corrosion resistance in acidic environments such as sulfuric acid. Cu also affects structural stability. However, high levels of Cu mean that the solid solubility is exceeded. The Cu content is therefore limited to a maximum of 2.0% by weight, preferably between 0.1 and 1.5% by weight.
Rutenium (Ru) inlegeras för att öka korrosionsbeständigheten. Rutenium är ett mycket dyrt element, varför halten begränsas till max 0,3 vikt-%, företrädesvis större än 0 och upp till 0,1 vikt-%.Ruthenium (Ru) is alloyed to increase corrosion resistance. Ruthenium is a very expensive element, so the content is limited to a maximum of 0.3% by weight, preferably greater than 0 and up to 0.1% by weight.
Aluminium (Al) samt Kalcium (Ca) utnyttjas som desoxidationsmedel vid stàltillvemningen. Halten Al bör begränsas till max 0,03 vikt-% för att begränsa nitridbildning. Ca har en gynnsam effekt på varmduktiliteten men Ca-halten bör dock begränsas till 0,010 vikt-% för att undvika oönskad mängd slagg.Aluminum (Al) and Calcium (Ca) are used as deoxidizing agents in steel application. The content of Al should be limited to a maximum of 0.03% by weight to limit nitride formation. Ca has a beneficial effect on hot ductility, but the Ca content should be limited to 0.010% by weight to avoid unwanted amount of slag.
Ferrithalten är viktig för att erhålla goda mekaniska egenskaper och korrosionsegenskaper samt god svetsbarhet. Ur korrosionssynpunkt och svetsbarhetssynpunkt är det önskvärt med en ferrithalt mellan 40-65% för att erhålla goda egenskaper. Höga ferrithalter innebär dessutom att lågtemperaturslagsegheten samt resistensen mot väteförsprödning riskerar att försämras. Ferrithalten är därför 40-65 volym-%, företrädesvis 42-60 volym-%, i synnerhet 45-55 volym-%.The ferrite content is important to obtain good mechanical and corrosion properties as well as good weldability. From the point of view of corrosion and weldability, a ferrite content between 40-65% is desirable in order to obtain good properties. High ferrite levels also mean that the low-temperature impact strength and the resistance to hydrogen embrittlement risk deteriorating. The ferrite content is therefore 40-65% by volume, preferably 42-60% by volume, in particular 45-55% by volume.
Beskrivning av föredragna utföringsexempel l exemplen nedan anges sammansättning på ett antal försökscharger, som åskådliggör inverkan av olika legeringselement på egenskapema. Charge 605182 representerar en referenssammansättning och ingår således inte i området för denna uppfinning. Ej heller ska övriga charger anses begränsa uppfinningen utan anger endast exempel på charger som åskådliggör uppfinningen enligt patentkraven. 10 15 20 25 527 178 13 Angivna PRE-tal eller -värden avser alltid värden beräknade enligt PREW- formeln, även om inte uttryckligen angivet.DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS In the examples below, the composition of a number of test batches is stated, which illustrates the effect of different alloying elements on the properties. Charge 605182 represents a reference composition and is thus not included in the scope of this invention. Nor should other charges be considered to limit the acquisition, but only give examples of charges that illustrate the acquisition according to the patent claims. 10 15 20 25 527 178 13 Stated PRE numbers or values always refer to values calculated according to the PREW formula, even if not explicitly stated.
Exempel 1 Försökscharger enligt detta exempel tillverkades genom laboratoriegjutning av 170kg göt som varrnsmiddes till rundstång. Denna varrnextruderades till stång (rundstâng samt plattstång), där provmaterial togs ut från rundstång. Vidare glödgades plattstàng innan kallvalsning ägde rum, varefter ytterligare provmaterial togs ut. Processen kan ur materialteknisk synpunkt anses vara representativ för tillverkning i större skala, t.ex. för tillverkning av sömlösa rör med extrusionsmetoden följt av kallvalsning. Tabell 2 visar sammansättning hos första omgångens försökscharger.Example 1 Test batches according to this example were manufactured by laboratory casting of 170 kg of ingot which was forged into a round bar. This was extruded into a bar (round bar and flat bar), where sample material was taken out of a round bar. Furthermore, flat bars were annealed before cold rolling took place, after which additional sample material was taken out. From a technical point of view, the process can be considered representative of production on a larger scale, e.g. for the manufacture of seamless pipes using the extrusion method followed by cold rolling. Table 2 shows the composition of the first round test batches.
Tabell 2.Table 2.
Charge Mn Cr Ni Mo W Co V La Ti N 605193 1,03 27,90 8,80 4,00 0,01 0,02 0,04 OQ1 0,01 0,36 605195 0,97 27,90 9,80 4,00 0,01 0,97 0,55 0,01 0,35 0,48 605197 1,07 28,40 8,00 4,00 1,00 1,01 0,04 0,01 0,01 0,44 605178 0,91 27,94 7,26 4,01 0,99 0,10 0,07 0,01 003 0,44 605183 1,02 28,71 6,49 4,03 0,01 1,00 0,04 0,01 0,04 0,28 605184 0,99 28,09 7,83 4,01 0,01 0,03 0,54 0,01 0,01 0,44 605187 2,94 27,74 4,93 3,98 0,01 0,98 0,06 0,01 0,01 0,44 605153 2,78 27,85 693 4,03 131 0,02 0,06 092 0,01 0,34 605182 0,17 23,48 7,88 5,75 0,01 0,05 0,04 0,01 0,10 0,26 l syfte att undersöka strukturstabiliteten glödgades prover från varje charge vid 900-1150°C med steg på 50°C samt släcktes i luft, respektive vatten. Vid de lägsta temperaturerna bildades interrnetallisk fas. Den lägsta temperaturen, där mängden intermetallisk fas blev försumbart liten bestämdes med hjälp av studier i ljusoptiskt mikroskop. Nya prover från respektive charge glödgades sedan vid sagda temperatur under fem minuter varefter provema svalnades med den konstanta svalningshastigheten -140°C/min till rumstemperatur.Charge Mn Cr Ni Mo W Co V La Ti N 605193 1.03 27.90 8.80 4.00 0.01 0.02 0.04 0.04 OQ1 0.01 0.36 605195 0.97 27.90 9.80 4.00 0.01 0.97 0.55 0.01 0.35 0.48 605197 1.07 28.40 8.00 4.00 1.00 1.01 0.04 0.01 0.01 0.01 .44 605178 0.91 27.94 7.26 4.01 0.99 0.10 0.07 0.01 003 0.44 605183 1.02 28.71 6.49 4.03 0.01 1.00 0.04 0.01 0.04 0.28 605184 0.99 28.09 7.83 4.01 0.01 0.03 0.54 0.01 0.01 0.44 605187 2.94 27.74 4.93 3.98 0.01 0.98 0.06 0.01 0.01 0.44 605153 2.78 27.85 693 4.03 131 0.02 0.06 092 0.01 0.34 605182 0.17 23.48 7.88 5.75 0.01 0.05 0.04 0.01 0.10 0.26 l In order to examine the structural stability, samples from each batch were annealed at 900-1150 ° C with steps of 50 ° C and quenched in air and water, respectively. At the lowest temperatures, an internal phase was formed. The lowest temperature at which the amount of intermetallic phase became negligibly small was determined by means of studies under a light optical microscope. New samples from each batch were then annealed at said temperature for five minutes after which the samples were cooled at the constant cooling rate of -140 ° C / min to room temperature.
Areafraktionen sigmafas i materialen bestämdes därefter med digital bildanalys av bilder upptagna med bakåtspridda elektroner i svepelektronmikroskop.The area fraction sigma phase in the materials was then determined by digital image analysis of images taken with backscattered electrons in a scanning electron microscope.
Resultaten framgår av Tabell 3. 10 15 20 25 527 178 14 Tmax sigma är beräknat med Thermo-Calc (T -C version N termodynamiska databasen för stål TCFEQQ) baserat på riktvärden för alla anförda element i de olika variantema. Tmax sigma är upplösningstemperaturen för sigmafas, där hög upplösningstemperatur indikerar lägre strukturstabilitet.The results are shown in Table 3. 10 15 20 25 527 178 14 Tmax sigma is calculated with Thermo-Calc (T -C version N thermodynamic database for steel TCFEQQ) based on guideline values for all listed elements in the different variants. Tmax sigma is the dissolution temperature for sigma phase, where high dissolution temperature indicates lower structural stability.
Tabell 3.Table 3.
Charge Värmebehandling Many o [vol-%] Tmax o 605193 1100°C, 5min 73% 1016 605195 1 150°C, 5min 32% 1047 605197 1 100°C, 5min 18% 1061 605178 1100°C, 5min 14% 1038 605183 1050°C, 5min 0J4% 997 605184 1 100°C, 5min 0,4% 999 605187 1050°C, 5min 0,3% 962 605153 1100°C, 5min 3,5% 1032 605182 1 100°C, 5min 2,0% 1028 Syftet med denna undersökning är att kunna ranka material med avseende på strukturstabiliteten, d.v.s. detta är inte den faktiska halten sigmafas i de provbitar som värmebehandlats och släckts innan t.ex. korrosionsprovning. Man kan se att Tm, sigma som beräknats med Therrno-calc inte direkt stämmer med uppmätt mängd sigmafas, men det är dock tydligt att de försökscharger med lägst beräknat Tmax sigma innehåller lägst mängd sigmafas vid denna undersökning.Charge Heat treatment Many o [vol-%] Tmax o 605193 1100 ° C, 5min 73% 1016 605195 1 150 ° C, 5min 32% 1047 605197 1 100 ° C, 5min 18% 1061 605178 1100 ° C, 5min 14% 1038 605183 1050 ° C, 5min 0J4% 997 605184 1 100 ° C, 5min 0.4% 999 605187 1050 ° C, 5min 0.3% 962 605153 1100 ° C, 5min 3.5% 1032 605182 1 100 ° C, 5min 2 .0% 1028 The purpose of this study is to be able to rank materials with respect to structural stability, ie this is not the actual content of sigma phase in the test pieces that have been heat treated and extinguished before e.g. corrosion test. It can be seen that Tm, sigma calculated with Therrno-calc does not directly correspond to the measured amount of sigma phase, but it is clear that the experimental charges with the lowest calculated Tmax sigma contain the lowest amount of sigma phase in this study.
Punktkorrosionsegenskaperna hos samtliga charger har testats för ranking i den så kallade ”gröna-döden"-lösning, som består av 1%FeC|3, 1%CuCl2, 11% H2SO4, 1,2% HCl. Provningsförfarandet motsvarar punktkorrosionsprovning enligt ASTM G48C, utförs dock iden mer aggressiva ”gröna-dödenïlösningen.The point corrosion properties of all charges have been tested for ranking in the so-called "green-death" solution, which consists of 1% FeC | 3, 1% CuCl2, 11% H2SO4, 1.2% HCl. however, the idea of the more aggressive “green-death” solution is carried out.
Dessutom har en del charger provats enligt ASTMG48C (2 försök per charge). Även elektrokemisk provning i 3%NaCl (6 försök per charge) har genomförts.In addition, some chargers have been tested according to ASTMG48C (2 trials per charge). Electrochemical testing in 3% NaCl (6 trials per batch) has also been performed.
Resultaten i forrn av kritisk punktfrätningstemperatur (CP1') från samtliga försök framgår av Tabell 4, såsom PREW-talet (Cr+3,3(Mo+0,5W)+16N) för den totala legeringssammansättningen samt för austenit samt ferrit. lndexeringen alfa avser ferrit och gamma avser austenit. 10 15 20 527 178 15 Tabell 4 Charge PRE PRE y PRE y/ PRE CPT °C CPT °C CPT °C O, PRE ,,, modifierad ASTM G48 c 3% Nacl ASTM G48C 6% FeClg (600mv Gröna döden SCE) 605193 51,3 49,0 0,9552 46,9 90/90 64 605195 51,5 48,9 0,9495 48,7 90/90 95 605197 53,3 53,7 1 ,0075 50,3 90/90 >95 >95 605178 50,7 52,5 1 ,0355 49,8 75/80 94 605183 48,9 48,9 1,0000 46,5 85/85 90 93 605184 48,9 51,7 1,0573 48,3 80/80 72 605187 48,0 54,4 1,1333 48,0 70/75 77 605153 49,6 51,9 1,0464 48,3 80/85 85 90 605182 54,4 46,2 0,8493 46,6 75/70 85 62 SAF2507 39,4 42,4 1,0781 41,1 70/70 80 95 SAF2906 39,6 48,4 1,1717 41,0 60/50 75 75 Det är vedertaget att det föreligger ett linjärt samband mellan det lägsta PRE- värdeti austeniten eller ferriten och CPT-värdet i duplexa stål, men resultaten i Tabell 4 visar att PRE-talet inte enbart förklarar CPT-värdet.The results in the form of critical point corrosion temperature (CP1 ') from all experiments are shown in Table 4, such as the PREW number (Cr + 3.3 (Mo + 0.5W) + 16N) for the total alloy composition and for austenite and ferrite. The index alpha refers to ferrite and gamma refers to austenite. 10 15 20 527 178 15 Table 4 Charge PRE PRE y PRE y / PRE CPT ° C CPT ° C CPT ° CO, PRE ,,, modified ASTM G48 c 3% Nacl ASTM G48C 6% FeClg (600mv Green Death SCE) 605193 51 , 3 49.0 0.9552 46.9 90/90 64 605195 51.5 48.9 0.9495 48.7 90/90 95 605197 53.3 53.7 1, 0075 50.3 90/90> 95 > 95 605178 50.7 52.5 1, 0355 49.8 75/80 94 605183 48.9 48.9 1.0000 46.5 85/85 90 93 605184 48.9 51.7 1.0573 48.3 80/80 72 605187 48.0 54.4 1.1333 48.0 70/75 77 605153 49.6 51.9 1.0464 48.3 80/85 85 90 605182 54.4 46.2 0.8493 46 , 6 75/70 85 62 SAF2507 39.4 42.4 1.0781 41.1 70/70 80 95 SAF2906 39.6 48.4 1.1717 41.0 60/50 75 75 It is accepted that there is a linear relationship between the lowest PRE value in austenite or ferrite and the CPT value in duplex steels, but the results in Table 4 show that the PRE number does not only explain the CPT value.
Det är tydligt från dessa resultat att samtliga försöksmaterial uppvisar bättre CPT i den modifierade ASTM G48C än SAF2507 samt SAF2906.It is clear from these results that all test materials show better CPT in the modified ASTM G48C than SAF2507 and SAF2906.
Försökscharge 605183 legerad med kobolt visar god struktuturstabilitet vid kontrollerad svalnlngshastighet (-140°Clmin) trots att den innehåller höga halter krom samt molybden, uppvisar bättre resultat än SAF2507 samt SAF2906. Det visar sig i denna undersökning att ett högt PRE inte enbart förklarar CPT värdena, utan förhållandet PRE austenit/PRE ferrit är av yttersta vikt för egenskapema hos högre legerade duplexa stål, och det krävs en mycket snäv och noggrann awâgning mellan legeringselementen för att erhålla detta optimala förhållande som ligger mellan 0,9-1,15; företrädesvis 0,9-1,05 och samtidigt erhålla PRE värden över 46. Förhållandet PRE austenit/PRE ferrit mot CPT i det modifierade ASTM G48C testet för försökschargema redovisas i Tabell 4.Experimental charge 605183 alloyed with cobalt shows good structural stability at controlled cooling rate (-140 ° Clmin) despite the fact that it contains high levels of chromium and molybdenum, shows better results than SAF2507 and SAF2906. It turns out in this study that a high PRE not only explains the CPT values, but the ratio PRE austenite / PRE ferrite is of utmost importance for the properties of higher alloyed duplex steels, and a very narrow and careful balance between the alloying elements is required to obtain this optimal ratio ranging from 0.9-1.15; preferably 0.9-1.05 and at the same time obtain PRE values above 46. The ratio of PRE austenite / PRE ferrite to CPT in the modified ASTM G48C test for test charges is reported in Table 4.
Hâllfastheten vid rumstemperatur (RT), 100°C och 200°C och slagsegheten vid rumstemperatur (RT) har bestämts för samtliga charger och visas som medelvärde av tre försök. 10 527 178 16 Dragprovstavar (DR-5C50) tillverkades av extruderade stänger, ø 20mm, som värmebehandlades vid temperaturer enligt Tabell 2 i 20 minuter följt av svalning j antingen luft eller vatten (605195, 605197, 605184). Resultaten av undersökningen presenteras i Tabell 5 och 6. Resultaten av draghàllfasthetsundersökningen visar att halterna av krom, kväve och volfram starkt påverkar draghållfastheten i materialet. Samtliga charger förutom 605153 uppfyller kravet på en 25% förlängning vid dragprovning i rumstemperatur (RT).The strength at room temperature (RT), 100 ° C and 200 ° C and the impact strength at room temperature (RT) have been determined for all charges and are shown as an average of three experiments. Tensile rods (DR-5C50) were made from extruded rods, ø 20mm, which were heat treated at temperatures according to Table 2 for 20 minutes followed by cooling in either air or water (605195, 605197, 605184). The results of the study are presented in Tables 5 and 6. The results of the tensile strength test show that the levels of chromium, nitrogen and tungsten strongly affect the tensile strength of the material. All chargers except 605153 meet the requirement for a 25% elongation during tensile testing at room temperature (RT).
Tabell 5.Table 5.
Charge Temperatur RPM Rpm Rm A5 Z (MPa) (MP (MP2) (%) (%) 605193 RT 652 791 916 29,7 38 100°C 513 646 818 30,4 36 200°C 51 1 583 756 29,8 36 605195 RT 671 773 910 38,0 66 100°C 563 637 825 39,3 68 200°C 504 563 769 38,1 64 605197 RT 701 799 939 38,4 66 100°C 564 652 844 40,7 69 200°C 502 577 802 35,0 65 605178 RT 712 828 925 27,0 37 100°C 596 677 629 31,9 45 200°C 535 608 763 27,1 36 605183 RT 677 775 882 32,4 67 1 00°C 560 642 786 33, 0 59 200°C 499 578 737 29,9 52 605184 RT 702 793 915 32,5 60 100°C 569 657 821 34,5 61 200°C 526 581 774 31 ,6 56 605187 RT 679 777 893 35,7 61 100°C 513 628 799 38,9 64 200°C 505 558 743 35,8 58 605153 RT 715 845 917 20,7 24 100°C 572 692 81 7 29,3 27 200°C 532 61 1 749 23,7 31 6051 82 RT 627 754 903 28,4 43 100°C 493 621 802 31,8 42 10 15 527 178 17 Tabell 6.Charge Temperature RPM Rpm Rm A5 Z (MPa) (MP (MP2) (%) (%) 605193 RT 652 791 916 29.7 38 100 ° C 513 646 818 30.4 36 200 ° C 51 1 583 756 29.8 36 605195 RT 671 773 910 38.0 66 100 ° C 563 637 825 39.3 68 200 ° C 504 563 769 38.1 64 605197 RT 701 799 939 38.4 66 100 ° C 564 652 844 40.7 69 200 ° C 502 577 802 35.0 65 605178 RT 712 828 925 27.0 37 100 ° C 596 677 629 31.9 45 200 ° C 535 608 763 27.1 36 605183 RT 677 775 882 32.4 67 1 00 ° C 560 642 786 33, 0 59 200 ° C 499 578 737 29.9 52 605184 RT 702 793 915 32.5 60 100 ° C 569 657 821 34.5 61 200 ° C 526 581 774 31, 6 56 605187 RT 679 777 893 35.7 61 100 ° C 513 628 799 38.9 64 200 ° C 505 558 743 35.8 58 605153 RT 715 845 917 20.7 24 100 ° C 572 692 81 7 29.3 27 200 ° C 532 61 1 749 23.7 31 6051 82 RT 627 754 903 28.4 43 100 ° C 493 621 802 31.8 42 10 15 527 178 17 Table 6.
Charge Glódgning Svalning Slagseghet Glodgning Svalning Slagseghet rc/min] LIL rc/mim [J] 605193 1100/20 Luft 35 1100/20 Vatten 242 605195 1150/20 Vatten 223 605197 1 100/20 Vatten 254 1 130/20 Vatten 259 605178 1 100/20 Luft 62 1 100/20 Vatten 234 605183 1050/20 Luft 79 1050/20 Vatten 244 605184 1 100/20 Vatten 81 1 100/20 Luft 78 605187 1050/20 Luft 51 1100/20 Vatten 95 605153 1100/20 Luft 50 1100/20 Vatten 246 605182 1 100/20 Luft 22 1 100/20 Vatten 324 Denna undersökning visar mycket tydligt att vattensläckning naturligtvis krävs för att erhålla den bästa strukturen och således bra slagseghetsvärden. Kravet är 100J vid provning i rumstemperatur och detta klarar alla charger, utom charge 605184 och 605187, där visserligen den sistnämnda ligger mycket nära kravet.Charge Annealing Cooling Impact strength Glowing Cooling Impact rc / min] LIL rc / mim [J] 605193 1100/20 Air 35 1100/20 Water 242 605195 1150/20 Water 223 605197 1 100/20 Water 254 1 130/20 Water 259 605178 1 100/20 Air 62 1 100/20 Water 234 605183 1050/20 Air 79 1050/20 Water 244 605184 1 100/20 Water 81 1 100/20 Air 78 605187 1050/20 Air 51 1100/20 Water 95 605153 1100/20 Air 50 1100/20 Water 246 605182 1 100/20 Air 22 1 100/20 Water 324 This study shows very clearly that water extinguishing is of course required to obtain the best structure and thus good impact strength values. The requirement is 100J when tested at room temperature and this can handle all charges, except charge 605184 and 605187, where the latter is admittedly very close to the requirement.
Tabell 7 visar resultat från Tungsten-lnert-Gas omsmältningsförsök (hädanefter förkortad TIG) där chargema 605193, 605183, 605184 samt 605253 uppvisar en stabil struktur i den värmepåverkade zonen (Heat Affected Zone, hädanefter förkortad HAZ). De Ti- innehållande chargema uppvisar TiN i HAZ.Table 7 shows results from the Tungsten-lnert-Gas remelting test (hereinafter abbreviated TIG) where charges 605193, 605183, 605184 and 605253 show a stable structure in the heat affected zone (Heat Affected Zone, hereinafter abbreviated HAZ). The Ti-containing charges show TiN in HAZ.
Tabell 7.Table 7.
Charge Utskiljningar Skyddsgg Ar (99,99%) 6051 93 HAZ: OK 6051 95 HAZ: Stora mängder TlN och o-fas 605197 HAZ: Små mängder CrzN i ö-kom, dock ej mycket 605178 HAZ: CrzN i ö-kom, annars OK 6051 83 HAZ: OK 605184 HAZ: OK 605187 HAZ: CrgN ganska nära smältgransen, inga utskiljningar längre ut 605153 HAZ: OK 6051 82 HAZ: TiN samt dekorerade korngränser 5/8 527 178 18 Exempel 2 I det nedanstående exemplet anges sammansättningen på ytterligare ett antal försökscharger tillverkade med avsikten att finna den optimala sammansättningen. Dessa charger är modifierade utifrån egenskapema hos chargema med god strukturstabilitet samt hög korrosionsbeständighet, från resultaten som visades i Exempel 1. Samtliga charger i Tabell 8 omfattas av sammansättningen enligt föreliggande uppfinning, där charge 1-8 ingår i en statistisk försöksplan, medan charge e till n är ytterligare försökslegeringar inom ramen för denna uppfinning.Charge Excretions Protective gas Ar (99.99%) 6051 93 HAZ: OK 6051 95 HAZ: Large amounts of TlN and o-phase 605197 HAZ: Small amounts of CrzN in island grain, but not much 605178 HAZ: CrzN in island grain, otherwise OK 6051 83 HAZ: OK 605184 HAZ: OK 605187 HAZ: CrgN fairly close to the melting point, no precipitates further out 605153 HAZ: OK 6051 82 HAZ: TiN and decorated grain boundaries 5/8 527 178 18 Example 2 In the example below, the composition of further a number of test batches manufactured with the intention of achieving the optimal composition. These charges are modified based on the properties of charges with good structural stability and high corrosion resistance, from the results shown in Example 1. All charges in Table 8 are included in the composition according to the present invention, where charge 1-8 is included in a statistical test plan, while charge e to n are additional test alloys within the scope of this invention.
Ett antal försöksoharger togs fram genom gjutning av 270 kg göt som varrnsmiddes till rundstång. Denna extruderades till stång, varur provmaterial togs. Sedan glödgades stång innan kallvalsning av plattstàng ägde rum därefter togs ytterligare provmaterial ut. Tabell 8 visar sammansättning för dessa försökscharger.A number of experimental hairs were produced by casting 270 kg of ingot which was forged into a round bar. This was extruded into rods, from which sample material was taken. Then the rod was annealed before cold rolling of the flat rod took place, then additional sample material was taken out. Table 8 shows the composition of these test batches.
Tabell 8 Chaérgg Mn Cr Ni Mo W Co Cu Ru B N 1 605258 1 ,1 29,0 6,5 4,23 1,5 0,0018 0,46 2 605249 1,0 28,8 7,0 4,23 1 ,5 0,0026 0,38 3 605259 1,1 29,0 6,8 433 0,6 0,0019 0¿5 4 605260 1,1 27,5 5,9 4,22 1,5 0,0020 0,44 5 605250 1,1 28,8 7,6 4,24 0,6 0,0019 0,40 6 605251 1,0 28,1 6,5 4,24 1 ,5 0,0021 0,38 7 605261 1,0 27,8 6,1 4,22 0,6 0,0021 0,43 8 605252 1,1 28,4 6,9 4,23 0,5 0,0018 Og? e 605254 1,1 26,9 6,5 4,8 1,0 0,0021 038 f 605255 1,0 28,6 6,5 4,0 3,0 0,0020 0,31 g 605262 2,7 27,6 6,9 3,9 1,0 1,0 0,0019 0,36 h 605263 1 ,0 28,7 6,6 4,0 1 ,0 LO 0,0020 0,40 i 605253 1,0 28,8 7,0 4,16 1,5 03019 0,37 j 605266 1,1 30,0 7,1 4,02 0,0018 0,38 k 605269 1,0 28,5 7,0 3,97 1,0 1 ,0 0,0020 0,45 I 605268 1 ,1 28,2 6,6 4,0 1,0 1 ,0 1,0 0,0021 0,43 m 605270 1,0 28,8 7,0 4,2 1,5 0,1 03021 0,41 n 605267 1,1 29,3 6,5 4,23 1,5 0,0019 0,36 19 Fördelningen av legeringselement i ferrlt- och austenitfasen undersöktes med mikrosondanalys, resultatet framgår av Tabell 9.Table 8 Chaérgg Mn Cr Ni Mo W Co Cu Ru BN 1 605258 1, 1 29.0 6.5 4.23 1.5 0.0018 0.46 2 605249 1.0 28.8 7.0 4.23 1 .5 0.0026 0.38 3 605259 1.1 29.0 6.8 433 0.6 0.0019 0¿5 4 605260 1.1 27.5 5.9 4.22 1.5 0.0020 0 , 44 5 605250 1.1 28.8 7.6 4.24 0.6 0.0019 0.40 6 605251 1.0 28.1 6.5 4.24 1, 5 0.0021 0.38 7 605261 1.0 27.8 6.1 4.22 0.6 0.0021 0.43 8 605252 1.1 28.4 6.9 4.23 0.5 0.0018 Og? e 605254 1.1 26.9 6.5 4.8 1.0 0.0021 038 f 605255 1.0 28.6 6.5 4.0 3.0 0.0020 0.31 g 605262 2.7 27 .6 6.9 3.9 1.0 1.0 0.0019 0.36 h 605263 1 .0 28.7 6.6 4.0 1 .0 LO 0.0020 0.40 i 605253 1.0 28 .8 7.0 4.16 1.5 03019 0.37 j 605266 1.1 30.0 7.1 4.02 0.0018 0.38 k 605269 1.0 28.5 7.0 3.97 1 , 0 1, 0 0.0020 0.45 I 605268 1, 1 28.2 6.6 4.0 1.0 1, 0 1.0 0.0021 0.43 m 605270 1.0 28.8 7, 0 4.2 1.5 0.1 03021 0.41 n 605267 1.1 29.3 6.5 4.23 1.5 0.0019 0.36 19 The distribution of alloying elements in the ferrlt and austenite phases was examined by microprobe analysis, the result is shown in Table 9.
Tabell 9 Cha e Fas Cr Mn Ni Mo W Co Cu N 805258 Ferm 29,8 1,8 4,8 5,0 1,4 0,11 Austenit 28,8 1,4 7,8 8,4 1,5 0.60 805249 Ferm 29,8 1,1 5,4 5,1 1,8 0.10 Aueienir 27,8 1,2 7,9 8,8 1,8 0,58 805259 Ferm 29,7 1,8 5,8 5,8 0,5 0,10 Auetenit 28,1 1,4 7,8 8,8 0,58 0,59 805280 Ferm 28,4 1,8 4,4 5,0 1,4 0,08 Ausrenir 28,5 1,4 8,8 8,8 1,5 0.54 805250 Ferm 80,1 1,8 5,8 5,1 0,48 0,07 Aueteni: 27,8 1,4 8,8 8,4 0,58 0,52 805251 Ferm 29,8 1,2 5,0 5,2 1,8 0,08 Auetenii 28,9 1,8 7,8 8,5 ¿5 058 805281 Ferm 28,0 1,2 4,5 4,9 0,45 0,07 Auerenil 28,5 1,4 8,9 8,8 0,58 0,58 805252 Ferm 29,8 1,8 5,8 52 0,42 0,09 Austenir 27,1 1,4 8,2 8,8 0,51 0,48 805254 Ferm 28,1 1,8 4,9 5,8 0,89 0,08 Auetenir 28,0 1,4 7,8 8,8 1,0 0,48 805255 Ferm 80,1 1,8 5,0 4,7 2,7 0,08 Austeni: 27,0 1,8 7,7 8,0 8,8 0,45 805282 Ferm 28,8 8,0 5,8 4,8 1,4 0,9 0,08 Auetenir 28,8 8,2 8,1 8,0 0,85 1,1 0,48 805288 Ferm 29,7 1,8 5,1 5,1 1,8 0,91 0,07 Ausienii 27,8 1,4 7,7 8,2 0,79 1,1 0,51 805258 Ferm 80,2 1,8 5,4 5,0 1,8 0,09 Aueienrr 27,5 1,4 8,4 8,1 1,5 0,48 805288 Ferm 81,0 1,4 5,7 4,8 0,09 Auetenn 29,0 1,5 8,4 8,1 0,52 805289 Ferm 28,7 1,8 5,2 5,1 1,4 0,9 0,11 Austenir 28,8 1,4 7,8 8,2 0,87 1,1 0,52 805288 Ferm 29,1 1,8 5,0 4,7 1,8 0,91 0,84 0,12 Austenit 26,7 1,4 7,5 §,2 0,97 1,0 1,2 0,51 805270 Ferm 803 1,2 5,8 5,0 1,8 0,11 Auslenn 27,7 1,8 8 0 8,2 1,4 0,47 805287 Ferm 80,1 1,8 5,1 4,9 1,8 0,08 Auetenir 27,8 1,4 7,8 8,1 1,8 0,48 Punktkorrosionsegenskaperna hos samtliga charger har testats i ”gröna döden"- lösnlng (1%FeC|_~,, 1%CuC|2, 11% H2SO4, 1,2% HCl) för ranking.Table 9 Cha e Fas Cr Mn Ni Mo W Co Cu N 805258 Ferm 29.8 1.8 4.8 5.0 1.4 0.11 Austenite 28.8 1.4 7.8 8.4 1.5 0.60 805249 Ferm 29.8 1.1 5.4 5.1 1.8 0.10 Aueienir 27.8 1.2 7.9 8.8 1.8 0.58 805259 Ferm 29.7 1.8 5.8 5, 8 0.5 0.10 Auetenit 28.1 1.4 7.8 8.8 0.58 0.59 805280 Ferm 28.4 1.8 4.4 5.0 1.4 0.08 Ausrenir 28.5 1.4 8.8 8.8 1.5 0.54 805250 Ferm 80.1 1.8 5.8 5.1 0.48 0.07 Aueteni: 27.8 1.4 8.8 8.4 0.58 0.52 805251 Ferm 29.8 1.2 5.0 5.2 1.8 0.08 Auetenii 28.9 1.8 7.8 8.5 ¿5 058 805281 Ferm 28.0 1.2 4.5 4.9 0.45 0.07 Auerenil 28.5 1.4 8.9 8.8 0.58 0.58 805252 Ferm 29.8 1.8 5.8 52 0.42 0.09 Austenir 27.1 1.4 8.2 8.8 0.51 0.48 805254 Ferm 28.1 1.8 4.9 5.8 0.89 0.08 Auetenir 28.0 1.4 7.8 8.8 1, 0 0.48 805255 Ferm 80.1 1.8 5.0 4.7 2.7 0.08 Austeni: 27.0 1.8 7.7 8.0 8.8 0.45 805282 Ferm 28.8 8 .0 5.8 4.8 1.4 0.9 0.08 Auetenir 28.8 8.2 8.1 8.0 0.85 1.1 0.48 805288 Ferm 29.7 1.8 5.1 5.1 1.8 0.91 0.07 Ausienii 27.8 1.4 7.7 8.2 0.79 1.1 0.51 805258 Ferm 80.2 1.8 5.4 5.0 1, 8 0.09 Aueienrr 27.5 1.4 8.4 8.1 1.5 0.48 805288 Ferm 81.0 1.4 5.7 4.8 0.09 Auetenn 29.0 1.5 8.4 8.1 0.52 805289 Ferm 28.7 1.8 5.2 5.1 1.4 0.9 0.11 Austenir 28.8 1.4 7.8 8.2 0.87 1.1 0.52 805288 Ferm 29.1 1.8 5.0 4, 7 1.8 0.91 0.84 0.12 Austenite 26.7 1.4 7.5 § .2 0.97 1.0 1.2 0.51 805270 Ferm 803 1.2 5.8 5.0 1.8 0.11 Auslenn 27.7 1.8 8 0 8.2 1.4 0.47 805287 Ferm 80.1 1.8 5.1 4.9 1.8 0.08 Auetenir 27.8 1, 4 7.8 8.1 1.8 0.48 The point corrosion properties of all charges have been tested in the "green death" solution (1% FeC | _ ~ ,, 1% CuC | 2, 11% H2SO4, 1.2% HCl ) for ranking.
Provningsförfarandet är det samma som punktkorrosionsprovning enligt ASTM 10 G48C dock utförs provningen i en mer aggressiv lösning än 6%FeCl3, den så kallade ”gröna-dödefi-lösningen. Även allmännkorrosionsprovning i 2%HCl (2 10 15 20 527 178 20 försök per charge) har genomförts för ranking inför daggpunktsprovning.The test procedure is the same as point corrosion testing according to ASTM 10 G48C, however, the test is performed in a more aggressive solution than 6% FeCl3, the so-called 'green-dead' solution. General corrosion testing in 2% HCl (2 10 15 20 527 178 20 tests per charge) has also been performed for ranking before dew point testing.
Resultaten från samtliga försök framgår av Tabell 10, Figur 2 och Figur 3. Alla testade chargema presterar bättre än SAF2507 i gröna döden lösning. Samtliga charger ligger inom det i identifierade intervallet 0,9-1,15; företrädesvis 0,9-1,05 vad gäller förhållandet PRE austenit/PRE ferrit samtidigt som PRE i både austenit och ferrit är högre än 44 och för de flesta chargema även väsentligt högre än 44. Några av chargerna når till och med gränsen total PRE 50. Det är mycket intressant att notera att charge 605251, legerad med 1,5 vikt-% kobolt. presterar i det närmaste likvärdigt med charge 605250, legerad med 0,6 vikt-% kobolt. i ”gröna-döden”-lösning trots den lägre kromhalt i charge 605251. Det är särskilt överraskande och intressant då charge 605251 har ett PRE-tal på ca 48, vilket är högre än någon kommersiell superduplex legering idag samtidigt som Tm, sigma-värdet under 1010 °C indikerar en god strukturstabilitet baserat pà värdena i Tabell 2 i exempel 1. l Tabell 10 anges även PREW-talet (%Cr+3,3%(Mo+0,5%VV)+16%N) för den totala legeringssammansättningen och PRE i austenit samt ferrit (avrundat) baserat på fassammansättning som uppmätts med mikrosond. Ferrithalten är uppmätt efter värmebehandling vid 1 100°C följt av vattensläckning.The results from all experiments are shown in Table 10, Figure 2 and Figure 3. All tested charges perform better than SAF2507 in green death solution. All charges are within the identified range 0.9-1.15; preferably 0.9-1.05 in terms of the ratio PRE austenite / PRE ferrite at the same time as the PRE in both austenite and ferrite is higher than 44 and for the most charges also significantly higher than 44. Some of the charges even reach the limit total PRE 50 It is very interesting to note that charge 605251, alloyed with 1.5% by weight of cobalt. performs almost equivalent to charge 605250, alloyed with 0.6% by weight of cobalt. in the "green-death" solution despite the lower chromium content in charge 605251. It is particularly surprising and interesting as charge 605251 has a PRE number of about 48, which is higher than any commercial superduplex alloy today while Tm, sigma value below 1010 ° C indicates a good structural stability based on the values in Table 2 in Example 1. Table 10 also indicates the PREW number (% Cr + 3.3% (Mo + 0.5% VV) + 16% N) for the total alloy composition and PRE in austenite and ferrite (rounded) based on phase composition measured with microprobe. The ferrite content is measured after heat treatment at 1,100 ° C followed by water quenching.
Tabell 1 0 Charge ol-halt PREW PRE PRE PREy/ CPT °C Total <1 y PREQ Gröna döden 605258 48,2 50,3 48,1 49,1 1,021 65/70 605249 59,8 48,9 48Q 46,6 0,967 75/80 605259 49,2 50,2 48,8 48,4 0,991 75/75 605260 53,4 48,5 46,1 47,0 1,019 75/80 605250 53,6 49,2 48,1 46,8 0974 95/80 605251 54,2 48,2 48,1 46,9 0,976 90/80 605261 50,8 48,6 45,2 46,3 1024 80/70 605252 56,6 48,2 48,2 45,6 0,946 80/75 605254 53,2 48,8 48,5 46,2 0,953 90/75 605255 57,4 46,9 48,9 44,1 0,940 90/80 605262 57,2 4L9 48,3 45,0 0931 70/85 605263 53,6 49,7 49,8 47,8 0,959 80/75 605253 52,6 48,4 483 45,4 0,942 85/75 605266 62,6 49,4 48,3 47,6 0,986 70/65 605269 52,8 50,5 49,6 46,9 0,945 80/90 605268 52,0 49,9 48,7 47,0 0,965 85/75 10 15 20 5 2 7 1 7 8 21 605270 57,0 49,2 48,5 45,7 0,944 80/85 605267 59,8 49,3 47,6 45L4 0,953 60/65 Tabell 1 1 Charge CPT CCT Rp0,12 Rm A Z Medel Medel RT RT RT RT 605258 84 68 725 929 40 73 605249 74 78 706 922 38 74 605259 90 85 722 928 39 73 605260 93 70 709 917 40 73 605250 89 83 698 923 38 75 605251 95 65 700 909 37 74 605261 93 78 718 918 40 73 605252 87 70 704 909 38 74 605254 93 80 695 909 39 73 605255 84 65 698 896 37 74 605262 80 83 721 919 36 75 605263 83 75 731 924 37 73 605253 96 75 707 908 38 73 605266 63 78 742 916 34 71 605269 95 90 732 932 39 73 605268 75 85 708 926 38 73 605270 95 80 71 1 916 38 74 605267 58 73 759 943 34 71 För att närmare undersöka strukturstabiliteten glödgades provema i 20 minuter vid 1080°C, 1100°C och 1150°C, varefter de släcktes i vatten. Den temperatur där mängden intennetallisk fas blev försumbart liten bestämdes med hjälp av undersökningar i ljusoptiskt mikroskop. En jämförelse av chargemas struktur efter glödgning i 1080°C följt av vattensläckning indikerar vilka av chargema som är mer benägna att innehålla oönskad sigma fas. Resultaten framgår av Tabell 11. Strukturkontroll visar att chargerna 605249, 605251, 605252, 605253, 605254, 605255, 605259, 605260, 605266 samt 605267 är fria från oönskad sigmafas. Vidare är charge 605249, legerad med 1,5 vikt-% kobolt, fri från sigmafas, medan charge 605250, legerad med 0,6 vikt-% kobolt, innehåller lite sigmafas. Båda chargema är legerade med hög halt krom närmare 29,0 vikt-% samt molybdenhalt på närmare 4,25 vikt-%. Om man jämför sammansättningama för chargema 605249, 605250, 605251 och 605252 med tanke på sigmafasinnehállet är det mycket tydligt att sammansättningsintervallet för det optimala materialet med avseende på i detta fall strukturstabilitet är mycket snävt. Vidare visar det sig att charge 605268 innehåller endast enstaka 10 15 20 527 178 22 sigmafas jämfört med charge 605263 som innehåller mycket sigmafas. Det som huvudsakligen skiljer dessa charger åt är tillsats av koppar till charge 605268. I Charge 605266 samt 605267 är sigmafas fria trots hög kromhalt, den senare chargen är Iegerad med koppar. Vidare uppvisar chargema 605262 och 605263 med tillsats av 1,0 vikt-% volfram en struktur med mycket sigmafas, medan det är intressant att notera att charge 605269 också med 1 ,0 vikt-% volfram men med högre kvävehalt än 605262 och 605263 uppvisar en betydligt mindre mängd sigmafas. Det krävs således en mycket väl awägd balans mellan de olika legeringselementen vid dessa höga legringshalter för t.ex. krom och molybden för att erhålla goda strukturegenskaper.Table 1 0 Charge ol content PREW PRE PRE PREy / CPT ° C Total <1 y PREQ Green death 605258 48.2 50.3 48.1 49.1 1.021 65/70 605249 59.8 48.9 48Q 46.6 0.967 75/80 605259 49.2 50.2 48.8 48.4 0.991 75/75 605260 53.4 48.5 46.1 47.0 1.019 75/80 605250 53.6 49.2 48.1 46, 8 0974 95/80 605251 54.2 48.2 48.1 46.9 0.976 90/80 605261 50.8 48.6 45.2 46.3 1024 80/70 605252 56.6 48.2 48.2 45 , 6 0.946 80/75 605254 53.2 48.8 48.5 46.2 0.953 90/75 605255 57.4 46.9 48.9 44.1 0.940 90/80 605262 57.2 4L9 48.3 45, 0 0931 70/85 605263 53.6 49.7 49.8 47.8 0.959 80/75 605253 52.6 48.4 483 45.4 0.942 85/75 605266 62.6 49.4 48.3 47.6 0.986 70/65 605269 52.8 50.5 49.6 46.9 0.945 80/90 605268 52.0 49.9 48.7 47.0 0.965 85/75 10 15 20 5 2 7 1 7 8 21 605270 57 .0 49.2 48.5 45.7 0.944 80/85 605267 59.8 49.3 47.6 45L4 0.953 60/65 Table 1 1 Charge CPT CCT Rp0.12 Rm AZ Average Average RT RT RT RT 605258 84 68 725 929 40 73 605249 74 78 706 922 38 74 605259 90 85 722 928 39 73 605260 93 70 709 917 40 73 605250 89 83 698 923 38 75 6 05251 95 65 700 909 37 74 605261 93 78 718 918 40 73 605252 87 70 704 909 38 74 605254 93 80 695 909 39 73 605255 84 65 698 896 37 74 605262 80 83 721 919 36 75 605263 83 75 731 924 37 73 605253 96 75 707 908 38 73 605266 63 78 742 916 34 71 605269 95 90 732 932 39 73 605268 75 85 708 926 38 73 605270 95 80 71 1 916 38 74 605267 58 73 759 943 34 71 To further investigate the structural stability, the samples were annealed in 20 minutes at 1080 ° C, 1100 ° C and 1150 ° C, after which they were quenched in water. The temperature at which the amount of antenna metal phase became negligibly small was determined by examinations under a light optical microscope. A comparison of the structure of the charges after annealing at 1080 ° C followed by water quenching indicates which of the charges are more likely to contain unwanted sigma phase. The results are shown in Table 11. Structural control shows that the charges 605249, 605251, 605252, 605253, 605254, 605255, 605259, 605260, 605266 and 605267 are free from unwanted sigma phase. Furthermore, charge 605249, alloyed with 1.5% by weight of cobalt, is free of sigma phase, while charge 605250, alloyed with 0.6% by weight of cobalt, contains some sigma phase. Both charges are alloyed with a high content of chromium close to 29.0% by weight and a molybdenum content of close to 4.25% by weight. If one compares the compositions of charges 605249, 605250, 605251 and 605252 in view of the sigma phase content, it is very clear that the composition range of the optimum material with respect to in this case structural stability is very narrow. Furthermore, it is found that charge 605268 contains only single sigma phases compared to charge 605263 which contains a lot of sigma phase. What mainly distinguishes these charges is the addition of copper to charge 605268. In Charge 605266 and 605267, sigma phase is free despite high chromium content, the latter charge is alloyed with copper. Furthermore, charges 605262 and 605263 with the addition of 1.0% by weight of tungsten show a structure with a lot of sigma phase, while it is interesting to note that charge 605269 also with 1.0% by weight of tungsten but with a higher nitrogen content than 605262 and 605263 shows a significantly less amount of sigma phase. Thus, a very well-balanced balance between the various alloying elements is required at these high alloying levels for e.g. chromium and molybdenum to obtain good structural properties.
Tabell 12 visar resultaten från den ljusoptiska undersökningen efter glödgning i 1080°C, 20min följt av vattensläckning. Mängden sigmafas anges med värden från 1 till 5, där 1 representerar att ingen sigmafas detekterats vid undersökningen, medan 5 representerar att mycket hög halt sigmafas detekterats vid undersökningen.Table 12 shows the results of the light optical examination after annealing at 1080 ° C, 20 minutes followed by water quenching. The amount of sigma phase is indicated by values from 1 to 5, where 1 represents that no sigma phase was detected during the examination, while 5 represents that a very high content of sigma phase was detected during the examination.
Tabell 12 Chaljgg sigmafas Cr Mo W Co Cu N Ru 605249 1 28,8 4,23 1,5 0,38 605250 2 28,8 4,24 0,6 0,40 605251 1 28,1 4,24 1,5 038 605252 1 28,4 4,23 0,5 0,37 605253 1 28,8 4,16 1,5 0,37 605254 1 26,9 4,80 1,0 0,38 605255 1 28,6 4,04 3,0 0,31 605256 2 29,0 4,23 1,5 0,46 605259 1 29,0 4,23 0,6 0,45 605260 1 27,5 4,22 1,5 0,44 605261 2 2L8 4,22 0,6 0,43 605262 4 27,6 3,93 1 ,0 1,0 0,36 605263 5 28,7 3,96 g) 1,0 0,40 605266 1 30,0 432 0,38 605267 1 29,3 4,23 1 ,5 0,38 605268 2 28,2 3,98 1,0 10 1,0 0,43 605269 3 28,5 3.97 1 ,0 1,0 0,45 605270 3 28,8 4,19 1,5 0,41 0,1 10 15 20 25 527 178 23 l Tabell 13 visas resultat från slagseghetsprovning av några av chargema.Table 12 Chaljgg sigma phase Cr Mo W Co Cu N Ru 605249 1 28.8 4.23 1.5 0.38 605250 2 28.8 4.24 0.6 0.40 605251 1 28.1 4.24 1.5 038 605252 1 28.4 4.23 0.5 0.37 605253 1 28.8 4.16 1.5 0.37 605254 1 26.9 4.80 1.0 0.38 605255 1 28.6 4, 04 3.0 0.31 605256 2 29.0 4.23 1.5 0.46 605259 1 29.0 4.23 0.6 0.45 605260 1 27.5 4.22 1.5 0.44 605261 2 2L8 4.22 0.6 0.43 605262 4 27.6 3.93 1 .0 1.0 0.36 605263 5 28.7 3.96 g) 1.0 0.40 605266 1 30.0 432 0.38 605267 1 29.3 4.23 1, 5 0.38 605268 2 28.2 3.98 1.0 10 1.0 0.43 605269 3 28.5 3.97 1, 0 1.0 0.45 605270 3 28.8 4.19 1.5 0.41 0.1 10 15 20 25 527 178 23 l Table 13 shows results from impact testing of some of the charges.
Resultaten år mycket bra vilket indikerar fin struktur efter glödgning vid 1100°C följt av vattensläckning och kravet på 100J klaras med stor marginal av samtliga provade charger.The results are very good, which indicates a structure after annealing at 1100 ° C followed by water extinguishing and the requirement of 100J is met by a large margin of all tested charges.
Tabell 13.Table 13.
Charge Glödgning Svalning Slagseghet Slagseghet Slagseghet [jC/min] 1.1] [J] [JJ 605249 1 100/20 Vatten >300 >300 >300 605250 1 100/20 Vatten >300 >300 >300 605251 1 100/20 Vatten >300 >300 >300 605252 1 100/20 Vatten >300 >300 >300 605253 1 100120 Vatten 258 267 257 605254 1 100/20 Vatten >300 >300 >300 605255 1 100/20 Vatten >300 >300 >300 Figur 4 visar resultaten från varmduktilitetsprovning av de flesta av chargema.Charge Annealing Cooling Impact strength Impact strength Impact strength [jC / min] 1.1] [J] [JJ 605249 1 100/20 Water> 300> 300> 300 605250 1 100/20 Water> 300> 300> 300 605251 1 100/20 Water> 300 > 300> 300 605252 1 100/20 Water> 300> 300> 300 605253 1 100120 Water 258 267 257 605254 1 100/20 Water> 300> 300> 300 605255 1 100/20 Water> 300> 300> 300 Figure 4 shows the results of the hot ductility test of most of the charges.
En bra bearbetbarhet är naturligtvis avgörande för att kunna tillverka materialet till produktfonner så som stång, rör, såsom svetsade och sömlösa rör, tråd, svetsmaterial, konstruktíonsdelar, såsom till exempel flänsar och kopplingar.Good machinability is of course crucial in order to be able to manufacture the material for product shapes such as rods, pipes, such as welded and seamless pipes, wire, welding materials, structural parts, such as, for example, grooves and couplings.
Chargema 605249, 605250, 605251, 605252, 605255, 605266 samt 605267 de flesta med kvävehalt runt 0,38 vikt-% uppvisar något bättre varmduktilitetsvärden.Chargema 605249, 605250, 605251, 605252, 605255, 605266 and 605267 the most with nitrogen content around 0.38% by weight show slightly better hot ductility values.
Töjningsutmattningsegenskaperna ger information om hur mycket, och hur många gånger, ett material kan töjas, innan töjningsutmattningssprickor uppstår i materialet. Eftersom umbilicalrör svetsas samman till långa längder, hasplas på trummor innan de tvinnas in i umbilicalen är det inte ovanligt att det sker ett antal operationer där viss plastisk deformation uppstår innan umbilicalen kommer i funktion. De töjningsutmattningsdata som tagits fram understryker att risken för brott till följd av töjningsutrnattning i ett umbilical rör gränsar till obefintlighet.The elongation fatigue properties provide information on how much, and how many times, a material can be stretched, before elongation fatigue cracks occur in the material. Since umbilical tubes are welded together to long lengths, reeled on drums before being twisted into the umbilical, it is not uncommon for a number of operations to take place where some plastic deformation occurs before the umbilical comes into operation. The strain fatigue data produced underline that the risk of fracture due to strain fatigue in an umbilical tube borders on non-existence.
Sammanfattning De krav som ställs på framtidens umbilicalrör och som uppfylls av en optimerad legering enligt ovan är att PRE min 46 i legeringen kombinerat med att PRE i 10 15 20 25 527 178 24 austenit eller ferrit överstiger 45 krävs för att erhålla tillräckligt goda punkt- och spaltkorrosionsegenskaper. Således krävs att: CPT i 6% FeC|3 CCT i 6% FeC|3 >90°C z 60°C Hâllfastheten som krävs för att väsentligt kunna reducera vikten hos en umbilical är: Sträckgräns Rp0,2 min 720 N/mm2 För att kunna tillverka umbilicalrör och för att säkerställa att punkt- och spaltkorrosionsmotstånd samt mekaniska egenskaper bibehålls krävs följande avseende strukturstabiliteten: o Legeringen ska vara svetsbar med konventionella svetsmetoder o Maximalt 0,5% sigmafas i strukturen o Maximal upplösningstemperatur för sigmafas är 1010°C Materialet enligt föreliggande uppfinning uppvisar för dess höga legeringsinnehåll synnerligen god bearbetbarhet, i synnerhet varrnbearbetbarhet och skall därmed vara mycket lämpligt att användas för till exempel tillverkning av stång, rör, såsom svetsade och sömlösa rör, svetsmaterial, konstruktionsdelar, såsom till exempel flänsar och kopplingar.Summary The requirements placed on the umbilical tubes of the future and which are met by an optimized alloy as above are that PRE min 46 in the alloy combined with PRE in 10 15 20 25 527 178 24 austenite or ferrite exceeds 45 is required to obtain sufficiently good point and crevice corrosion properties. Thus it is required that: CPT in 6% FeC | 3 CCT in 6% FeC | 3> 90 ° C z 60 ° C The strength required to be able to significantly reduce the weight of an umbilical is: Tensile strength Rp0.2 min 720 N / mm2 For to be able to manufacture umbilical pipes and to ensure that point and crevice corrosion resistance and mechanical properties are maintained, the following is required regarding structural stability: o The alloy must be weldable with conventional welding methods o Maximum 0.5% sigma phase in the structure o Maximum dissolution temperature for sigma phase is 1010 ° C The present invention exhibits extremely good machinability for its high alloy content, in particular heat machinability and should thus be very suitable for use in, for example, the manufacture of rods, pipes, such as welded and seamless pipes, welding materials, structural parts, such as grooves and couplings.
Claims (2)
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0300574A SE527178C2 (en) | 2003-03-02 | 2003-03-02 | Use of a duplex stainless steel alloy |
| CNB2004800057521A CN100457953C (en) | 2003-03-02 | 2004-02-19 | Duplex stainless steel alloy for use in seawater applications |
| EA200501409A EA009108B1 (en) | 2003-03-02 | 2004-02-19 | Duplex stainless steel alloy for use in seawater applications |
| JP2006507921A JP2006519313A (en) | 2003-03-02 | 2004-02-19 | Duplex stainless steel used in seawater equipment |
| KR1020057016402A KR20060056886A (en) | 2003-03-02 | 2004-02-19 | Two Phase Stainless Steel Alloys Used in Sea Water |
| EP04712794A EP1599612A1 (en) | 2003-03-02 | 2004-02-19 | Duplex stainless steel alloy for use in seawater applications |
| CA002519786A CA2519786A1 (en) | 2003-03-02 | 2004-02-19 | Duplex stainless steel alloy for use in seawater applications |
| PCT/SE2004/000223 WO2004079027A1 (en) | 2003-03-02 | 2004-02-19 | Duplex stainless steel alloy for use in seawater applications |
| US10/547,572 US20070089810A1 (en) | 2003-03-02 | 2004-02-19 | Duplex stainless steel alloy for use in seawater applications |
| AU2004217572A AU2004217572A1 (en) | 2003-03-02 | 2004-02-19 | Duplex stainless steel alloy for use in seawater applications |
| NO20054105A NO20054105L (en) | 2003-03-02 | 2005-09-02 | Duplex stainless steel alloy for use in fun applications |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0300574A SE527178C2 (en) | 2003-03-02 | 2003-03-02 | Use of a duplex stainless steel alloy |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0300574D0 SE0300574D0 (en) | 2003-03-02 |
| SE0300574L SE0300574L (en) | 2004-09-03 |
| SE527178C2 true SE527178C2 (en) | 2006-01-17 |
Family
ID=20290561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0300574A SE527178C2 (en) | 2003-03-02 | 2003-03-02 | Use of a duplex stainless steel alloy |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20070089810A1 (en) |
| EP (1) | EP1599612A1 (en) |
| JP (1) | JP2006519313A (en) |
| KR (1) | KR20060056886A (en) |
| CN (1) | CN100457953C (en) |
| AU (1) | AU2004217572A1 (en) |
| CA (1) | CA2519786A1 (en) |
| EA (1) | EA009108B1 (en) |
| NO (1) | NO20054105L (en) |
| SE (1) | SE527178C2 (en) |
| WO (1) | WO2004079027A1 (en) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE530711C2 (en) * | 2006-10-30 | 2008-08-19 | Sandvik Intellectual Property | Duplex stainless steel alloy and use of this alloy |
| JP2008179844A (en) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Yamaha Marine Co Ltd | Two-phase stainless steel and casting of two-phase stainless steel |
| US8535606B2 (en) * | 2008-07-11 | 2013-09-17 | Baker Hughes Incorporated | Pitting corrosion resistant non-magnetic stainless steel |
| CN101704168B (en) * | 2009-09-24 | 2012-01-18 | 江苏大学 | Cavitation-corrosion-resistant surfacing welding material |
| SE534779C2 (en) | 2010-03-03 | 2011-12-20 | Sandvik Intellectual Property | Method of manufacturing a stainless steel wire product |
| JP5609668B2 (en) * | 2011-01-20 | 2014-10-22 | Jfeスチール株式会社 | Stainless clad steel with excellent seawater pitting resistance |
| BR112013022812B1 (en) * | 2011-03-10 | 2019-01-22 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | duplex stainless steel |
| CN102191426B (en) * | 2011-04-14 | 2013-08-28 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | Stainless steel wire for welding and method for smelting steel for wire |
| KR20210100212A (en) | 2011-05-26 | 2021-08-13 | 유나이티드 파이프라인스 아시아 패시픽 피티이 리미티드 | Austenitic stainless steel |
| FI125854B (en) * | 2011-11-04 | 2016-03-15 | Outokumpu Oy | Duplex stainless steel |
| US9347121B2 (en) * | 2011-12-20 | 2016-05-24 | Ati Properties, Inc. | High strength, corrosion resistant austenitic alloys |
| UA111115C2 (en) | 2012-04-02 | 2016-03-25 | Ейкей Стіл Пропертіс, Інк. | cost effective ferritic stainless steel |
| WO2015109553A1 (en) * | 2014-01-25 | 2015-07-30 | 吴津宁 | Duplex stainless steel seamless pipe |
| BR102014005015A8 (en) * | 2014-02-28 | 2017-12-26 | Villares Metals S/A | martensitic-ferritic stainless steel, manufactured product, process for producing forged or rolled bars or parts of martensitic-ferritic stainless steel and process for producing all seamless martensitic-ferritic stainless steel |
| CN104004971B (en) * | 2014-05-09 | 2016-02-03 | 无锡市华尔泰机械制造有限公司 | A kind of alloy material flange and forging process thereof |
| CN109642282B (en) * | 2016-09-02 | 2021-10-01 | 杰富意钢铁株式会社 | Duplex stainless steel and method for making the same |
| US20190376156A1 (en) * | 2016-12-21 | 2019-12-12 | Sandvik Intellectual Property Ab | Use of a duplex stainless steel object |
| PL3502293T3 (en) * | 2017-12-22 | 2020-11-02 | Saipem S.P.A. | Uses of duplex stainless steels |
| CN108396257B (en) * | 2018-02-08 | 2020-01-21 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | Method for preparing super duplex stainless steel valve for ocean platform by controlled precipitation method |
| CN109187322B (en) * | 2018-08-31 | 2021-03-12 | 南京钢铁股份有限公司 | Corrosion resistance evaluation method of low alloy steel for polar region marine environment |
| CN109266957A (en) * | 2018-09-18 | 2019-01-25 | 无锡市华尔泰机械制造有限公司 | Improved Z2CND18-12N material flange and forging method thereof |
| CN111020368B (en) * | 2019-10-30 | 2021-07-20 | 鞍钢股份有限公司 | A kind of duplex stainless steel clad steel plate for seawater desalination and its manufacturing method |
| CN112410675A (en) * | 2020-11-20 | 2021-02-26 | 齐鲁工业大学 | Rare earth double-phase corrosion-resistant cast stainless steel and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1242095A (en) * | 1984-02-07 | 1988-09-20 | Akira Yoshitake | Ferritic-austenitic duplex stainless steel |
| SE453838B (en) * | 1985-09-05 | 1988-03-07 | Santrade Ltd | HIGH-QUALITY FERRIT-AUSTENITIC STAINLESS STEEL |
| AT397515B (en) * | 1990-05-03 | 1994-04-25 | Boehler Edelstahl | HIGH-STRENGTH CORROSION-RESISTANT DUPLEX ALLOY |
| JP3227734B2 (en) * | 1991-09-30 | 2001-11-12 | 住友金属工業株式会社 | High corrosion resistant duplex stainless steel and its manufacturing method |
| JP2500162B2 (en) * | 1991-11-11 | 1996-05-29 | 住友金属工業株式会社 | High strength duplex stainless steel with excellent corrosion resistance |
| SE501321C2 (en) * | 1993-06-21 | 1995-01-16 | Sandvik Ab | Ferrite-austenitic stainless steel and use of the steel |
| CN1052036C (en) * | 1994-05-21 | 2000-05-03 | 朴庸秀 | Duplex stainless steel with high corrosion resistance |
| JP3588826B2 (en) * | 1994-09-20 | 2004-11-17 | 住友金属工業株式会社 | Heat treatment method for high nitrogen containing stainless steel |
| US5733387A (en) * | 1995-06-05 | 1998-03-31 | Pohang Iron & Steel Co., Ltd. | Duplex stainless steel, and its manufacturing method |
| JPH09209087A (en) * | 1996-02-01 | 1997-08-12 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Duplex stainless steel |
| JPH09279313A (en) * | 1996-04-15 | 1997-10-28 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Municipal refuse incineration equipment Stainless steel for exhaust gas systems |
| CN1068385C (en) * | 1996-10-14 | 2001-07-11 | 冶金工业部钢铁研究总院 | ultra hypoeutectoid, diphasic stainless steel, and prodn. method thereof |
| AT405297B (en) * | 1997-08-13 | 1999-06-25 | Boehler Edelstahl | DUPLEX ALLOY FOR COMPLEXLY STRESSED COMPONENTS |
| SE9902472L (en) * | 1999-06-29 | 2000-08-07 | Sandvik Ab | Ferrite austenitic steel alloy |
| SE514816C2 (en) * | 2000-03-02 | 2001-04-30 | Sandvik Ab | Duplex stainless steel |
| JP3758508B2 (en) * | 2001-02-13 | 2006-03-22 | 住友金属工業株式会社 | Manufacturing method of duplex stainless steel pipe |
| SE524951C2 (en) * | 2001-09-02 | 2004-10-26 | Sandvik Ab | Use of a duplex stainless steel alloy |
| SE524952C2 (en) * | 2001-09-02 | 2004-10-26 | Sandvik Ab | Duplex stainless steel alloy |
-
2003
- 2003-03-02 SE SE0300574A patent/SE527178C2/en not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-02-19 EP EP04712794A patent/EP1599612A1/en not_active Withdrawn
- 2004-02-19 KR KR1020057016402A patent/KR20060056886A/en not_active Ceased
- 2004-02-19 CA CA002519786A patent/CA2519786A1/en not_active Abandoned
- 2004-02-19 EA EA200501409A patent/EA009108B1/en not_active IP Right Cessation
- 2004-02-19 CN CNB2004800057521A patent/CN100457953C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-02-19 WO PCT/SE2004/000223 patent/WO2004079027A1/en not_active Ceased
- 2004-02-19 AU AU2004217572A patent/AU2004217572A1/en not_active Abandoned
- 2004-02-19 US US10/547,572 patent/US20070089810A1/en not_active Abandoned
- 2004-02-19 JP JP2006507921A patent/JP2006519313A/en active Pending
-
2005
- 2005-09-02 NO NO20054105A patent/NO20054105L/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006519313A (en) | 2006-08-24 |
| CN1768156A (en) | 2006-05-03 |
| KR20060056886A (en) | 2006-05-25 |
| CA2519786A1 (en) | 2004-09-16 |
| WO2004079027A1 (en) | 2004-09-16 |
| US20070089810A1 (en) | 2007-04-26 |
| AU2004217572A1 (en) | 2004-09-16 |
| SE0300574D0 (en) | 2003-03-02 |
| NO20054105D0 (en) | 2005-09-02 |
| SE0300574L (en) | 2004-09-03 |
| CN100457953C (en) | 2009-02-04 |
| EA200501409A1 (en) | 2006-04-28 |
| EA009108B1 (en) | 2007-10-26 |
| NO20054105L (en) | 2005-09-27 |
| EP1599612A1 (en) | 2005-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SE527178C2 (en) | Use of a duplex stainless steel alloy | |
| SE524952C2 (en) | Duplex stainless steel alloy | |
| JP7518342B2 (en) | Duplex Stainless Steel | |
| JP2020510139A (en) | High nitrogen, multi-element, high entropy corrosion resistant alloy | |
| KR20050044557A (en) | Super-austenitic stainless steel | |
| WO2018155041A1 (en) | High strength seamless stainless steel pipe for oil well and production method therefor | |
| WO2018020886A1 (en) | High strength seamless stainless steel pipe for oil wells and production method therefor | |
| SE524951C2 (en) | Use of a duplex stainless steel alloy | |
| CN104245977A (en) | Nickel-chromium alloy having good processability, creep resistance and corrosion resistance | |
| WO2018066579A1 (en) | NiCrFe ALLOY | |
| CN101558180A (en) | Duplex stainless steel alloy and use of this alloy | |
| CA2522352C (en) | Duplex stainless steel alloy and use thereof | |
| AU2002329144A1 (en) | Use of a duplex stainless steel alloy | |
| JP4312408B2 (en) | Corrosion resistant austenitic alloy | |
| SE530847C2 (en) | Plate for plate heat exchangers, plate heat exchangers made up of such plates and use of this plate heat exchanger | |
| JP7502623B2 (en) | Low alloy heat-resistant steel and steel pipes | |
| JP3525843B2 (en) | High strength low alloy heat resistant steel | |
| JP2020164896A (en) | Austenitic heat resistant alloy member |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |