×
27.12.2013
216.012.9106

СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к металлургии, а именно к сплавам на основе титана с высокой коррозионной стойкостью против щелевой и питтинговой коррозии в агрессивных средах, и может быть использовано в свариваемых элементах оборудования: химических производств, оффшорной техники и судостроения. Сплав на основе титана содержит, мас.%: алюминий 4,7-6,3, ванадий 1,0-1,9, молибден 0,7-2,0, углерод 0,06-0,14, цирконий 0,02÷0,10, кислород 0,06-0,13, кремний 0,02-0,12, железо 0,05-0,25, рутений 0,05-0,14, титан - остальное при выполнении соотношения: [O]+[Si]+[Fe]≤0,40. Сплав обладает повышенной стойкостью против щелевой и питтинговой коррозии в агрессивных средах. 2 табл., 1 пр.
Основные результаты: Сплав на основе титана, содержащий алюминий, ванадий, молибден, углерод, цирконий, кислород, кремний, железо, титан - остальное, отличающийся тем, что он дополнительно содержит рутений при следующем соотношении компонентов, мас.%: при выполнении соотношения содержаний кислорода, кремния и железа:[O]+[Si]+[Fe]≤0,40.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к созданию сплавов на основе титана, обладающих повышенной устойчивостью против щелевой и питтинговой коррозии в агрессивных средах с повышенным солесодержанием (3,5% NaCl и pН 2,5-4,0) и температурой до 250°С.

Сплав предназначен для элементов оборудования: химических производств, оффшорной техники (глубоководных бурильных и добывающих райзеров, сосудов высокого давления и. т.д.) и судостроения, в том числе сварных соединений.

Известны сплавы на основе титана, предназначенные для использования в агрессивных средах (Grade l3-15, Grade 26-27, Grade 28-29 по ASTM В 265-98). Эти сплавы, обладая хорошей коррозионной стойкостью, тем не менее имеют определенные недостатки, ограничивающие их применение в средах с повышенным солесодержанием (3,5% NaCl) и pН 2,5-4,0) и температурой до 250°С.

Недостатками перечисленных сплавов являются для одних - низкий уровень прочности, для других - пониженные значения пластичности.

Известен также сплав на основе титана с рутением и палладием (RU 2203974 С22С 14/00 07.05.2001). Этот сплав обладает хорошей коррозионной стойкостью, механическими свойствами, однако содержит повышенное содержание Р-легирующих элементов и примесей железа, что приводит к структурной неоднородности и снижению стойкости против щелевой и питтинговой коррозии в средах с повышенным солесодержанием (3,5% NaCl и pН 2,5-4,0) и.температурой до 250°C.

Наиболее близким по содержанию ингредиентов является сплав на основе титана [GB 785293 A, C22C 14/00, 23.10.1957], содержащий масс %: алюминий 0,25-7,5, ванадий 0,1-30,0, молибден 0,1-30,0, углерод до 0,3, цирконий 0,1-10,0, кислород до 0,3, кремний 0,1-1,0, железо 0,1-2,0, титан остальное.

Из альтернативных вариантов составов указанного сплава в качестве прототипа выбран сплав, качественный и количественный состав которого соответствует качественному и количественному составу заявляемого сплава.

Недостатком сплава прототипа является низкая стойкость против щелевой и питтинговой коррозии в агрессивных средах с повышенным солесодержанием (3,5% NaCl и pН 2,5-4,0) и температурой до 250°C.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание сплава, обладающего более высокой стойкостью против щелевой и питтинговой коррозии в агрессивных средах с повышенным солесодержанием (3,5% NaCl и pН 2,5-4,0) и температурой до 250°C. по сравнению со сплавом - прототипом.

Технический результат достигается за счет того, что в состав известного сплава, содержащего алюминий, ванадий; молибден, углерод, цирконий, кислород; кремний, железо, титан остальное, дополнительно вводится рутений при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Алюминий 4,7-6,3;
Ванадий 1,0-1,9;
Молибден 0,7-2,00;
Углерод 0,06÷0,14;
Цирконий 0,02÷0,10
Кислород 0,06÷0,13
Кремний 0,02÷0,12;
Железо 0,05÷0,25;
Рутений 0,05-0,14;
Титан остальное;

при этом суммарное содержание кислорода, кремния и железа должно быть менее или равно 0,40

[O2]+[Si]+[Fe]≤0,40

В заявляемом изобретении легирующие и примесные элементы (кислород, кремний, железо) находятся в таком соотношении, чтобы обеспечить высокую стойкость против щелевой и питтинговой коррозии в агрессивных средах с повышенным солесодержанием (3,5% NaCl и pН 2,5-4,0) и температурой до 250°C Кислород, кремний, железо в заявляемом изобретении в заявляемом суммарном содержании обеспечивают комплексное микролегирование сплава и получение однородного регламентированного структурного состояния.

Выполнение заявленного соотношения [О2]+[Si]+[Fe]≤0,40 повышает электролитическую однородность сплава, что необходимо для повышения стойкости против щелевой и питтинговой коррозии.

Увеличение суммарного содержания [O2]+[Si]+[Fe]>0,40 при проведении термических циклов сварки приведет к снижению коррозионной стойкости заявляемого сплава, так как переплавленный металл сварного шва теряет способность к внутризеренной деформации, деформация локализуется по границам. Рутений в заявляемом сплаве является микролегирующей и катодно-модифицирующей добавкой, который в сочетании с алюминием и ванадием, препятствует образованию структурной и химической неоднородности, способствует пассивации за счет снижения перенапряжения реакции выделения водорода.

При катодном микролегировании рутением повышается катодная эффективность, смещающая электрохимический потенциал сплава в область устойчивой пассивности, что исключает опасность питтингообразования.

При содержании рутения менее 0,05% в указанных агрессивных средах пассивация не наступает.Полная пассивация в хлоридных растворах при содержании рутения до 0,14% обусловлена облегчением протекания катодной реакции (H++е→Н) восстановления водорода. Содержание сверх указанного предела не эффективно и нецелесообразно.

Содержание углерода в заявляемом сплаве ограничено выбранными пределами, так как при содержании более 0,14% углерод выделяется в виде округлых включений по границам зерен, которые снижают коррозионную стойкость. При содержании углерода менее 0,06% снижается прочность сплава.

Алюминий в заявляемых пределах 4,7-6,3% интенсивно повышает прочностные характеристики сплава и обеспечивает хорошие технологические свойства при производстве полуфабрикатов. Повышение алюминия сверх пределов, заявленных в сплаве, снижает коррозионную стойкость в указанных средах.

Ванадий в заявленных пределах снижает сегрегацию легирующих элементов, повышая структурную однородность сплава.

Содержание молибдена ограничено пределами 0,7-2,0%, т.к. при содержании молибдена более 2,0% в сварном соединении образуется α'-фаза с пониженными пластичностью и стойкостью против щелевой и питтинговой коррозии.

Молибден при содержании до 2,0% блокирует процесс упорядочения и образования α1-фазы [В.Н. Моисеев и др. Сварные соединения титановых сплавов М, Металлургия,1978 г, с.60].

Нейтральный β-стабилизатор -цирконий в пределах 0,02-0,10% в сочетании с алюминием обеспечивает однородное распределение легирующих компонентов в α-фазе, снижает внутрикристаллическую ликвацию.

Пример выполнения.

Выплавляли слитки с химическим составом из предлагаемого сплава и сплава-прототипа (таблица 1).

Слитки ковали на заготовки и прокатывали в листы толщиной 4,0 мм, из которых затем изготавливали образцы размером 4×35×35 мм для проведения коррозионных испытаний на щелевую и питтинговую коррозию.

С целью ускорения коррозионные испытания проводили в автоклаве в среде насыщенных паров 20% раствора NaCl при температуре 250°С в течение 200 часов. Давление составляло 40ата. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Оценка склонности к щелевой коррозии произведена по результатам исследования потери массы в размерности 10-3 г/дм2 час и наличия локальных повреждений.

Оценка склонности к питтингу выполнена визуально при осмотре поверхности образцов с использованием оптического микроскопа при увеличении ×12. Выявляли питтинги диаметром не менее 0,1 мм.

На образце сплава прототипа обнаружены питтинговые поражения поверхности размером более 4,0 мм. На образце из заявляемого сплава никаких поражений поверхности обнаружено не было, поверхность образцов была блестящая. Представленные результаты показывают, что предлагаемый сплав по стойкости против щелевой и питтинговой коррозии превосходит аналогичные характеристики известного сплава. Это позволяет увеличить ресурс различных элементов оборудования при эксплуатации в водных растворах с повышенным содержанием хлоридов при повышенной температуре до 250°C и pН 2,5 в 2-3 раза.

Таблица 1
Химический состав заявляемого и сплава-прототипа на основе титана
Сплав № состава Аl V Мo C Zr O2 Si Fe Ru O2+Si+Fe≤0,40 Ti
Предлагаемый 1 4,7 1,0 0,7 0,06 0,02 0,13 0,02 0,25 0,14 0,40 ост.
2 5,0 1,5 1,5 0,10 0,07 0,08 0,05 0,20 0,10 0,33 ост.
3 6,3 1,9 2,0 0,14 0,10 0,06 0,12 0,05 0,05 0,23 ост.
Известный 6,5 4,0 3,0 0,20 0,30 0,20 0,25 0,30 - 0,75 ост.

Таблица 2
Коррозионная стойкость заявленного сплава и прототипа
Сплав № состава Характеристика среды Результаты коррозионных испытаний, длительность испытаний 200 часов
заявляемый Аэрированный насыщенный Рн=3,5, СО2 (10-15 бар), 20% раствор NaCl, температура 250°С Щелевая коррозия Характеристика состояния поверхности при питтинговой коррозии, наличие язвенных повреждений
Степень поражения Вид щелевой поверхности
1 Поверхность образцов блестящая не обнаружен
2 Нет поражений не обнаружен
3 не обнаружен
Известный Местное поражение Серая пленка язвы диаметром более 2,0 мм

Сплав на основе титана, содержащий алюминий, ванадий, молибден, углерод, цирконий, кислород, кремний, железо, титан - остальное, отличающийся тем, что он дополнительно содержит рутений при следующем соотношении компонентов, мас.%: при выполнении соотношения содержаний кислорода, кремния и железа:[O]+[Si]+[Fe]≤0,40.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 48.
27.02.2013
№216.012.2b5c

Способ нанесения покрытий на титан и его сплавы методом электроискрового легирования в водных растворах при повышенных давлениях

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в авиационной, судостроительной, нефте- и газодобывающей, перерабатывающей промышленности, приборостроении и медицинской технике. Способ включает микродуговое оксидирование (МДО) в электролите в герметичном сосуде путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476627
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.05.2013
№216.012.44a1

Способ микродугового оксидирования присадочных прутков из титанового сплава для антифрикционной наплавки

Изобретение относится к сварочным материалам для антифрикционных наплавок при изготовлении изделий из титановых сплавов. Способ включает использование присадочных прутков из сварочной титановой проволоки марки ВТ6св, микродуговое оксидирование прутков в водном электролите вначале с раствором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483146
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.10.2013
№216.012.7a16

Система защиты от эрозионно-коррозионного разрушения корпусов морских судов и сооружений

Изобретение относится к системам защиты от эрозионно-коррозионного разрушения подводной поверхности корпусов морских судов, морских сооружений освоения шельфа замерзающих морей, например морских стационарных и плавучих буровых платформ, и может быть использовано в другой морской технике,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496916
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.02.2014
№216.012.9eb4

Сплав на основе титана

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе титана, и может быть использовано в элементах оборудования химических производств, в сварных соединениях судостроения. Сплав на основе титана содержит, мас. %: алюминий 4,3-6,3, молибден 1,5-2,5, углерод 0,05-0,14,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506336
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.08.2014
№216.012.eaa6

Нанокомпозит на основе никель-хром-молибден

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным сплавам на основе никеля для получения износостойких покрытий на металлические конструктивные элементы. Нанокомпозит на основе никеля для нанесения покрытий методами гетерофазного напыления содержит, мас.%: хром -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525878
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.09.2014
№216.012.f8a9

Многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения

Изобретение относится к средствам для защиты от электромагнитных полей электротехнических и электронных устройств и биологических объектов и может использоваться для создания электромагнитных экранов и безэховых камер. Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529494
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.10.2014
№216.012.fae6

Способ получения нанокристаллического порошка

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению нанокристаллических магнитомягких порошковых материалов. Может использоваться для создания эффективных систем электромагнитной защиты на основе радиопоглощающих материалов. Исходный материал в виде аморфной ленты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530076
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fb71

Электрод для сварки теплоустойчивых сталей

Изобретение может быть использовано при ручной дуговой сварке конструкций химического машиностроения из сталей 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V композиции. Электрод состоит из стержня из легированной стали 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V и покрытия, содержащего следующие компоненты (в % по массе): мрамор 30,5-56,0,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530215
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fcfd

Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сварочных материалов, и может быть использовано для автоматической сварки теплоустойчивых сталей 2,25Cr-1Mo-0,25V композиции при изготовлении изделий в нефтехимическом машиностроении. Сварочная проволока, содержит, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530611
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.10.2014
№216.012.ff21

Способ тонкой очистки аргона от примесей азота

Предлагаемое техническое решение относится к области очистки инертных газов от газообразных примесей с помощью химических реагентов в промышленных установках, предназначенных для высокотемпературной обработки химически активных материалов. Предлагается способ тонкой очистки аргона от примесей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531169
Дата охранного документа: 20.10.2014
Показаны записи 1-10 из 57.
27.02.2013
№216.012.2b5c

Способ нанесения покрытий на титан и его сплавы методом электроискрового легирования в водных растворах при повышенных давлениях

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в авиационной, судостроительной, нефте- и газодобывающей, перерабатывающей промышленности, приборостроении и медицинской технике. Способ включает микродуговое оксидирование (МДО) в электролите в герметичном сосуде путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476627
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.10.2013
№216.012.7a16

Система защиты от эрозионно-коррозионного разрушения корпусов морских судов и сооружений

Изобретение относится к системам защиты от эрозионно-коррозионного разрушения подводной поверхности корпусов морских судов, морских сооружений освоения шельфа замерзающих морей, например морских стационарных и плавучих буровых платформ, и может быть использовано в другой морской технике,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496916
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.02.2014
№216.012.9eb4

Сплав на основе титана

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе титана, и может быть использовано в элементах оборудования химических производств, в сварных соединениях судостроения. Сплав на основе титана содержит, мас. %: алюминий 4,3-6,3, молибден 1,5-2,5, углерод 0,05-0,14,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506336
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.08.2014
№216.012.eaa6

Нанокомпозит на основе никель-хром-молибден

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным сплавам на основе никеля для получения износостойких покрытий на металлические конструктивные элементы. Нанокомпозит на основе никеля для нанесения покрытий методами гетерофазного напыления содержит, мас.%: хром -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525878
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.09.2014
№216.012.f8a9

Многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения

Изобретение относится к средствам для защиты от электромагнитных полей электротехнических и электронных устройств и биологических объектов и может использоваться для создания электромагнитных экранов и безэховых камер. Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529494
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.10.2014
№216.012.fae6

Способ получения нанокристаллического порошка

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению нанокристаллических магнитомягких порошковых материалов. Может использоваться для создания эффективных систем электромагнитной защиты на основе радиопоглощающих материалов. Исходный материал в виде аморфной ленты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530076
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fb71

Электрод для сварки теплоустойчивых сталей

Изобретение может быть использовано при ручной дуговой сварке конструкций химического машиностроения из сталей 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V композиции. Электрод состоит из стержня из легированной стали 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V и покрытия, содержащего следующие компоненты (в % по массе): мрамор 30,5-56,0,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530215
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fcfd

Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сварочных материалов, и может быть использовано для автоматической сварки теплоустойчивых сталей 2,25Cr-1Mo-0,25V композиции при изготовлении изделий в нефтехимическом машиностроении. Сварочная проволока, содержит, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530611
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.10.2014
№216.012.ff21

Способ тонкой очистки аргона от примесей азота

Предлагаемое техническое решение относится к области очистки инертных газов от газообразных примесей с помощью химических реагентов в промышленных установках, предназначенных для высокотемпературной обработки химически активных материалов. Предлагается способ тонкой очистки аргона от примесей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531169
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.10.2014
№216.012.ffce

Способ оценки степени охрупчивания материалов корпусов реакторов ввэр-1000 в результате термического старения

Использование: для оценки степени охрупчивания материалов корпусов реакторов ВВЭР-1000 в результате термического старения. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют нагрев образцов стали корпуса реактора до температуры от 300°С, дальнейшее их старение при этой температуре в течение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531342
Дата охранного документа: 20.10.2014
+ добавить свой РИД