×
10.02.2014
216.012.9eb4

СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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, цирконий 0,2-1,0, кислород 0,06-0,14, кремний 0,02-0,12, железо 0,05-0,25, ниобий 0,3-1,20, рутений 0,05-0,14, титан - остальное. Суммарное содержание кремния и железа не должно превышать 0,30 мас.%. Сплав обладает повышенной стойкостью к щелевой и питтинговой коррозии в агрессивных средах с повышенным солесодержанием и при температуре до 250 °С. 2 табл., 1 пр.
Основные результаты: Сплав на основе титана, содержащий алюминий, молибден, углерод, цирконий, кислород, кремний, железо, ниобий и титан, отличающийся тем, что он дополнительно содержит рутений при следующем соотношении компонентов, мас.%: при этом выполняется следующее соотношение:[Si]+[Fe]≤0,30.
Реферат Свернуть Развернуть

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

Сплав предназначен для использования в элементах оборудования: химических производств, оффшорной техники и судостроения, в том числе сварных конструкций морской техники.

Известны сплавы на основе титана, предназначенные для использования в агрессивных средах (Grade 13 и Grade 15, Grade 26 и Grade 27, Grade 28 и Grade 29 no ASTM В 265-98, RU 2439188 С22С 14/00, RU 2426808 С22С 14/00). Эти сплавы, обладая хорошей коррозионной стойкостью, тем не менее имеют определенные недостатки, ограничивающие их применение в средах с повышенным солесодержанием (до 3,5% NaCl), pH 2,5-4,0 и температурой до 250°С.

Недостатками перечисленных сплавов являются для одних - низкий уровень прочности, для других - пониженные значения пластичности. Кроме того, несмотря на коррозионную стойкость перечисленные сплавы в ответственных нагруженных узлах морской техники применяются ограниченно.

Известен сплав на основе титана с рутением и палладием (RU 2203974 С22С 14/00 07.05.2001). Этот сплав содержит повышенное содержание β-стабилизирующих элементов, в том числе железа, что приводит к структурной неоднородности и снижению стойкости против щелевой и питтинговой коррозии в средах с повышенным солесодержанием (3,5% NaCl), pH 2,5-4,0 и температурой до 250°С.

Наиболее близким по содержанию ингредиентов является сплав на основе титана, содержащий мас. %: алюминий 0,25-7,5, молибден 0,1-3 0,0, углерод до 0,3, цирконий 0,1-10,0, кислород до 0,3, кремний 0,1-1,0, железо 0,1-2,0, ниобий 0,1-10,0, титан остальное (GB 785293, С22С 14/00).

Из альтернативных вариантов составов указанного сплава (GB 785293, С22С 14/00) в качестве прототипа выбран состав сплава, качественный и количественный состав которого соответствует качественному и количественному составу заявляемого сплава.

Это сплав, который имеет достаточно высокие характеристики прочности и пластичности, может использоваться в сварных конструкциях. Недостатком сплава-прототипа является пониженная стойкость к щелевой и питтинговой коррозии в агрессивных средах с повышенным солесодержанием (до 3,5% NaCl), pH 2,5-4,0 и температурой до 250°С.

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

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

Алюминий 4,3-6,3;

Молибден 1,5-2,5;

Углерод 0,05÷0,14;

Цирконий 0,2-1,0;

Кислород 0,06÷0,14;

Кремний 0,02÷0,12;

Железо 0,05÷0,25;

Ниобий 0,3÷1,20;

Рутений 0,05-0,14;

Титан остальное

При этом суммарное содержание железа и кремния должно быть менее или равно

[Si]+[Fe]≤0,30

В заявляемом изобретении легирующие и примесные элементы находятся в соотношении, обеспечивающем высокую стойкость кα - щелевой и питтинговой коррозии в агрессивных средах с повышенным солесодержанием (3,5% NaCl), pH 2,5-4,0 и температурой до 250°С.

Кремний и железо в заявляемом изобретении участвуют в комплексном микролегировании. Выполнение заявленного соотношения [Si]+[Fe]≤0,30 исключает образование сегрегации указанных элементов по границам структурных блоков и зерен и обеспечивает получение однородного регламентированного структурного состояния, что повышает электрохимическую однородность сплава, которая необходима для повышения стойкости к щелевой и питтинговой коррозии.

Превышение заявленного суммарного содержания [Si]+[Fe] снижает стойкость к щелевой коррозии заявляемого сплава, особенно сварных соединений, так как переплавленный металл зоны термического влияния (з.т.в.) и сварного шва теряет способность к внутризеренной деформации. Деформация в этом случае локализуется по границам крупных зерен, характерных для переплавленного металла и з.т.в., образуя микротрещины, что способствует развитию щелевой коррозии.

Алюминий в заявляемых пределах 4,3-6,3% интенсивно повышает прочностные характеристики сплава, исключает образование α2-фазы и обеспечивает хорошие деформационные характеристики при производстве полуфабрикатов. Повышение алюминия сверх пределов, заявленных в сплаве, снижает коррозионную стойкость и повышает склонность к коррозионному растрескиванию за счет протекания процессов упорядочения в α-фазе.

Содержание молибдена ограничено пределами 1,5-2,5%, т.к. при содержании молибдена более 2,5% в сварном соединении образуется малопластичная α-фаза, уменьшается деформационная способность, которая способствует образованию микротрещин и снижает стойкость к питтинговой коррозии.

Молибден повышает прочностные характеристики сплава, блокирует процесс упорядочения и образования α2-фазы и, расширяя двухфазную (α+β) область, обеспечивает повышение технологических свойств сплава.

Содержание углерода в заявляемом сплаве ограничено выбранными пределами, так как при содержании более 0,14% углерод выделяется в виде округлых включений карбидов по границам зерен, которые снижают коррозионную стойкость. При содержании углерода менее 0,05% снижается прочность сплава.

Нейтральный β-стабилизатор - цирконий в пределах 0,2-1,0% в сочетании с алюминием обеспечивает однородное распределение легирующих компонентов в α-фазе, снижает внутрикристаллическую ликвацию, что обеспечивает повышение стойкости к щелевой и питтинговой коррозии.

При содержании более 1,0% цирконий снижает ударную вязкость и увеличивает склонность к коррозионному растрескиванию, что способствует снижению стойкости против питтинговой коррозии.

Изоморфный β-стабилизатор - ниобий в заданных пределах 0,3-1,20% входит в соствав сплава как технологическая добавка, обеспечивающая введение необходимого количества углерода и равномерное распределение его в структуре сплава без образования карбидов, поэтому в заданных пределах повышает структурную однородность сплава и коррозионную стойкость к щелевой и питтинговой коррозии.

Рутений в количестве 0,05-0,14% в заявляемом сплаве является микролегирующей и катодно-модифицирующей добавкой, способствует пассивации за счет снижения перенапряжения реакции выделения водорода и повышает коррозионную стойкость к щелевой и питтинговой коррозии.

Микролегирование сплава рутением смещает электрохимический потенциал сплава в область устойчивой пассивности, что исключает питтингообразование.

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 восстановления водорода (H++е→Н). Содержание рутения сверх указанного предела неэффективно и нецелесообразно.

Пример выполнения.

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

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

Коррозионные испытания проводили на образцах - пластинах размером 35×35×4 мм. Методика проведения испытаний соответствовала требованиям ГОСТ9.912-89 (СТ СЭВ 64461-88).

С целью ускорения коррозионные испытания проводили в автоклаве в среде 20% раствора NaCl при температуре 250°С в течение 200 часов. Давление составляло 40 ата. 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 наличии локальных повреждений.

Оценка склонности к питтингу выполнена визуально при осмотре поверхности образцов с использованием оптического оборудования при увеличении х12. Выявляли питтинги диаметром более 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 заявляемый сплав по стойкости к щелевой и питтинговой коррозии превосходит аналогичные характеристики известного сплава-прототипа. Это позволяет увеличить ресурс различных элементов оборудования при эксплуатации в водных растворах с повышенным содержанием хлоридов при повышенной температуре до 250°С и рН 2,5 в 2-3 раза.

Таблица 1
Химический состав заявляемого сплава и сплава-прототипа на основе титана
Сплав № состава Al Mo C Zr O2 Si Fe Nb Ru Si+Fe≤0,30 Ti
Заявляемый 1 4,3 1,5 0,05 0,2 0,14 0,02 0,25 0,3 0,14 0,27 ост.
2 5,0 2,5 0,10 0,7 0,08 0,05 0,20 0,5 0,10 0,25 ост.
3 6,3 2,0 0,14 1,0 0,06 0,12 0,05 1,20 0,05 0,17 ост.
Прототип GB785293 6,0 2,0 0,15 1,5 0,14 0,15 0,25 1,5 - 0,40 ост.

Таблица 2
Коррозионная стойкость заявляемого сплава и сплава-прототипа
Сплав № состава Характеристика среды Результаты коррозионных испытаний, длительность испытаний 200 часов
Щелевая коррозия Питтинговая коррозия
Степень поражений Характеристика состояния поверхности
Заявляемый 1 20% раствор NaCl аэрированный, насыщенный CO2, pH=3,5, температура 250°С Нет поражений Поверхность образцов блестящая Нет поражений Поверхность образцов блестящая, повреждений нет
2 Нет поражений Поверхность образцов блестящая Нет поражений Поверхность образцов блестящая, повреждений нет
3 Нет поражений Поверхность образцов блестящая Нет поражений Поверхность образцов блестящая, повреждений нет
Прототип GB785293 Местное поражение На поверхности серая пленка Поверхность поражена язвами Язвы диаметром более 4,0 мм

Сплав на основе титана, содержащий алюминий, молибден, углерод, цирконий, кислород, кремний, железо, ниобий и титан, отличающийся тем, что он дополнительно содержит рутений при следующем соотношении компонентов, мас.%: при этом выполняется следующее соотношение:[Si]+[Fe]≤0,30.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 44.
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
27.12.2013
№216.012.9106

Сплав на основе титана

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502819
Дата охранного документа: 27.12.2013
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
10.11.2014
№216.013.0581

Способ получения нанокаталитического материала

Изобретение относится к технологическим процессам, а именно к способам осуществления химических процессов, в частности к области общего и специального катализа, также к созданию новых материалов с особыми свойствами для осуществления этих процессов. Изобретение может быть использовано для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532807
Дата охранного документа: 10.11.2014
Показаны записи 1-10 из 43.
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
27.12.2013
№216.012.9106

Сплав на основе титана

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502819
Дата охранного документа: 27.12.2013
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
10.11.2014
№216.013.0581

Способ получения нанокаталитического материала

Изобретение относится к технологическим процессам, а именно к способам осуществления химических процессов, в частности к области общего и специального катализа, также к созданию новых материалов с особыми свойствами для осуществления этих процессов. Изобретение может быть использовано для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532807
Дата охранного документа: 10.11.2014
+ добавить свой РИД