Methods of rising corrosion resistance of duplex steel tubes

Authors

  • V. R. Atanasov CENTRAVIS PRODUCTION UKRAINE PJSC, Pr. Trubnikov., Ukraine
  • S. А. Panchenko CENTRAVIS PRODUCTION UKRAINE PJSC, Pr. Trubnikov., Ukraine
  • V. I. Bolshakov Department of Materials and Materials Processing, SIHE «Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture», St. Chernyshevsky, 24-а, 49600, Dnipropetrovsk, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-0790-6473
  • Т. А. Dergach Department of Materials and Materials Processing, SIHE «Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture», St. Chernyshevsky, 24-а, 49600, Dnipropetrovsk, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-0235-5342

Keywords:

ferritic-austenitic corrosion resistant steel, hot-extruded and cold-rolled tubes, thermal treatment, grain-boundary engineering, microstructure, special grain boundaries, corrosion resistance.

Abstract

The objective of this research is rise of the complex of corrosion properties and service reliability of tubes made of nickel-chromium-molybdenum ferritic-austenitic (duplex) steels thru formation of a most favorable structure during heattreatment and forming operations. Methodology. The processes of structure formation in tubes of Cr-Ni-Mo ferrite-austenite steel. The methods of optical and electron microscopy, chemical and micro-chemical analysis, complex corrosion studies and field tests. Findings. New quenching conditions (1 1 5 0 .1200+1050)°С and a process for production of tubes of ferritic-austenitic steels based on the principles of grain-boundary engineering (GBE) including hot or cold working at a high deformation ratio (є > 95 and 70% respectively) and a regenerative quenching ensuring formation of a most favorable structure (with more than 70% of special grain boundaries in the austenite component of steel, ferrite and austenite phases correlation 1:1 and absent ст phase) and a considerable rise of a complex of corrosion properties of tubes were elaborated. The pilot batch of tubes of Cr22Ni5Mo3N steel produced according to the developed process has shown a high service reliability in field tests at Dneprazot JSC. Originality. For the first time quantified the relationship between structure (containing of special low-energy grain boundaries Z3n in the concept of coincident lattice points ^LP), grain size and phase composition) and corrosion resistance of duplex stainless steels tubes. Scientifically proved the decisive role of the SG to improve the corrosion resistance of these pipes. Practical value. The research findings were introduced at Centravis Production Ukraine PJSC to favor growth of service reliability and competitiveness of tubes of duplex steels. after their forming and heat treatment at various conditions were studied and quantitative relations between the structure in steel and corrosion resistance of tubes were determined.

Author Biographies

V. R. Atanasov, CENTRAVIS PRODUCTION UKRAINE PJSC, Pr. Trubnikov.


S. А. Panchenko, CENTRAVIS PRODUCTION UKRAINE PJSC, Pr. Trubnikov.


V. I. Bolshakov, Department of Materials and Materials Processing, SIHE «Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture», St. Chernyshevsky, 24-а, 49600, Dnipropetrovsk

Dr. Sc. (Tech.), Prof.

Т. А. Dergach, Department of Materials and Materials Processing, SIHE «Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture», St. Chernyshevsky, 24-а, 49600, Dnipropetrovsk

Cand. Sc. (Tech.)

References

J. Charles, P. Chemelle. The history of duplex developments, nowadays DSS properties and duplex market future trends. 8th Duplex stainless Steels conference, 13-15 October 2010, Beaune, France.

Charles J., Verneau M., Audouard J.-P., Demars S. Some duplex applications. Test results and practical experience // Stainless Steel World 99 Conf. on Corrosion-Resistant Alloys (16-18 Nov. 1999, Hauge, Netherlands), - 1999. - P.473-485.

Audoard J.P., Verneau M., Groski J. Corrosion Performance And Filed Experience With Super Duplex And Super Austenitic Stainless Steels In FGD Systems // 12th International Corrosion Congress, Houston, - 1993. - P 131-138.

Jacques S., Peultier J, Gagnepain J. C. and Soulignac P. Corrosion resistance of duplex stainless steels in thermal desalination plants, Corrosion Nace conf., March 16-20, - 2008.

Kazuo F. Recent trends of developments of stainless steels highly resistant to corrosion // J. of the Iron and Steel Inst. of Japan (Tetsu to Hagane). - 1985. - No. 7. - P. 794-799.

Walden B., Nicholls J. M. The Sandvik duplex family of stainless steels. Summary of data // Proc. of the VI Korrosyon Sempozyumu Bildiriler Kitabi (4-7 Kasim 1998, Izmir, Turkey). - 1998. - P. 100-122.

Korkhaus J. Application of corrosion-resistant steels in chemical industry // Mater. of the Conf. «Stainless Steel World 99”. KCL Publishing BV. - 1999. - P. 27-41.

Charles J. Composition and properties of duplex stainless steels // Welding in the World. - 1995. - Vol. 36. - Р. 27-32.

Tsai W.-T., Chou S.-L. Environmentally assisted cracking behavior of duplex stainless steel in concentrated sodium chloride solution // Corros. Sci. - 2000. - No. 42. - P. 1741-1762

Siow K.S., Song T.Y., Qiu J.H. Article Information Pitting corrosion of duplex stainless steels // Anti-Corrosion Methods and Materials. - 2001. - V. 48. - P. 31-37.

Abu-saa F.M., Labowski J. Influence of aging on mechanical properties of 22%Cr - 5% Ni duplex stainless steel. Intern. Conf. on Environmental Degradation of Engineering Materials (19-23 Sept. 1999, Poland), 1999. - S. 323-330.

Kudo T., Tsuge H., Moroishi T. Stress corrosion cracking resistance of 22%Cr duplex stainless steel in simulated sour environments. //Corrosion. - 1989. - No. 10. - P. 831-838.

Lopez N., Cid M., Puiggali M. Influence of ст-phase on mechanical properties and corrosion of duplex stainless steels // Corros. Sci. - 1999. - No. 4. - P. 1615-1631.

Van Gelder K., Erling J.G., Damen J.W.M., Visser A. The stress corrosion cracking of duplex stainless steel in H2S ICO2 I Cl- environments // Ibid. - 1987. - Vol. 27. - No. 10/11. - P. 1271-1279.

Heejoon Hwang and Yongsoo Park. Effects of Heat Treatment on the Phase Ratio and Corrosion Resistance of Duplex Stainless Steel // Materials Transactions, - 2009. - Vol. 50, - No. 6. - Р. 1548-1552.

Watanabe T., An approach to grain-boundary design for strong and ductile polycrystals. // Res Mechanica. - 1984. - Vol. 11. - P 47-84.

Shimada M., Kokawa H., Wang Z.J., Sato Y.S., Karibe I. Optimization of grain boundary character distribution for Intergranular corrosion resistant 304 stainless steel by twin induced grain boundary engineering. // Acta Materialia. - 2002. - No 50. - P. 2331-2341.

Bolshakov V.I., Suhomlin G.D. Metallographic determination of the crystal structure and lattice rotation matrices of special boundaries in GCK polycrystals // Collection of scientific works. Construction, materials science, mechanical engineering. Ser.: "Starodubovsky reading - 2004". Dnepropetrovsk. - 2004. - S. 174-180.

Pat. 68801, Ukraine. A method of heat treatment of pipes from corrosion-resistant ferritic-austenitic steels / Dergach T.A., Severina L.S., Suhomlin G.D., Panchenko S.A. et al.; appl. 20.08.2011; publ. 10.04.2012. Bull. № 7.

Pat. 92496, Ukraine. A method of quantifying the phase composition of products from ferritic-austenitic steels, in particular, pipes / Panchenko S. A., Balev A. E., Tereshchenko A. A et al.; appl. 08.01.2014; publ. 26.08.2014. Bull. № 16.

Panchenko S. А. Innovative developments in order to improve the operational reliability of the pipe ferritic-austenitic steels // Steel. М.: - 2015. - № 2. - С. 61-67.

Herrera C., Ponge D., Raabe D.. Design of a novel Mnbased 1 GPa duplex stainless TRIP steel with 60% ductility by a reduction of austenite stability. // Acta Materialia. - 2011. - No. 59. - Р. 4653-4664.

Downloads

Published

2015-04-20

Issue

No. 80 (2015)

Section

Proceedings in memory of Starodubov

License

Редакція  Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.

При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а  автор отримує перше попередження.

Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).