Сталь 12х18н10 без титана
Обновлено: 16.05.2024
Среди конструкционных сталей особенно востребованы аналоги, то есть взаимозаменяемые сплавы. Особенно актуально это в том случае, если в спецификации указаны американские стандарты, а производство ведется на российском заводе (или наоборот). Так, AISI 321 и российский аналог 12Х18Н10Т относятся к одной группе нержавеющих высоколегированных хромоникелевых сталей. Они считаются коррозионно устойчивыми, жаростойкими и жаропрочными. Взаимозаменяемость обусловлена сходством в химическом составе. Однако незначительные характеристики в составе (а значит, и в свойствах) все-таки имеются.
Сравнение химического состава
В стали AISI 321 и российском аналоге марки 12Х18Н10Т содержатся следующие химические элементы:
- Хром в одинаковом количестве, 17-19%. Он обеспечивает коррозионную стойкость металлов.
- Никель также в одинаковом количестве, 9-12%. Это позволяет отнести стали к аустенитным.
- Процентное содержание титана отличается: в 321 его содержится до 0, 5 %, а в 12Х18Н10Т — 0,8 %. Этот легирующий элемент обеспечивает высокую прочность, а также устойчивость к межкристаллитной коррозии.
- Углерод, отвечающий за свариваемость и пластичность, в этих сталях находится в малом количестве. Так, в 321 его до 0,08 %, а в 12Х18Н10Т — 0,12 %.
Сравнение характеристик
С учетом незначительной разницы в химическом составе, сталь AISI 321 и российский аналог 12Х18Н10Т относятся к категориям немагнитных жаростойких и жаропрочных сплавов. Закалке они не подвержены. Отличаются хорошей свариваемостью, могут использоваться для конструкций, соединяемых газовой сваркой. Более высокая свариваемость и лучшая пластичность — у стали 321, поскольку в ней меньшее содержание углерода. Если же речь идет о нагруженных металлоконструкциях, в которых важна прочность или устойчивость к межкристаллитной коррозии, то рекомендовано использование 12Х18Н10Т, поскольку в ней содержится больше титана. В сильно окисляющих средах такие стали не используют.
Область использования стали AISI 321 и российского аналога 12Х18Н10Т
Обе марки стали востребованы в промышленном производстве, в том числе для изготовления деталей оборудования химической, нефтехимической и медицинской промышленности.
Особенно актуально их использование при изготовлении изделий, эксплуатирующихся в условиях высоких поверхностных температур, или предназначенных для транспортировки слабоагрессивных сред. Поскольку обе стали характеризуются высокой жаропрочностью, то они могут применяться как взаимозаменяемые при изготовлении сварочных аппаратов, теплообменников и газовых котлов.
AISI 321 чаще используется именно для котлов, коллекторов, для теплообменников, печной арматуры, компенсационных соединений. Что касается 12Х18Н10Т, то она чаще всего используется в машиностроении, особенно — для сварных конструкций, работающих в условиях повышенной кислотности или в криогенных средах, при температурах до -269°С.
AISI 304 и российский аналог 12х18н10т сравнение сталей
Сталь AISI 304 имеет практически полноценный аналог – сплав марки 12Х18Н10Т. Однако некоторые отличия в химическом составе данных сплавов позволяют их сравнивать, и найти отличие aisi 304 от 12х18н10т в свойствах при их использовании. Так что, выбирая сталь для изготовления определённого вида конструкций или деталей, необходимо руководствоваться этим данными.
Химический состав, позволяющий определить отличие aisi 304 от 12х18н10т
Никель. AISI 304 – до 10-11 %. 12Х18Н10Т — аналогично
Хром. AISI 304 — до 20 %. 12Х18Н10Т — 17-19 %
Медь. AISI 304 – до 0,3 %. 12Х18Н10Т — аналогично
Углерод – AISI 304 — до 0,08 %. 12Х18Н10Т — до 0,12 %
Титан — AISI 304 – не более 0,3 %. 12Х18Н10Т – 0,8 %.
Полный химический состав данных сплавов см. табл.
| Марки | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Ti | Fe |
| 12Х18Н10Т | 17,0-19,0 | 9,0-11,0 | Остальное | ||||||
| AISI 304 | 18,0-20,0 | 8,0-10,5 | — | Остальное |
Таблица российских и зарубежных аналогов нержавеющей стали AISI 304, 316, 430, 12х18н10т
APEX METAL предлагает покупателям разнообразные виды нержавеющего металлопроката, выполненного из лучших марок нержавеющей стали, соответствующих строгим международным нормам и обладающих великолепными технологическими, а так же и эксплуатационными характеристиками. Высокая коррозионная устойчивость нержавеющей стали является основной характеристикой изделий из данных материалов при долговечной работе в агрессивных коррозионно-активных средах, в широких температурных диапазонах.
Химический состав проката, выполненного из коррозионно-стойкой нержавеющей стали aisi 304 аустенитного класса, соответствует требованиям норматива АISI – Аmerican Iron and Steell Institute (Американского Института Стали и Сплавов). В сопроводительных документах обозначение марок нержавейки aisi и ее аналогов производится в соответствии с национальными или международным стандартами:
Область использования
Применение AISI 321 обширно — это одна из наиболее востребованных марок стальных сплавов. Наиболее охотно данную сталь применяют в таких отраслях, как:
- Производственное оснащение пищевой, а также фармацевтической промышленности такой, где требуется безусловная гигиеничность;
- Оборудование и сортовой металлопрокат для химической, нефтяной отрасли, предполагающих наличие химически активной среды;
- Сварочное производство различных конструкций и механизмов. Прежде всего, это касается изделий, которые активно эксплуатируются на открытом воздухе или в условиях заметного нагрева (коллекторы, трубы, газоотводные устройства, трубопроводы и т.д.).
Какую информацию можно узнать по условному обозначению марок нержавеющей стали
Нержавеющие свойства стали обусловлены наличием в ее составе легирующих элементов, основными из которых являются хром и никель. Для придания особых свойств (большей прочности, хладостойкости и других), улучшения технологических характеристик в сталь добавляют и другие легирующие элементы (например, титан, молибден, марганец), наноприсадки редкоземельных металлов.
Благодаря легированию титаном, нержавеющая сталь 12х18н10т приобретает повышенную хладостойкость и используется для изготовления сварных изделий для криогенной техники, работающей при t до -269˚С. Кроме того, по условному обозначению марок стали можно определить:
- Химический состав стали, например, хромистая нержавеющая сталь Х6Cr17 — aisi 430 содержит в своем составе до 0,08% массовой доли углерода (цифра 6 после буквы Х указывает на среднее содержание углерода в стали, умноженное на 100) и 16 — 18% хрома
- Класс стали, например, цифра 3 в обозначении нержавеющей стали aisi 316 указывает на ее принадлежность к аустенитному классу. Соответственно цифра 4 в обозначении стали 430 указывает на принадлежность стали к ферритному классу, две последующие цифры определяют порядковый номер стали в группе
- Европейский стандарт указывает на принадлежность нержавеющей стали к определенному типу, по порядковым номерам сталей 1.4301, 1.4436, 1.4016 можно определить, что рассматриваемые марки относятся к группе нержавеющих сталей (в данную группу входят стали под номерами 1.40ХХ-1.45ХХ)
- Буква S в обозначении стали по стандарту UNS обозначает принадлежность материала к группе жаростойких и коррозионно-стойких (нержавеющих) сталей (в данную группу входят стали, обозначаемые S00001…S99999)
- В обозначении стали по шведскому стандарту цифры 23ХХ указывают на содержание хрома в стали (все рассматриваемые в таблице марки относятся к группе сталей с содержанием хрома ≥10%)
- В стандартах, действующих на территории РФ, по
условному обозначению стали можно судить об ее элементном составе, в нормативных документах на нержавеющую сталь (ГОСТ 5632 и других) представлена информация о классификации стали, химсоставе, свойствах, назначении и сферах применения - В обозначении стали по шведскому стандарту цифры 23ХХ указывают на хрома ≥10%)
- В стандартах, действующих на территории РФ, по условному обозначению стали можно судить об ее элементном
Прайс-лист на все виды нержавеющего листа (зеркальный, матовый, шлифованный, рифленый): AISI 304/ 08х18н10, AISI 321/ 12х18н10т, AISI 430/ 12х17 .
Цены на нержавеющую ленту 12х18н10т для атомной, химической, пищевой промышленности, мебельной индустрии, машиностроения .
ГОСТ и другие нормативные документы на сталь
Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т изготавливается согласно требованиям ГОСТ:
- 1133-71 — методом ковки круглого и квадратного сечения;
- 18143-72 — проволока;
- 18907-73 — прутки;
- 25054-81 — поковки, поставляются в отожженном состоянии;
- 4986-79 — лента холоднокатаная;
- 9940-81 — трубы бесшовные горячекатаные;
- 9941-81 — трубы бесшовные катаные в холодном и теплом состоянии;
- 2879-2006 — шестигранник горячекатаный.
Кроме вышеперечисленных, используется еще ряд стандартов для изготовления профилей высокой точности, а также изделий и деталей из коррозионностойкой жаропрочной стали.
Механические свойства 12Х18Н10Т
| Сечение, мм | Сечение, мм | B, МПа | 0,2, МПа | 5, % | , % |
| Прутки. Закалка 1020-1100 °С, воздух, масло или вода. | 60 | 510 | 196 | 40 | 55 |
| Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. | 590-830 | 20 | |||
| Прутки нагартованные. | 4 | 530 | 236 | 38 | |
| Листы нержавеющие горячекатаные или холоднокатаные. Закалка 1050-1080°С, вода или воздух. |
Технологические свойства 12Х18Н10Т
Температура ковки
Начальная температура при горячей обработке должна составлять около +1200 °С, а при завершении она снижается до +850 °С. Если сечение листов нержавеющей стали не превышает 350 мм, то охлаждение осуществляется в воздухе.
Флокеночувствительность
Обрабатываемость резанием
В закаленном состоянии при НВ 169 и B = 610 МПа: Ku тв. спл. = 0,85, Ku б. ст. = 0,35.
Свариваемость
Нержавеющая сталь отличается превосходной свариваемостью, поэтому сварка может осуществляться без особых ограничений. После выполнения сварки рекомендуется выполнить термическую обработку.
Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т
Заменители
Заменитель — стали 08Х18Г8Н2Т, 10Х14Г14Н4Т, 12Х17Г9АН4, 08Х22Н6Т, 08X17Т, 15Х25Т, 12Х18Н9Т.
Иностранные аналоги
ВАЖНО. Возможность замены определяется в каждом конкретном случае после оценки и сравнения свойств сталей
Расшифровка стали 12Х18Н10Т
Цифра 12 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. для стали 12Х18Н10Т это значение равно 0,12%.
Буква «Х» указывает на содержание в стали хрома. Цифра 18 после буквы «Х» указывает примерное количество хрома в стали в процентах, округленное до целого числа, т.е. содержание хрома около 18%.
Буква «Н» указывает на содержание в стали никеля. Цифра 10 после буквы «Н» указывает примерное количество никеля в стали в процентах, округленное до целого числа, т.е. содержание никеля около 10%.
Буква «Т» указывает на содержание в стали титана. Содержание титана в стали не превышает 1,5%.
Вид поставки
Cортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2879-88. Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77, ГОСТ 18907-73. Лист толстый ГОСТ 7350—77. Лист тонкий ГОСТ 5582—75. Лента ГОСТ 4986—79. Проволока ГОСТ 18143—72. Поковки и кованые заготовки ГОСТ 25054—81, ГОСТ 1133-71. Трубы ГОСТ 9940-72, ГОСТ 9941-72, ГОСТ 14162-79.
Свариваемость
Сталь 12Х18Н10Т является свариваемой без ограничений. Способы сварки: РДС, ЭШС и КТС (Контактно Точечная Сварка). Рекомендуется последующая термообработка.
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1200, конца 850. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе. Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 0,85 и Kv б.ст = 0,35 в закаленном состоянии при НВ 169 и σв = 610 МПа. Флокеночувствительность — не чувствительна.
Химический состав, % (ГОСТ 5632-2014)
| Сталь | C | Si | Mn | Cr | Ni | Ti | S | P |
| 12Х18Н10Т | не более 0,12 | не более 0,80 | не более 2,00 | 17,0-19,0 | 9,0-11,0 | 5,0-8,0 | не более 0,02 | не более 0,40 |
Применение 12Х18Н10Т
Назначение — детали, работающие до 600 °С; сварные аппараты и сосуды, работающие в разбавленных растворах азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей и другие детали, работающие под давлением при температуре от -196 до +600 °С, а при наличии агрессивных сред — до +350 °С.
Сталь коррозионностойкая (нержавеющая) аустенитного класса и преимущественно применяется как коррозионостойкая, но может применяться и как жаростойкая и жаропрочная. По жаростойкости близка к стали 12Х18Н9Т.
Применяется для изготовления свариваемой аппаратуры в разных отраслях промышленности.
Примерное применение как жаростойкой стали
Назначение — трубы, детали печной арматуры, теплообменники, муфели, реторты, патрубки и коллекторы выхлопных систем, электроды искровых зажигательных свечей. Рекомендуемая максимальная температура применения в течение длительного времени (до 10000 ч), 800°С.
Температура начала интенсивного окалинообразования в воздушной среде, 850°С.
Неустойчива в серосодержащих средах. Применяются в случаях, когда не могут быть применены безникелевые стали.
Примерное применение как жаропрочной стали
Детали выхлопных систем, трубы, листовые и сортовые детали.
Рекомендуемая максимальная температура применения, 600°С.
Срок службы — Весьма длительный.
Применение стали 12Х18Н10Т для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | НД на поставку | Температура рабочей среды (стенки), °С | Дополнительные указания по применению |
| 12Х18Н10Т ГОСТ 5632 | Сортовой прокат ГОСТ 5949. Листы ГОСТ 7350. Поковки ГОСТ 25054. Трубы ГОСТ 9940, ГОСТ 9941 (из 12Х18Н10Т) | От -270 до 350 | Для сварных узлов арматуры, работающих в агрессивных средах: HNO3, щелочей, аммиачной селитры, пищевых сред, сред спецтехники, судовой арматуры, криогенных сред, сероводородсодержащих сред; для мембран |
| Св. 350 до 610 | Для сварных узлов арматуры при отсутствии требования стойкости к межкристаллитной коррозии |
Применение стали 12Х18Н10Т для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали, по ГОСТ 1759.0 | Стандарт или технические условия на материал | Параметры применения | |||||
| Болты, шпильки, винты | Гайки | Плоские шайбы | |||||
| Темпера- тура среды, °С | Давление номи- нальное Pn, МПа (кгс/см2) | Темпера- тура среды, °С | Давление номи- нальное Pn, МПа (кгс/см2) | Темпера- тура среды, °С | Давление номи- нальное Pn, МПа (кгс/см2) | ||
| 12Х18Н10Т | ГОСТ 5632 | От -196 до 600 | Не регламен- тируется | От -196 до 600 | Не регламен- тируется | От -196 до 600 | Не регламен- тируется |
Применение стали 12Х18Н10Т для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | НД на поставку | Температура рабочей среды, °С | Дополнительные указания по применению |
| 12Х18Н10Т ГОСТ 5632 | Сортовой прокат ГОСТ 5949 | От -270 до 350 | Применяется для работы в агрессивных средах: азотной кислоте, щелочах, аммиачной селитре, пищевых средах, средах спецтехники, судпрома, криогенной техники и сероводородсодержащих средах. Применяется для сварных узлов |
| Сортовой прокат ГОСТ 5949 | Св. 350 до 610 | Применяется для работы в средах, не вызывающих межкристаллитной коррозии |
Применение стали 12Х18Н10Т для сильфонов (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | НД на поставку | НД на изготовление сильфонов | Температура рабочей среды, °С | Давление рабочее Pp, МПа(кгс/см2), не более | Дополнительные указания по применению |
| 12Х18Н10Т ГОСТ 5632 | Лист ГОСТ 5582. Лента ГОСТ 4986, (для стали 1.4541) | ГОСТ 21744, ГОСТ 22388 | От -260 до 550 | От 0,6 до 25,0 (от 6 до 250) | Для воды, пара, инертных газов и для криогенных температур. Для сред слабой агрессивности — до температуры 350°С. Для коррозионных сред — до 150°С |
| Труба ГОСТ 10498 | От -260 до 465 | От 0,15 до 3,10 (от 1,5 до 31,0) |
ПРИМЕЧАНИЕ В таблице указаны предельные величины по температурам и рабочим давлениям. Конкретные сочетания параметров применения (рабочее давление, осевой ход, температура и полный назначенный ресурс) приведены в нормативной документации на сильфоны.
Новые аспекты импортозамещения. Сравнение марок стали AISI 316L (03Х17Н14М3) и 12Х18Н10Т
Статья поднимает вопрос о массовом замещении в производстве машиностроительной и приборостроительной продукции нержавеющей стали импортной марки 03Х17Н14М3 (AISI 316L) отечественной маркой 12Х18Н10Т. Проводится сравнение их химического состава, показателя твердости и механических свойств. Объяснено, почему промышленные предприятия до сих пор не перешли на нержавеющую сталь 12Х18Н10Т. На примере вихревых счетчиков‑расходомеров «ЭМИС-Вихрь 200» показано, что данное решение является назревшим шагом на пути импортозамещения.
ЗАО «Электронные и механические измерительные системы», г. Челябинск
В настоящее время импортозамещение в отечественной промышленности стало не просто стратегией развития на годы вперед, а насущной необходимостью, когда аналоги импортного оборудования нужны здесь и сейчас. Из-за ужесточения санкций и ухода с рынка многих зарубежных компаний российские производители наблюдают повышенный спрос на свою продукцию и ищут возможности наращивания объемов производства. Казалось бы, проблема конкуренции решена, осталось лишь занять освободившуюся нишу.
Однако экономические реалии таковы, что конечная стоимость оборудования российского производства значительно выросла, что вызвало недопонимание со стороны ряда заказчиков: «Вы же отечественные производители, откуда такие цены?». Чтобы ответить на этот вопрос, следует разобраться в основных факторах, влияющих на ценообразование, и в первую очередь в ситуации на рынке металла (рис. 1).
Рис. 1. Продукция из нержавеющей стали
Как дорожала сталь и при чем тут Лондонская биржа?
В начале марта этого года промышленники столкнулись с резким повышением стоимости отечественного металлопроката. По данным аналитиков, только за первую неделю весны 2022 года наблюдалось две волны подорожания металла в общей сложности на 80 %, что стало критичным даже для тех производителей продукции из стали, кто практически не зависит от импортных поставок. Причиной повышения стоимости как отечественной, так и импортной стали послужило не только колебание курса рубля по отношению к иностранной валюте, но и в первую очередь ценообразование основных легирующих добавок, например хрома, никеля, молибдена, для нержавеющих сталей и сплавов, исходя из котировок Лондонской биржи цветных металлов.
И хотя после вмешательства Минпромторга России ситуация несколько стабилизировалась, ценообразование на конечный продукт по-прежнему во многом зависит от высокой стоимости металла, отразившейся на стоимости комплектующих.
Не стало исключением и приборостроение как часть машиностроительной отрасли, где преимущественно используются конструкционные нержавеющие стали, обладающие такими свойствами, как стойкость к коррозии, прочность и технологичность. Наиболее популярными марками этого типа сталей являются отечественная сталь 12Х18Н10Т, а также 03Х17Н14М3 – российский аналог стали марки 316L, выпускаемой в соответствии с американским стандартом AISI.
Следует отметить, что нержавеющая сталь производится в Российской Федерации в соответствии с ГОСТ 5632-2014 «Нержавеющие стали и сплавы корозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные». При этом в соответствии с указанным стандартом и 12Х18Н10Т, и 03Х17Н14М3 являются криогенными конструкционными марками стали аустенитного класса. Криогенными данные марки нержавеющей стали называют потому, что минимальная температура применения у них составляет до –196 °C. В связи с этим следует заметить, что химический состав материала зарубежных производителей нормируется различными системами стандартизации, существующими в каждой стране, производящей стали и сплавы, или действующими в рамках международных некоммерческих организаций на базе профессиональных сообществ.
Несмотря на разницу в маркировке, соответствующей национальным и международным стандартам, качественные характеристики марок нержавеющих сталей производителей из разных стран являются и по химическому составу, и по физическим и механическим свойствам во многом идентичными.
Сталь 316L в соответствии с американским стандартом AISI и российский аналог 03Х17Н14М3
Данную сталь отличает низкое содержание углерода и наличие в составе молибдена, который увеличивает коррозионную стойкость и улучшает устойчивость к точечной коррозии. Сталь марки AISI 316L (03Х17Н14М3) используется в производстве оборудования для химической и пищевой промышленности, инструментов, вступающих в контакт с морской водой, оборудования, подверженного воздействию высококоррозионных сред. Характеристики стали данной марки позволяют использовать изделия из нее при температуре от –196 до +450 °C.
Благодаря наличию в составе молибдена и никеля коррозионная устойчивость металла допускает применение в условиях одновременно криогенных температур и агрессивных сред (хлористая среда, уксусная и серная кислота, растворы щелочей и солей). Сплав железа и хрома образует на поверхности стали защитный слой, устойчивый к механическим и химическим воздействиям. Титан в составе стали данной марки отсутствует.
Стоит отметить, что в настоящее время сталь в соответствии с американским стандартом хоть и присутствует на российском рынке, но из-за колебания курса национальной валюты и других факторов значительно выросла в цене. Российский же аналог 03Х17Н14М3 традиционно является доступным, но в силу того, что не имеет широкого применения в сравнении с 12Х18Н10Т, изготавливается только под заказ. При этом стоимость молибденсодержащего сплава значительно выше титановой нержавеющей стали, именно этим и объясняется большее распространение нержавеющей стали 12Х18Н10Т при сопоставимых физических характеристиках и механических свойствах.
Сталь 12Х18Н10Т в соответствии с российским стандартом
Сталь данной марки содержит углерод в количестве, не превышающем 0,12 %. «Х18» указывает на содержание хрома до 18 %. «Н10» – на содержание никеля до 10 %. Буква «Т» в конце названия марки означает, что в стали содержится титан (общее содержание – до 1 %). Титан при производстве стали используется как сильный карбидо- и нитридообразующий легирующий элемент, а также как хороший раскислитель. Наличие в составе стали титана повышает ее прочность и плотность, способствует измельчению зерна, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.
Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т применяется для изготовления оборудования, контактирующего с агрессивными средами: растворами азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворами щелочей и солей.
Сталь 12Х18Н10Т при аналогичных условиях сочетания температуры и агрессивных рабочих сред в сравнении с AISI 316L (03Х17Н14М3) также может применяться в температурном диапазоне от –196 °C, но максимальная температура эксплуатации при этом составляет +350 °C. То есть эксплуатационные свойства 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L) в значительной степени совпадают.
Благодаря перечисленным свойствам, а также более выгодной стоимости хромоникелевая нержавеющая сталь 12Х18Н10Т занимает лидирующие позиции на рынке отечественного металлопроката и является наиболее востребованной криогенной конструкционной сталью аустенитного класса в различных отраслях промышленности:
- пищевой;
- нефтяной;
- химической;
- топливно-энергетическом комплексе;
- машиностроении.
При этом зачастую в пищевой отрасли применяется не 12Х18Н10Т или 03Х17Н14М3, а 08Х18Н10 (AISI 304), как еще более распространенная с точки зрения доступности и стоимости на рынке РФ. Однако 08Х18Н10 является коррозионно-стойкой и жаропрочной маркой нержавеющей стали, а значит, имеет состав и свойства, отличные от криогенных конструкционных нержавеющих сталей аустенитного класса – 03Х17Н14М3 и 12Х18Н10Т.
Именно сталь марки 12Х18Н10Т традиционно применяется для изготовления проточных частей и прочих корпусных деталей вихревых счетчиков‑расходомеров «ЭМИС-Вихрь 200» (рис. 2), предназначенных для эксплуатации на агрессивных жидких и газообразных средах, в условиях экстремально низких и высоких температур, а также для работы под высоким давлением.
Рис. 2. Вихревые расходомеры «ЭМИС-ВИХРЬ 200»
Сравнение сталей 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L)
Идентичность эксплуатационных свойств сталей марок 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L) и возможность их взаимной замены определяется в первую очередь совпадением химического состава по содержанию никеля, хрома и некоторых других входящих в состав элементов.
Как видно из табл. 1, основным различием в химическом составе этих марок сталей является наличие титана для стали 12Х18Н10Т и молибдена для стали 03Х17Н14М3 (AISI 316L). Максимальное совпадение по относительному содержанию остальных компонентов сравниваемых марок сталей, в свою очередь, обеспечивает и значительное совпадение ряда физических свойств данных нержавеющих сплавов, например плотности: 8000 кг/м 3 (03Х17Н14М3) и 7920 кг/м 3 (12Х18Н10Т). При этом показатель твердости по Бринелю для данных марок сталей является одинаковым (табл. 2).
Таблица 1. Сравнение химического состава марок нержавеющей стали 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L) (увеличить изображение)
Таблица 2. Показатель твердости марок стали 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3
Обе марки стали являются свариваемыми без ограничений, нечувствительными к разрыву тела отливки вследствие влияния водорода и не склонными к отпускной хрупкости. И это еще несколько аргументов в пользу взаимозаменяемости нержавеющих сталей 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L) при определенных условиях.
Из табл. 3 видно, что основные механические характеристики однотипных металлоизделий как для 12Х18Н10Т, так и для 03Х17Н14М3 являются сопоставимыми или совпадают с незначительными отклонениями.
Таблица 3. Механические свойства при Т = 20 °C (увеличить изображение)
Таким образом, следует обоснованно прийти к выводу, что в большинстве случаев нержавеющие стали марок 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L) являются взаимозаменяемыми, при этом сталь 12Х18Н10Т, в силу большей практики применения, распространения и доступности на территории РФ, является более выгодным и доступным материалом для машиностроения и приборостроения. Притом что и у нее есть зарубежные аналоги, в частности сталь 321Н в соответствии со стандартом AISI. Вместе с тем применение 03Х17Н14М3 (AISI 316L), например, в агрессивных условиях при температуре свыше +350 °C, безусловно, оправданно и является предпочтительным, несмотря на то что максимальная температура эксплуатации для изделий из 12Х18Н10Т составляет +600 °C (но для неагрессивных сред).
В чем импортозамещение?
Актуальность типологии сталей 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L) при текущей рыночной ситуации в РФ стала тем более острой, что с отечественного рынка в марте 2022 года в большинстве своем ушли поставщики и производители зарубежного оборудования, основным конструкционным материалом которого, например запорной арматуры и КИПиА, являлась нержавеющая сталь марки AISI 316L, в силу происхождения такой продукции.
Описанная выше ситуация сложилась в связи с большим объемом импорта машиностроительной продукции в Россию в период с конца 90‑х годов прошлого столетия до текущего момента, а применение стали марки AISI 316L настолько вошло в практику эксплуатации, что требования по изготовлению из нее корпусных деталей, контактирующих с рабочей средой, можно встретить в опросных листах и технических заданиях предприятий практически всех отраслей промышленности России. При этом российский аналог 03Х17Н14М3 как эквивалент в них не упоминается и не рассматривается, а возможность замены на более доступный аналог 12Х18Н10Т не предполагается.
Вместе с тем в первую очередь перед компаниями нефтегазовой отрасли в этой ситуации остро стоит вопрос реализации ранее запланированных проектов, бюджеты которых были сформированы до 2022 года, и их превышение зачастую является не только крайне нежелательным, но и невозможным. При этом в проектную документацию заложено зарубежное оборудование из нержавеющей стали марки AISI 316L, выпуск которой на территории РФ еще не стал массовым, а доступность аналога 03Х17Н14М3, как уже говорилось, ограничена по причине цены и необходимости заказа промышленной партии, чего не могут себе позволить многие машиностроительные и приборостроительные предприятия страны при отсутствии стабильного заказа на продукцию из данного материала или при небольших объемах заказа.
В связи с этим закономерным процессом на пути импортозамещения в машиностроительной и приборостроительной отраслях видится обоснованный переход в производстве оборудования, изготовленного из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, и отказ от чрезмерного и необоснованного требования заказчиков, в первую очередь предприятий нефтегазовой, химической и металлургической отраслей промышленности, о применении стали 03Х17Н14М3 (AISI 316L) для изготовления корпусных деталей и конструкционных элементов сложных технических устройств. Данное решение не только позволит развиваться машиностроительным предприятиям и приборостроительным компаниям России, но и, создав потребление данного конструкционного материала (12Х18Н10Т) в форме стабильного заказа, даст толчок развитию металлургической отрасли и экономике России в целом.
Чем отличаются нержи 12Х18Н10Т 08Х18Н10Т и какая у них твёрдость по аналогии с HRC
Вряд ли найдутся люди, сомневающиеся в том, что нет ничего прочнее, чем металл, особенно, если он относится к нержавеющей группе. Но такое утверждение – весьма обобщенное потому, что нержавеющий металлопрокат может иметь разные формы, толщину стенок и др. Нержавеющую трубу 6х1, 10х0,5 можно перегнуть руками без особенных усилий. В целом же, нержавейка наделена массой достоинств. Даже название указывает на то, что такой металл не ржавеет и не поддается разрушению, он долговечный и эстетичный. Наличие в нем определенного количества хрома, никеля, других элементов делает металл устойчивым в условиях морской воды, кислоты, нефти, хлористой среды.
Химический состав
По химическим элементам в составе сталь не отличается. Разница состоит в количестве той или иной группы в конечной металлической продукции.
| C | Si | Cr | Ni | Ti | Mn | S | P | Cu | Fe | |
| 12х18н10т | до 0.12 | 0,8 | 17–19 | 9–11 | до 1 | 2,0 | 0,02 | 0,035 | 0,3 | до 50 |
| 08х18н10т | до 0.08 | 0,8 | 17–19 | 9–11 | до 1 | 2,0 | 0,02 | 0,035 | 0,3 | до 50 |
Первые пять элементов определяют свойства готового сплава:
- Углерод (С). Чем выше этот показатель, тем выше твердость структуры, однако это приводит к понижению свариваемости. Исходя из данных с таблицы, становится очевидным, что в 08х18хн10т его меньше, поэтому сварка проходит легче (контактная, ручная/автоматическая дуговая, электрошлаковая) и не требует дополнительной термообработки после этого процесса.
- Хром (Cr). Стоит на втором месте по важности. Слишком высокие показатели приводят к понижению эксплуатационных свойств и более быстрому износу металлических изделий. Он также дает возможность к пассивации — изменение химических свойств с активных на пассивные, что приводит к возникновению тонкого защитного слоя.
- Никель (Ni). Позволяет отнести нержавеющую сталь к классу аустенитов (высокотемпературная модификация при 900 °С железа и его сплавов), значительно повысить ее технологичность, а также продлить срок эксплуатации.
- Титан (Ti). Выступает как сильное карбидообразующее вещество, которое исключает образование коррозии в кристаллической решетке.
- Кремний (Si). Большое количество этого элемента увеличивает прочность и текучесть, однако снижает пластичность.
Железо (Fe) является основным образующим элементом. Марганец (Mn), медь (Cu), фосфор (P), сера (S) снижают скорость образования зерна, повышают пластичность, мягкость и механические показатели.
Нержавеющая сталь марок 12 Х18Н10Т и 08Х18Н10Т
В России все чаще марки нержавеющей стали называют европейскими названиями AISI с трехзначными цифрами. Но наряду с таким наименованием еще применяют советский ГОСТ, где указано процентное содержание углерода, хрома, никеля и др. Нержавейка 08х18н10т состоит из хромо-никелевого сплава с составом:
- углерода(С)-0,8%;
- хрома (Х)- 18%;
- никеля (Н)-10%;
- титана(Т)-1%.
Нержавейка 12Х18Н10Т идентична стали 08х18н10т и состоит из:
- углерода(С)-12%;
- хрома-(Х) 18%;
- никеля(Н)-10%;
- титана(Т)-1%.
Марки 12 Х18Н10Т; 08Х18Н10Т – самые популярные, они соответствуют европейскому названию AISI 321,AISI 304. Такая нержавейка относится к аустенитной группе и обладает свойствами:
- устойчивости;
- прочности;
- долговечности;
- эстетичности.
Такую нержавейку еще называют пищевой и широко применяют в медицине, пищевой и спиртовой промышленностях. Многие детали станкостроения, машиностроения также изготавливают из стали 12Х18Н10Т; 08Х18Н10Т, ввиду конструкторских требований. Не отказываются от пищевой нержавейки при нефтедобыче и переработке. Нержавейку этого класса можно легко обрабатывать, сваривать, полировать. Режут нержавеющую стать на специальных пилах или плазмой.
Технические характеристики
Основные показатели стали определяют ее свойства:
- Антикоррозионное покрытие. Поверхность изделий способна работать в среде с высокой влажностью, а также у агрессивной химической среде.
- Немагнитные показатели. Сталь этих марок не реагирует на магнитное поле, поэтому изделия из них не нашли широкого применения при производстве медицинского оборудования и инструментов.
- Жаропрочность. Благодаря особой обработке стали на воздухе (08х18н10т), а также в печах, масле и воде (12х18н10т) она обладает повышенной устойчивостью к высокой температуре. Предельные показатели использования из-за химических частиц будут немного отличаться: для первого варианта он равен +800 °С, для второго — +600 °С.
- Легкость шлифования. Полученную поверхность легко довести до зеркального состояния, которое со временем не будет покрываться ржавчиной.
Кроме того, обе марки имеют высокий показатель прочности (179 Мпа) и плотности (8000 кг/м3).
Сфера применения
Благодаря таким характеристикам сталь нашла широкое применение в:
- сварной аппаратуре;
- бесшовных трубах из тонкого металла;
- химической, нефтяной и пищевой промышленностях;
- сферах с изделиями, работающими при высокой температуре (арматура доменных печей, теплообменники, котлы);
- декоративных элементах;
- медицинском оборудовании.
В заключение важно отметить, что сталь 12х18н10т более прочная, нежели 08х18н10т. Этот показатель теряется при повышении t°, однако металл без термической обработки делает это медленнее.
Сферы использования – 08х18н10т сравнение с 12х18н10т
Хромоникелевую нержавеющую сталь 12х18н10т целесообразно использовать для производства сварных конструкций в криогенных устройствах – при низких температурах, до -270˚С
, из нее изготавливают детали и элементы для емкостного, теплообменного и реакционного оборудования, аппаратов, а также части для паро-, водонагревателей и трубопроводов высокого давления, с высокой температурой эксплуатации. Подходит данная сталь и для производства изделий печных устройств, аппаратуры, муфелей, коллекторов выхлопных систем. Это обусловлено тем, что даже при непрерывной эксплуатационной нагрузке сталь 12х18н10т сохраняет свои антикоррозионные свойства не только на воздухе, но и в среде продуктов сгорания топлива – температуры
до 900˚С
, а при условии теплосмен д
о 800˚С
.
Но разница между 08х18н10т
и
12х18н10т
в применении небольшая.
Нержавеющую сталь 08х18н10т
рационально использовать для производства сварных изделий, эксплуатация которых предполагает условия большой агрессивности. Из нее производят аппаратуру и детали печных устройств, теплообменников, труб и трубопроводной арматуры коллекторов, выхлопных систем, электродные изделия, детали, части и узлы трубопроводов в области энергетики.
Понятие нержавеющей стали
Приведем определение: нержавеющая сталь — сложнолегированная сталь, стойкая против ржавления в атмосферных условиях и коррозии в агрессивных средах. 1
Своей стойкостью к коррозии она отличается от обычных углеродистых сталей и поэтому широко применяется в пищевой промышленности, в нефтегазовой и химической отрасли для эксплуатации с высокоагрессивными средами и пищевыми продуктами, так как в процессе хранения при контакте жидкости и поверхности емкости не образуются окислы и другие вещества, которые могут влиять на свойства хранимого продукта.
Что же такое нержавеющая сталь с точки зрения химии? — Это сплав с минимальной массовой долей хрома 10,5% и максимальной массовой долей углерода 1,2%. 2
Простыми словами, нержавеющую сталь получают путем добавления к железу легирующих веществ в разных пропорциях для получения необходимых характеристик.
Так, основным легирующим элементом является хром Cr. Также сплавы дополнительно содержат углерод C, никель Ni, кремний Si, марганец Mn, титан Ti, ниобий Nb, кобальт Co, молибден Mo, ванадий V, сера S, фосфор Р, вольфрам W, алюминий Al, медь Cu, кобальт Co.
Свойства нержавеющей стали
За счет чего достигаются коррозионностойкие свойства? — Благодаря добавлению дополнительных химических элементов на этапе производства металла на поверхности образуется оксидная пленка, которая не растворяется, а, наоборот, защищает сам сплав от влияния коррозии.
К основным свойствам нержавейки также относятся:
- высокая прочность
- высокое качество сварных соединений
- пластичность
- большой срок службы с сохранением своих свойств
В качестве базового металла могут использоваться никель (сплавы на никелевой основе) и железоникель (сплавы на железоникелевой основе).
Введение различных легирующих элементов добавляет те или иные свойства к исходному металлу:
- хром повышает коррозионную стойкость, твердость и прочность сплава; уменьшение коэффициента линейного расширения упрощает процесс сварки
- никель дополнительно повышает вязкость, пластичность, прокаливаемость и снижает коэффициент теплового расширения, что позволяет использовать изделие из такого сплава с серной, соляной и фосфорной кислотами
- марганец в процентном соотношении более 1% способствует увеличению стойкости, прокаливаемости, твердости и износоустойчивости (частично может быть заменен на никель)
- титан увеличивает прочность стали и ее плотность, что обеспечивает высокие коррозионностойкие свойства
- молибден повышает упругость, антикоррозионные свойства, увеличивает предел прочности на растяжение и сопротивление высоким температурам
- ниобий обеспечивает низкую коррозию в сварных изделиях
- ванадий увеличивает прочность, плотность и твердость сплава
- вольфрам увеличивает твердость и уменьшает хрупкость при термообработке (отпуске) за счет образования с другими элементами твердых соединений карбидов
- кремний в процентном соотношении более 1% увеличивает жаростойкость, упругость, окалиностойкость и кислотность, а также повышает электросопротивление и прочность с теми же параметрами вязкости
- кобальт способствует повышению ударного сопротивления, улучшению жаропрочных свойств
- медь придает сплаву высокую стойкость к атмосферной коррозии
- алюминий способствует уменьшению старения металла, а также увеличивает ударную вязкость и текучесть
Классификация марок нержавеющей стали
В зависимости от состава сплава выделяют следующие группы сталей:
- ферритные стали (их еще называют хромистые) содержат более 20% хрома и углерода до 0,15%, за счет чего обладают пластичностью, высокой стойкостью к высокоагрессивным средам и имеют хорошие магнитные характеристики
- аустенитные (аустенитно-ферритные и аустенитно-мартенситные) стали состоят до 33% из хрома и никеля
- мартенситные и ферритно-мартенситные содержат до 17% хрома и до 0,5% углерода, имеют максимальную прочность к воздействию различных агрессивных сред
В зависимости от содержания легирующего вещества те или иные сплавы применяются в различных целях и для работы с различными средами. Ниже приведем список марок стали, которые наиболее часто применяются в нефтегазовой и химической промышленности.
Справочно Расшифровка нержавеющих марок стали: наименование стали состоит из буквенных и цифровых обозначений, в которых принято: А (в начале марки) — сера, А (в середине марки) — азот, Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, Е — селен, К — кобальт, М — молибден, Н — никель, П — фосфор, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, X — хром, Ц — цирконий, Ю — алюминий, Ч — РЗМ (редкоземельные металлы: лантан , празеодим, церий и пр.). Цифра после буквы обозначает среднюю массовую долю легирующего химического элемента. Цифра перед буквы указывает на массовую долю углерода в сотых долях. Если легирующего элемента содержится менее 1%, то процентное соотношение не указывается. Например: 12Х18Н10T — это нержавеющая сталь с содержанием углерода 0,12%, 18% хрома, 10% — никеля и менее 1% титана.
Группировка
Промышленность предлагает нержавеющую сталь, марки которой относятся к следующим группам:
- аустенитной ( хрома 15-26% ; 5-25% никеля, молибдена 2-6% );
- ферритной (углерода 0,2%; хрома 12-27%);
- дуплексной( смешанной ферритно-аустенитной структуры с включением 18% — 28% хрома и 4,5% — 8% никеля) ;
- мартенситной (хрома 10-13%; углерода 0,2-1,0%).
Самыми популярными считаются ферритные (AISI 430; AISI 201) и аустенитные (AISI 304, AISI 321, AISI316, AISI 316T) группы. Они не берутся на магнит и имеют широкий ареал применения. Нержавеющая сталь мартенситной группы обладает определенными полезными свойствами, но берется на магнит. Ее чаще всего используют в промышленности, исключив применение в сфере, связанной с продуктами, напитками.
Сталь марки 12Х18Н10Т
Сталь нержавеющая аустенитного класса 12Х18Н10Т означает, что в ней содержится углерода не более 0,12%, Х18 - указывает содержание хрома в стали примерно 18%, Н10 - указывает содержание никеля в стали около 10%, буква Т в конце марки означает, что в стали есть примерно 1% титана.
| Элемент | Массовая доля, % |
|---|---|
| C | до 0,12 |
| Si | до 0,8 |
| Mn | до 2 |
| Ni | 9 - 11 |
| S | до 0,02 |
| P | до 0,035 |
| Cr | 17 - 19 |
| Cu | до 0,3 |
| Ti | 0,4-1 |
| Fe | ~67 |
Примечание
Для стали, прокатываемой на непрерывных и полунепрерывных станах, содержание Ti должно быть [5×(С−0,02)–0,7]%.
Механические свойства
| Сортамент | Размер, мм | Напряжение | σв, МПа | σT, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, кДж/м 2 | Термообработка |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Трубы холоднодеформир., ГОСТ 9941-81 | 549 | 35 | ||||||
| Трубы горячедеформир., ГОСТ 9940-81 | 529 | 40 | ||||||
| Пруток, ГОСТ 5949-75 | до Ø 60 | 510 | 196 | 40 | 55 | Закалка 1020 - 1100°С,Охлаждение воздух, | ||
| Проволока, ГОСТ 18143-72 | 540-830 | 20-25 | ||||||
| Поковки, ГОСТ 25054-81 | до 1000 | 510 | 196 | 35-38 | 40-52 | Закалка 1050 - 1100°С, вода, | ||
| Лист толстый, ГОСТ 7350-77 | 530 | 235 | 38 | Закалка 1000 - 1080 °С,Охлаждение вода, | ||||
| Лист тонкий, ГОСТ 5582-75 | 530 | 205 | 40 | Закалка 1050 - 1080 °С,Охлаждение вода, | ||||
| Лист тонкий нагартован., ГОСТ 5582-75 | 880-1080 | 10 | ||||||
| Лист тонкий полунагартован., ГОСТ 5582-75 | 740 | 25 |
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ГОСТ 5949-75 | Прутки. Закалка 1020-1100 °С, воздух, масло или вода. | 60 | 196 | 510 | 40 | 55 |
| ГОСТ 18907-73 | Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. Прутки нагартованные. | - До 5 | - - | 590-830 930 | 20 - | - - |
| ГОСТ 18143-72 | Проволока термообработанная. | 1,0-6,0 | - | 540-880 | 20 | - |
| ГОСТ 9940-8 | Трубы бесшовные горячедеформированные без термообработки | 3,5-32 | - | 529 | 40 | - |
| ГОСТ 25054-81 | Поковки. Закалка 1050-1100 °С, вода или воздух. | До 1000 | 196 | 510 | 35 | 40 |
| ГОСТ 7350-77 (Образцы поперечные) ГОСТ 5582-75 (Образцы поперечные) | Листы горячекатанные и холоднокатанные: - закалка 1000-1080 °С, вода или воздух. |
- закалка 1050-1080 °С, вода или воздух.
Механические свойства при повышенных температурах
Механические свойства при испытаниях на длительную прочность
Ударная вязкость
| Т= +20 °С | Т= -40 °С | Т= -75 °С | Термообработка |
|---|---|---|---|
| 286 | 303 | 319 | Полоса 8х40 мм в состоянии покоя |
Чуствительность стали 12Х18Н10Т к охрупчиванию при старении
| Время, ч | Температура, °С | KCU, Дж/cм 2 |
|---|---|---|
| Исходное состояние 5000 5000 | 600 650 | 274 186-206 176-196 |
Жаростойкость
| Среда | Температура, °С | Группа стойкости или балл |
|---|---|---|
| Воздух | 650 750 | 2-3 4-5 |
Сталь устойчива против окисления на воздухе и в атмосфере продуктов сгорания топлива при температуре до 800 °C (при работе с перерывами в условиях частых теплосмен) и до 900 °C при непрерывной работе. Сталь обладает достаточно высокой жаростойкостью при 600–800 °C
Читайте также: