Проволока для сварки стали 15хснд
Обновлено: 08.05.2024
Сталь 10ХСНД – низколегированная конструкционная сталь широкого применения. Защищена от коррозии хромом и никелем, устойчива к кислотным средам благодаря кремнию. Применяется в производстве тяжелой техники, при строительстве зданий и мостов. Обладает высокими технологическими свойствами, отличается температурным диапазоном применения, хорошей обрабатываемостью и невысокой стоимостью производства.
Расшифровка
Марка стали 10ХСНД указывает на ее химический состав. В ней отражены 5 главных элементов, оказывающих наибольшее влияние на свойства стали. Другие химические элементы также могут присутствовать в составе сплава, но в строго ограниченных количествах, при превышении которых они отображаются в маркировке.
- 10 – указывает на содержание углерода в сотых долях (0,10%). В зависимости от процентного содержания углерода в составе стали, ее механические свойства могут существенно варьироваться. Высокоуглеродистые стали отличаются повышенной прочностью и твердостью, в противовес этому снижается пластичность и сопротивляемость ударным нагрузкам. Стали с невысоким содержанием углерода считаются «мягкими», они пластичны, обладают отличной вязкостью, но не отличаются твердостью.
- Х – хром (до 0.9%). Хромистые стали устойчивы к коррозии, высокий процент хрома в составе делает сплав нержавеющим. Хром – один из самых доступных и распространенных легирующих элементов. Он также влияет на механические свойства стали, придает ей твердость и прочность, снижая пластичность в незначительной степени.
- С – кремний (до 1.1%). Кремний придает металлу устойчивость к кислотным средам, окалиностойкость и повышает показатель упругости.
- Н – никель (до 0.8%). Легирующая добавка, по влиянию на качества металла близок к хрому. Придает стали антикоррозионные свойства, повышает прочность и пластичность.
- Д – медь (до 0,6%). Повышает устойчивость к коррозии.
Кроме указанных в марке элементов, в составе стали можно встретить: серу, фосфор, алюминий, марганец, вольфрам, ванадий, кобальт, молибден, титан, азот, мышьяк и другие незначительные примеси.
Химический состав
Химический состав, % (ГОСТ 19281-89)
Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)
Характеристики и особенности
Сталь отличается высокими эксплуатационными характеристиками: подходит для любых видов сварки, имеет преимущество перед обыкновенными углеродистыми сталями, т.к. содержит легирующие добавки, защищающие ее от неблагоприятного влияния внешней среды. Сталь 10ХСНД не теряет прочность после отпуска, сохраняет свойства при перепадах температуры. Пластичность материала делает его удобным для обработки любыми способами.
Плюсы и минусы
Из плюсов стали 10ХСНД можно выделить:
- Устойчивость к коррозии и окислению, что позволяет применять сталь в условиях повышенной влажности и кислых средах.
- Возможность эксплуатации в широком диапазоне температур от -70 до +450 градусов.
- Свариваемость всеми способами.
- Невысокая стоимость, обусловленная простотой производственного процесса и отсутствием дорогих легирующих компонентов.
Недостатком стали является содержание в составе вредных примесей – фосфора и мышьяка.
Способы обработки
Сталь 10ХСНД хорошо сваривается, но наличие легирующих добавок в составе оказывает на свариваемость определенное влияние. Так в зоне сварки может возникать закалочное напряжение, повышающее риски образования холодных трещин в некоторых случаях. Уязвимость швов к горячим трещинам также может возрасти в зависимости от ряда других факторов. Если сварке подвергается термически обработанный металл, происходит потеря прочности на свариваемом участке. Добиться сохранения показателя ударной вязкости металла шва и участка вокруг шва достаточно трудно. При перегреве наблюдается укрупнение аустенитного зерна, образуется видманштеттовая структура, повышается хрупкость ферритной основы, развивается химическая неоднородность, шов становится склонен к хрупкости. Избежать негативных последствий или уменьшить их влияние можно с помощью последующей термообработки или технологических приемов сварки.
Также сталь 10ХСНД подходит для обработки основными способами: ковка, резание, механическая инструментальная обработка и т.д. Особого инструмента для резания стали не требуется, механические свойства позволяют обрабатывать металл без дополнительных условий. Ковка производится при температурах в диапазоне от 1200С до 850С. Металл после ковки не чувствителен к флокенам и не склонен к отпускной хрупкости.
Область применения
Сталь 10ХСНД относится к конструкционным, предназначенным для изготовления металлоконструкций и механизмов. Основные отрасли ее применения следующие:
- Строительство. Сварные и несварные конструкции, крупногабаритные конструкции, несущие элементы зданий, мостостроение (арки и пролеты мостов).
- Машиностроение. В основном применяется для производства механизмов тяжелой строительной и дорожной техники, а также лесозаготовительных машин.
- Производство горнодобывающей техники. Из стали 10ХСНД изготавливаются ковши и детали ковшей.
- Производство отходоперерабатывающей техники. Шредерные ножи, футеровки, гидравлика.
Вид поставки
Виды поставки материала 10ХСНД
В22 - Сортовой и фасонный прокат
Сталь марки 15ХСНД
Общие рекомендации по технологии сварки стали 15ХСНД (и некоторых подобных низколегированных марок): в зависимости от требований, предъявляемых к сварным соединениям, толщины металла, размеров и жесткости конструкций, выбирают сталь, которую можно сваривать без последующей нормализации, либо используют рекомендуемую сталь и выбирают способ электрошлаковой сварки, уменьшающий перегрев, либо назначают высокотемпературную термообработку (нормализацию или отжиг в межкритическом интервале температур).
Выбор сталей с высокой стойкостью против перегрева необходим в случае изготовления толстостенных крупногабаритных конструкций особо ответственного назначения (например, сосудов высокого давления, работающих при низких температурах), когда другие методы повышения свойств соединений неприменимы. Конструкции, работающие при нормальных, а иногда и пониженных температурах, но не подвергающиеся тяжелым динамическим и ударным нагрузкам, например, станины ковочных прессов, гидрогенераторов и. электрических машин, корпуса и бандажи цементных печей, обшивки судов, баллеры рулей, изготовляют из низколегированных сталей типа 20ГСЛ, 15ХСНД и 08ГДНФЛ с применением электрошлаковой сварки без нормализации. Высокая работоспособность подобных соединений подтверждена безукоризненным многолетним опытом их эксплуатации.
Требуемая прочность сварных соединений сравнительно легко достигается путем применения низкоуглеродистых проволок, легированных повышенными количествами марганца (Св-10Г2, Св-08Г2С) либо марганцем, кремнием, никелем, хромом или молибденом в количестве до -1 % в различных сочетаниях (Св-08ГС, Св-10НМА, Св-08ГСМТ, Св-08ХМ и др.). Запас прочности швов, выполненных низколегированными проволоками, обычно небольшой. По этой причине для сварки соединений, подвергающихся многократной термообработке, рекомендуется применять проволоки с повышенным легированием (Св-08Г2С и Св-08ГС взамен Св-10Г2, Св-04Х2МА и 10Х2МА взамен Св-08ХМ, Св-08ГСМТ взамен Св-10НМА и т. д.).
Плавящиеся мундштуки обычно изготовляют из стали СтЗ или М16С, а электродную проволоку -из сталей, содержащих повышенное количество легирующих элементов. Хорошие результаты получаются, например, при сварке сталей типа 08ГДНФЛ или 20 (25) ГСЛ проволокой Св-08ХН2М.
Для сварки термоупрочненных низколегированных высокопрочных сталей рекомендуются электродные проволоки Св-10НМ и Св-08ХН2ГМЮ.
Помимо равнопрочности, к металлу шва могут предъявляться специальные требования, например жаропрочность и жаростойкость. Это учитывают при выборе марки проволоки. Для сварки соединений, работающих в различных агрессивных средах, предпочтительно используют проволоки той же системы легирования, что и основной металл.
При сварке конструкций из низколегированных сталей обычного назначения используют флюс АН-8. В случае сварки конструкций, не подвергаемых последующей перекристаллизационной термообработке, предпочтение следует отдавать низкокремнистому флюсу АН-22 или безокислительным флюсам типа АНФ-6.
Режимы электрошлаковой сварки низколегированных сталей мало отличаются от тех, которые рекомендованы для низкоуглеродистых сталей. Примеры режимов электрошлаковой сварки приведены в табл. 9.17.
В табл. 9.18 приведены рекомендуемые марки проволоки, термообработка и ожидаемые механические свойства для некоторых марок низколегированных сталей.
Для предотвращения кристаллизационных трещин при сварке особо жестких толстостенных конструкций необходимо снижать скорость подачи электродной проволоки в конечных участках шва, а также осуществлять местный подогрев конца шва до 423 - 473 К (150-200° С).
Соединения из низколегированных сталей обладают высокой стойкостью против холодных трещин. Однако при сварке ряда сталей в особенности с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов необходимо учитывать опасность их возникновения в зоне термического влияния (п. 2.4). Для их предотвращения предварительно подогревают начальный участок шва или
участки с повышенной жесткостью, а также ограничивают время между окончанием сварки и термообработкой (кроме изделий из сталей 09Г2С, 10Г2С1, 16ГС). Для сталей типа 12ХМ максимальное время до термообработки кольцевых швов обычно не превышает 72 ч. Особо жесткие конструкции из среднеуглеродистых сталей рекомендуется подвергать отпуску непосредственно после окончания сварки.
Меры предосторожности против образования трещин необходимо усиливать при сварке в зимнее время, когда скорость охлаждения соединения возрастает. В этих случаях приходится еще более ограничивать время до термообработки соединений и предусматривать эту меру, так же как и предварительный подогрев, для менее жестких конструкций и менее легированных сталей. Поскольку зарождению и развитию холодных трещин способствуют дефекты в швах, рекомендуется сразу после окончания сварки их удалять.
Электрошлаковую сварку продольных швов цилиндрических обечаек и заготовок днищ выполняют без предварительного подогрева, а время до проведения термообработки после окончания сварки не устанавливают (за исключением случаев выполнения сварки в зимнее время). Сваривать кольцевые стыки и жесткие узлы из таких сталей, как 12ХМ, 20ГСЛ, 30ГСЛ, 30ХМЛ и др., необходимо с предварительным подогревом начального и конечного участков шва. Температура предварительного подогрева для низкоуглеродистых низколегированных сталей при этом может составлять 423-433 К (150-200° С), для среднеуглеродистых сталей 473-573 К (200-300° С).
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | - относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | - предел упругости, МПа | Jк | - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | - предел текучести условный, МПа | σизг | - предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | - относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | - предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | - относительный сдвиг, % | n | - количество циклов нагружения | |
| s в | - предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | - удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | - относительное сужение, % | E | - модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2 | T | - температура, при которой получены свойства, Град | |
| s T | - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | - твердость по Бринеллю | C | - удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | - твердость по Виккерсу | pn и r | - плотность кг/м 3 | |
| HRCэ | - твердость по Роквеллу, шкала С | а | - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ), 1/°С | |
| HRB | - твердость по Роквеллу, шкала В | σ t Т | - предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | - твердость по Шору | G | - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Сталь 15ХСНД низколегированная конструкционная
Сталь 15ХСНД является хромокремнийникелевой с медью конструкционной сталью перлитного класса. Данная сталь применяется для изготовления следующих изделий [1]:
- сварных и клепанных строительных ферм,
- конструкции мостов и вагонов,
- шпунтованных свай,
- рам сельскохозяйственных машин,
- ограждающих конструкций зданий и сооружений
- осей,
- тяг,
- ходовых валиков,
- болтов и др. детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости при одновременном воздействии истирания с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до 450 °С
Расшифровка
- Цифра 15 указывает приблизительное содержание углерода (C) в сотых долях процента, т.е. в стали 15ХСНД среднее содержание углерода 0,15%.
- Буква Х указывает, что сталь легирована хромом (Cr).
- Буква С указывает, что сталь легирована кремнием (Si).
- Буква Н указывает, что сталь легирована никелем (Ni).
- Буква Д указывает, что сталь легирована медью (Cu).
- Отсутствие цифр за буквенным обозначением указывает на то, что среднее содержание легирующего элемента до 1,5%.
Температура критических точек, °С [2]
Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)
| C, не более | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | V | других элементов |
| не более | |||||||||
| 0,12-0,18 | 0,40-0,70 | 0,40-0,70 | 0,030 | 0,035 | 0,60-0,90 | 0,30-0,60 | 0,20-0,40 | не более 0,12 | — |
- Массовая доля As (мышьяк) в стали не должна превышать 0,08%.
- Допускается массовая доля N в стали, не легированной N, более 0,012%. если массовая доля N не превышает величину азотного эквивалента (Nэкв).
- Допускается микролегирование стали Al, Ti и Nb из расчета получения в стали массовой доли Al не более 0,05%, Ti не более 0.04 %, Nb не более 0,05%.
Химический состав, % (ГОСТ 6713-91)
Механические свойства при испытании на растяжение (ГОСТ 19281-2014)
| Класс прочности | Размеры проката по сечению, мм | Марка стали | Механические свойства, не менее | ||
| Предел текучести σт, Н/мм 2, | Временное сопротивление σв, Н/мм 2, | Относительное удлинение δ5, % | |||
| 325 | До 60,0 включ. Св. 60,0 до 140,0 | 15ХСНД | 325 | 450 | 21 |
| 345 | До 20,2 включ. Св. 20,2 до 140,0 | 345 | 480 | ||
| До 32,0 включ. Св. 32,0 до 50,0 | 490 | ||||
Механические свойства (ГОСТ 6713-91)
Механические свойства
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5(δ4), % |
| не менее | |||||
| ГОСТ 19281-89 | Сортовой и фасонный прокат | От 5 до 10 | 345 | 490 | 21 |
| От 10 до 32 вкл. | 325 | 470 | 21 | ||
| Лист и полоса в состоянии поставки (образцы поперечные) | До 32 вкл. | 345 | 490 | 21 | |
| ГОСТ 17066-94 | Лист горячекатаный | От 2 до 3,9 вкл. | — | 490 | (17) |
Ударная вязкость КСU (ГОСТ 19281-89)
| Состояние поставки | Сечение, мм | КСU, Дж/см 2 при температуре, °С | |
| -40 | 70 | ||
| КСV | |||
| Сортовой прокат | От 5 до 10 | 39 | 34 |
| От 10 до 20 вкл. | 29 | 29 | |
| Св. 20 до 32 вкл. | 29 | — | |
| КСU | |||
| Лист и полоса (образцы поперечные) | От 5 до 10 | 39 | 29 |
| От 10 до 32 вкл. | 29 | 29 | |
Механические свойства при повышенных температурах [1]
| tисп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % |
| 20 | 370 | 620 | 20 |
| 200 | 370 | 590 | 610 |
| 300 | 360 | 610 | 11 |
| 400 | 375 | 590 | 14 |
| 500 | 300 | 365 | 17 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Лист нормализованный.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска [1]
| tотп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ10, % | ψ, % | КСU, Дж/см 2 | Твердость HB |
| 200 | 1220 | 1450 | 10 | 56 | 78 | 425 |
| 300 | 1160 | 1370 | 10 | 57 | — | 410 |
| 400 | 1080 | 1170 | 11 | 58 | 78 | 360 |
| 500 | 840 | 930 | 15 | 62 | 118 | 275 |
| 600 | 640 | 740 | 20 | 68 | 176 | 220 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка c 900°С в воде.
Предел выносливости (n=10 7 )
| Состояние поставки | σ-1, МПа | τ-1, МПа |
| Образцы без надреза [2], σв=490-560 МПа [1] | 304 | 157 |
Технологические свойства [2]
| Свариваемость | Сваривается без ограничений. Способ сварки — РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС. |
| Склонность к отпускной хрупкости | Малосклонна. |
| Флокеночувствительность | Не чувствительна. |
Характеристики свариваемости стали 15ХСНД и технологические требования к ней [1]
| Структурный класс | Марки отечественных материалов | Характеристика свариваемости |
| Перлитный | 15ХСНД | Хорошо сваривающаяся |
Электроды для сварки стали 15ХСНД [1]
| Типы электродов по ГОСТ 9467 или наплавленного металла | Минимальная температура стенки сосуда |
| Э50А | Не ниже минус 40 °C |
Сварочные материалы для электрошлаковой сварки стали 15ХСНД [1]
| Марка свариваемой стали | Марка проволоки по ГОСТ 2246 | Марка флюса по ГОСТ 9087 и др. | Условия применения сварных соединений |
| 15ХСНД | Св-08ГСМТ | АН-8 | После нормализации и высокого отпуска при температуре допускаемой для свариваемой стали |
ПРИМЕЧАНИЕ:При выполнении электрошлаковой сварки допускается применение пластинчатых электродов и других технологических приемов по документации, согласованной со специализированной научно-исследовательской организацией.
Сталь 15ХСНД – расшифровка, химический состав, преимущества, сравнительные характеристики
Сталь 15ХСНД по праву считается одной из самых востребованных в мире марок стали. Это конструкционная низколегированная хромокремненикелевая сталь, предназначенная для сварных и сборных конструкций с повышенными требованиями к прочности, износоустойчивости, антикоррозионным свойствам и температурному диапазону применения. Эта марка сложнее в производстве и дороже некоторых аналогов, но ее использование приводит к существенной экономии материала, что с лихвой окупает ее более высокую стоимость. Сталь 15ХСНД не является нержавеющей, т.к. содержание легирующих добавок в ее составе значительно ниже, чем у нержавеек. Тем не менее, она значительно превосходит углеродистые стали по устойчивости к коррозии и разрушительному влиянию кислотных сред. Эту сталь можно использовать без защитного покрытия при нормальных условиях эксплуатации.
Расшифровка марки
Обозначения марки указывают на химический состав стали. Каждый элемент, влияющий на свойства и характеристики металла в значительной степени, попадает в маркировку. Примеси, содержащиеся в сплаве в малых концентрациях, в маркировке не указываются.
- 15 – цифра указывает на содержание углерода в сотых долях (0,15%). Стали с высоким содержанием углерода самые прочные и твердые, но уступают в показателях пластичности и вязкости. Если углерода в сплаве мало, такой сплав считается «мягким» - он подходит для эксплуатации при высоких динамических (ударных) нагрузках, но отстает по твердости. Варьирование показателя содержания углерода позволяет подобрать сталь по задаче, в зависимости от назначения изделия.
- Х – хром (до 0.9%). Хромистые стали хорошо сопротивляются коррозии, при содержании хрома около 18% становятся нержавеющими. Хром делает сталь еще тверже, практически не влияя на пластичность. Высоколегированные стали, как правило, плохо поддаются обработке, отличаются ограниченной свариваемостью и сложной резкой.
- С – кремний (до 0,7%). Кремний используется в производстве сталей как раскислитель – добавка, препятствующая газообразованию при затвердевании сплава. Он защищает металл от кислотного воздействия и связывает серу, чем повышает качество сплава.
- Н – никель (до 0,6%). Благодаря никелю сталь лучше прокаливается, лучше сопротивляется коррозии, становится прочнее и пластичнее. Это дорогая легирующая добавка, для удешевления стоимости сплава чаще используют хром.
- Д – медь (до 0,4%). Добавляется в строительную сталь, повышает прочность и антикоррозионную устойчивость материала.
Помимо перечисленных, в стали 15ХСНД содержатся также марганец, фосфор, сера, ванадий и другие элементы в незначительных количествах. Содержание вредных примесей – серы и фосфора – согласно ГОСТ 5058—65 не должно превышать 0,04% для каждого элемента.
Характеристики и применение
Основное назначение стали 15ХСНД – сварные металлоконструкции и их элементы. Из стали 15ХСНД производятся детали повышенной прочности для эксплуатации в условиях коррозионного риска, сверхнизких (до -70С) или сверхвысоких (до +450С) температур. Сплав успешно применяется в мостостроении, машиностроении, строительстве, вагоностроении, металлообрабатывающей промышленности и других отраслях. Благодаря свойствам стали 15ХСНД, применение металлопроката приводит к экономии материала до 20% по сравнению с листовой сталью других марок. Ее использование в сборных конструкциях, в масштабных инженерных проектах значительно снижает итоговую стоимость постройки. Тонкий и толстый лист стали 15ХСНД наиболее востребован на рынке. Сплав ценится за сопротивляемость ударным нагрузкам, легкость в обработке, отсутствие склонности к образованию трещин и сравнительную доступность.
Сталь 15ХСНД нечувствительна к флокенам, мало склонна к отпускной хрупкости, не ограничена по свариваемости. Сварка осуществляется следующими способами: АДС (флюс и газовая защита), ЭШС, РДС.
Обработка стали 15ХСНД
Сталь 15ХСНД хорошо обрабатывается всеми способами, это один из главных плюсов материала, обеспечивающий ему неизменную широкую популярность во всем мире. Ковка начинается при температуре 1180С, заканчивается при 840С. Резка осуществляется после процедур нормализации и отпуска, с помощью станочного оборудования, желательно – плазменных станков для максимальной точности. Из стали 15ХСНД изготавливают холоднокатаные тонкие листы, допускается гибка и холодная штамповка. Металл сваривается без ограничений, термообработка не требуется ни до, ни после сварочных работ. Сталь можно закаливать при температуре 900С в воде, после чего подвергать отпуску.
Заменители отечественного и иностранного производства
Сталь 15ХСНД популярна на рынке и имеет много аналогов, как в России, так и за рубежом. При необходимости замены, выбирается сталь, точно или приблизительно соответствующая исходной по эксплуатационным характеристикам. В России есть, по меньшей мере, пять марок, подходящих на роль заменителя для сплава 15ХСНД. Подробную информацию о точных и приблизительных аналогах смотрите в таблицах ниже.
Сталь 15X5M конструкционная теплоустойчивая
Цифра 15 перед буквенным обозначением указывает максимальную массовую долю углерода в сотых долях процента, т.е. углерода в стали 15Х5М максимально 0,15%.
Буква Х указывает на то, что в стали содержится хром, а цифра 5 следующая за ней указывает, что среднее содержание хрома в стали около 5%.
Буква М указывает на то, что в стали содержится молибден. Отсутствие цифр за буквой М означает, что молибдена в стали содержится в малом количестве.
Иностранные аналоги
ВАЖНО. Возможность замены определяется в каждом конкретном случае после оценки и сравнения свойств сталей
| Германия DIN | США (AISI, ASTM) | Япония |
| 12CrMo195 (1.7362) | 501, A182(F5), ASTM SA-387 Gr5, ASTM SA-335 GrP5, ASTM SA-182 CrF5, ASTM SA-336 CrF5 | SCMV6 JISG4109, STPA25 JISG3458, SFVAF5B J1SG3203 |
Заменители
Для изготовления труб взамен молибденосодержащей стали 15Х5М могут быть рекомендованы стали марок 15Х5, 15Х5ВФ и 12Х8ВФ.
Механические свойства этих сталей в горячекатаных изделиях (листовой и сортовой прокат, трубы и поковки) весьма близки к свойствам стали 15Х5М, поэтому практически в расчетах их можно принимать одинаковыми.
Однако сталь марки 15Х5 может быть рекомендована взамен стали 15Х5М в средах, содержащих серу только до температуры 425°С, а сталь 15Х5ВФ — в средах, содержащих серу до температуры 500°С. При температурах выше указанных пределов стали 15Х5 и 15Х5ВФ имеют несколько худшие показатели прочности чем сталь 15Х5М.
В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности сталь 15Х5 и 15Х5ВФ применяется для горячих трубопроводов, змеевиков печей стабилизации, трубок теплообменников и т. д.
Стали 12Х8ВФ по жаропрочности при 550 и 600°С не уступает стали 15Х5М, а по коррозионной стойкости в содержащих серу средах процессов первичной перегонки и крекинга превосходит эту сталь в 2—3 раза.
Сталь 12Х8ВФ рекомендована — для изготовления труб, применяющихся на нефтезаводах в качестве печных и коммуникационных труб, работающих при температуре до 575°С в условиях агрессивных сред, содержащих серу.
Назначение, характеристики и применение
Сталь марки 15Х5М применяется для изготовления деталей, от которых требуется сопротивляемость окислению при температуре до 600-650°С и получила наибольшее распространение в нефтепереработке и нефтехимии. Эта сталь используется главным образом в виде труб и поковок для изготовления фланцев, фитингов и других изделий, применяемых в процессах прямой перегонки и крекинга, перерабатывающих сернистые нефти и нефтепродукты при температурах до 550°С
По данным лабораторных исследований сталь 15Х5М в сернистой среде обладает в 4-10 раз более высокой коррозионной стойкостью по сравнению с углеродистой сталью. Ее сопротивление окислению при 540°С в 3 раза превышает сопротивление углеродистой стали.
Листовая сталь марки 15Х5М используется для изготовления штампосварных угольников, заглушек, переходов и других деталей горячих коммуникаций.
Характерная особенность стали 15Х5М — способность при охлаждении на воздухе после горячей обработки или сварки закаливаться, приобретая высокую твердость (HB 400-420). После отжига сталь становится мягкой (HB 130-100). В аппаратуре эту сталь чаще применяют в отожженном состоянии.
Повышенные пластические свойства отожженной стали 15Х5М позволяют с успехом производить развальцовку при монтаже труб в печных двойниках и трубных решетках теплообменников.
Сталь 15Х5М относится к термически упрочняемым сталям.
Химический состав, % (ГОСТ 20072-74)
| C | Si | Mn | Сr | Mo | Ni | S | Р | Cu | W | V | Ti |
| не более | не более | ||||||||||
| 0,15 | 0,5 | 0,5 | 4,5-6,0 | 0,45-0,60 | 0,6 | 0,025 | 0,030 | 0,20 | 0,3 | 0,05 | 0,03 |
Термообработка
Обычно отжиг стали 15Х5М производится при 850-860°С с последующим медленным охлаждением, со скоростью не более 25°С в час до температуры 650°С, далее на спокойном воздухе или в печи.
Нормализация при 1000°С с последующим высоким отпуском при 700°С c охлаждением на воздухе, значительно повышает прочность стали 15Х5М, что позволяет существенно уменьшить толщину стенок труб. Термически обработанная сталь 15Х5М применяется в реактивных блоках установок каталитического риформинга для изготовления змеевиков трубчатых печей, горячих трубопроводов, штуцеров, фитингов, фланцев и ответственных элементов аппаратуры, эксплуатируемых при температурах до 575°С, а при кратковременном воздействии — до 600°С.
Температура критических точек, °С
Твердость горячекатаной и кованой отожженной, отпущенной или нормализованной с высоким отпуском стали (ГОСТ ГОСТ 20072-74)
| Марки стали | Диаметр отпечатка, мм, не менее | Число твердости HB, не более | |
| Новое обозначение | Старое обозначение | ||
| 15Х5М | Х5М | 4,1 | 217 |
Механические свойства (ГОСТ 20072-74)
- Нормы механических свойств относятся к образцам, отобранным от прутков диаметром или толщиной до 90 мм включ. При испытании прутков диаметром или толщиной свыше 90 до 150 мм допускается понижение относительного удлинения на 2 абс. %, относительного сужения на 5 абс. %, и ударной вязкости на 10 отн. % по сравнению с нормами, указанными в таблице. Для прутков диаметром или толщиной 151 мм и выше допускается понижение относительного удлинения на 3 абс. %. относительного сужения на 10 абс. % и ударной вязкости на 15 отн. %. Нормы механических свойств прутков диаметром или толщиной свыше 90 мм, перекатанных или перекованных на круг или квадрат размером 90 мм. должны соответствовать требованиям таблице.
- Ударная вязкость определяется по требованию потребителя.
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | Предел текучести σ0,2, МПа | Предел прочности σв, МПа | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % | КСU, Дж/см 2 | Твердость HB, не более |
| не менее | ||||||||
| ГОСТ 20072-74 | Пруток. Отжиг при 840-860°С, охл. с печью | 90 | 215 | 390 | 22 | 50 | 118 | — |
| ГОСТ 7350-77 | Лист горячекатанный или холоднокатанный. Отжиг при 840-870°С, охл. на воздухе | 25 | 236 | 470 | 18 | — | — | — |
| ГОСТ 550-75 | Труба горячедеформированная, термообработанная | 2-25 | 216 | 392 | 22 | 50 | 118 | 170 |
| Труба холодно- и теплодеформированная, термообработанная | 2-25 | 216 | 392 | 22 | — | — | 170 | |
| Труба горячедеформированная, термообработанная. Нормализация+отпуск | 2-25 | 588 | 16 | 65 | 98 | 235 | ||
Механические свойства при повышенных температурах
| tисп, °С | Предел текучести σ0,2, МПа | Предел прочности σв, МПа | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % |
| Поковка диаметром 280 мм. Нормализация при 1000°С, охл. на воздухе; отпуск при 700°С,охл. на воздухе | ||||
| 20 | 660 | 800 | 16 | 50 |
| 200 | 580 | 680 | 15 | 68 |
| 300 | 550 | 670 | 15 | 65 |
| 400 | 530 | 630 | 14 | 64 |
| 450 | 520 | 620 | 16 | 70 |
| 500 | 465 | 550 | 19 | 75 |
| 550 | 390 | 500 | 22 | 82 |
| 600 | 300 | 415 | 22 | 84 |
| Образцы из труб толщиной 10-12 мм. Нормализация, отпуск | ||||
| 20 | 485 | 640 | 18 | 78 |
| 400 | 430 | 510 | 12 | 75 |
| 450 | 385 | 480 | 15 | 76 |
| 500 | 350 | 430 | 18 | 82 |
| 600 | 170 | 310 | 21 | 91 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
ПРИМЕЧАНИЕ. Образцы.Закалка с 900 °С , охл. на воздухе
Механические свойства при испытании на длительную прочность (ГОСТ 20072-74)
| Предел ползучести, МПа | Скорость ползучести, %/ч | Температура, °С | Предел длительной прочности, МПа | Длительность, ч | Температура, °С |
| 103 | 1/10000 | 480 | 177 | 10000 | 480 |
| 64 | 1/10000 | 640 | 98 | 10000 | 540 |
| 69 | 1/100000 | 480 | 147 | 100000 | 480 |
| 39 | 1/100000 | 540 | 74 | 100000 | 540 |
Ударная вязкость KCU
| Термообработка | КСU, Дж/см 2 при температуре, °С | |||
| +20 | -25 (-20) | -40 | -60 | |
| Отжиг при 860°С, с печью | 245 | 222 | 136 | — |
| Нормализация при 1000°С; отпуск при 700°С | 281 | 306 | 288 | — |
| Закалка с 900°С; охл.на воздухе, отпуск при 600°С | — | (284) | — | 216 |
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1200, конца 800. Сечения до 800 мм подвергаются отжигу с перекристаллизацией и одному переохлаждению.
Свариваемость-трудносвариваемые. Способ сварки-РДС. Необходимы подогрев и последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием-Kv тв.спл. = 2,7 и Kv б.ст. = 2,0 в горячекатанном состоянии при HB 170-225 и σв = 390 МПа.
Склонность к отпускной хрупкости-не склонна 82.
Коррозионная стойкость
| Среда | Температура, °С | Длительность испытания, ч | Глубина, мм/год |
| Вода дистиллированная | 300 | 50 | 0,033 |
| 500 | 0,190 | ||
| 600 | 0,784 |
Сварка стали 15Х5М
Сварка стали 15Х5М, как между собой, так и в сочетании со сталями ферритного, мартенсито-ферритного, а также с другими сталями перлитного класса, должна производиться с подогревом и без перерыва в работе.
При вынужденных перерывах следует обеспечить медленное и равномерное охлаждение металла за счет изоляции его асбестом, теплоизоляционными матами из керамического волокна и другими термоизоляционными материалами. Сталь марки 15Х5М подвергнуть «термическому отдыху» при температуре 300-350°С с выдержкой 2-3 ч (400-450°С с выдержкой 1,5 ч).
Перед возобновлением сварки стык необходимо тщательно очистить от грязи, шлака, окалины и подогреть.
Ручная дуговая сварка соединений труб из стали марки 15Х5М
- Рекомендации по сварке стали 15Х5М даны применительно к изготовлению печных змеевиков, являющихся основным видом продукции из этой стали. Допускается использование рекомендаций при сварке других изделий.
- Подготовку кромок труб под сварку необходимо выполнять согласно ГОСТ 16037 механическим способом.
Подготовка кромок труб под сварку термическим способом резки допускается лишь в исключительных случаях в процессе монтажа трубопровода при отсутствии возможности механической обработки кромок обычными средствами.
При этом должен быть обеспечен подогрев перед резкой в соответствии с указаниями технологической инструкции. - Собранные под сварку детали и узлы прихватывают теми же электродами, которыми производится сварка.
- Сварку змеевиков печей и трубопроводов из стали 15Х5М следует производить электродами марки ЦЛ-17 типа Э-10Х5МФ по ГОСТ 9467.
- Прихватку и сварку выполняют с предварительным и сопутствующим подогревом свариваемых частей до температуры 350-400°С при любой толщине.
Сварку следует производить непосредственно после прихватки, не допуская охлаждения свариваемых стыков ниже 300°С. - Сварку следует выполнять на постоянном токе при обратной полярности (плюс на электроде) короткой дугой.
- Количество слоев в шве в зависимости от толщины стенки приведено в таблице ниже.
Количество слоев в зависимости от свариваемой толщины при ручной дуговой сварке труб из стали марки 15Х5М
Читайте также: