Технология сварки стали 17г1с

Обновлено: 14.05.2024

Сталь 17Г1С — конструкционная низколегированная для сварных конструкций

Вид поставки

Лист — ГОСТ 5520-79, ГОСТ 19281-2014, ТУ 14-1-5241-93.
Полоса — ГОСТ 19281-2014.
Гнутые профили — ГОСТ 19281-2014.

Назначение

Днища, фланцы, корпуса аппаратов и другие сварные детали, работающие под давлением при температуре до 350 °C в котлах и трубопроводах и при температурах от -40 °C до +475 °C. Электросварные трубы трубопроводов пара и горячей воды с температурой 425 °C (прямошовные) и 350 °C (спиральношовные) и под давлением до 2,5 Н/мм 2 .

Расшифровка стали 17Г1С

Двузначное число 17 обозначает примерное содержание углерода в стали, деленное на сто, т.е. содержание углерода в стали приблизительно 0,17%.

Бука Г означает, что в стали содержится марганец в количестве около 1%.

Буква С означает, что в стали содержится кремний.

Если сталь обозначается как 17Г1С-У, то буква У в конце означает «Улучшенная»

Заменители и иностранные аналоги

Химический состав стали 17Г1С, % (ГОСТ 19281-2014)

C, углерод	Mn, марганец	Si, кремний	P, фосфор	S, сера	Cr, хром	Ni, никель	Cu, медь	As, мышьяк	V, ванадий	N, азот
C, углерод	Mn, марганец	Si, кремний	не более
0,15-0,20	1,15-1,6	0,4-0,6	0,3	0,035	0,30	0,30	0,30	0,08	0.12	0,008

Механические свойства

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅(δ₄), %	KCU, Дж/см 2
ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	не менее
ГОСТ 19281-2014	Лист и полоса (образцы поперечные)	До 10	335	510	23	—
ГОСТ 19281-2014	Лист и полоса (образцы поперечные)	Св. 10 до 20 вкл.	345	510	23	—
ГОСТ 5520-79	Лист категорий 2-6, 10-12, 16, 18 горячекатанный (образцы поперечные)	4-20	295	510-630	22	49

Предел текучести σ_0,2 (ГОСТ 5520-79)

Ударная вязкость KCU

Состояние поставки	KCU, Дж/см 2 , при температуре, °C
Состояние поставки	+20	-20	-40	-60
Труба горячекатанная, σ_0,2 = 320 МПа, σ_в = 530 МПа	73	52	48	37
Труба. Закалка + высокий отпуск, σ_0,2 = 475 МПа, σ_в = 670 МПа	78	71	64	53

Технологические свойства (ГОСТ 19281-2014)

Свариваемость — сваривается без ограничений

Марка стали 17Г1С: характеристики и применение

Физические характеристики стали 17Г1С допускают применение для эксплуатации при высоких давлениях в диапазоне температур от -40˚C до +475˚C. Марка относится к низколегированным конструкционным сплавам без ограничений по свариваемости. К выпускаемым из этого материала видам проката относятся трубы ГОСТ 8732-78, лист ГОСТ 19903-74 и 19282-73, полоса ГОСТ 82-70, уголок, швеллер, круг и некоторые другие.

Область применения

Сталь применяется для монтажа трубопроводов, транспортирующих среду с предельным давление до 75 кг/см2, нагреваемых элементов металлоконструкций, несущих и опорных узлов. Низколегированную сталь этой марки применяют для нанесения плакирующего слоя при изготовлении многослойных стальных листов устойчивых к коррозионному воздействию. Из нее изготавливают:

электросварные и бесшовные трубы;
водогрейные и паровые котлы;
нефте и газопроводы;
теплообменные аппараты;
отводы, переходы, фланцы и другие фасонные детали трубопроводов;
различные виды стального гнутого проката;
детали вагонов, автомобилей и специальной техники.

Изделия из 17Г1С широко применяют в строительстве, как устойчивые к механическим нагрузкам и легко свариваемые материалы. Толщина отдельных видов фасонного проката может достигать 60 мм.

Важной характеристикой, которой обладает эта марка стали, является хладостойкость, позволяющая применение стальных труб для монтажа охлаждающих систем и изготавливать металлоконструкции для эксплуатации в условиях низких температур.

Высокая пластичность материала и простые технологии сварки делают листовую сталь 17Г1С незаменимой для изготовления электросварных труб с продольным и спиралевидным швом. При этом могут применяться любые сварочные технологии, не требующие предварительной термической обработки металла.

Ударная вязкость, которой обладает сталь марки 17Г1С, зависит от эксплуатационной температуры, точного химического состава и вида термической обработки которой подвергался металл. Поэтому при использовании металлоконструкций из сплава следует всегда учитывать условия технической эксплуатации готовых изделий.

Химический состав и маркировка

Состав химических элементов в сплаве определяется по ГОСТ 19282-73. Расшифровка маркировки стали 17Г1С обозначает среднее содержание углерода — 0,17%, магранца 1,1-1,5% и кремния менее 1,0%.

Кроме этого в химическом составе присутствуют:

силициум,
никель,
медь,
сера,
фосфор
и незначительное количество других веществ.

Содержание железа может достигать 96%. В том случае, если маркировка стали заканчивается буквой «У» -17Г1С-У, то сталь отличается повышенной прочностью и расшифровывается, как усиленная.

Государственный стандарт допускает модифицирование сплава путем добавления 0,03% кальция и 0,05% редкоземельных элементов. Для увеличения прочности возможно внесение в состав сплава 0,03% титана и не более 0,05% алюминия.

Стоимость

Цена на сталь определяется видом металлопроката, который из нее изготовлен. Кроме этого учитывается удаленность региона и расходы на доставку материалов. Отгрузка проката производится на вес и средняя стоимость листовых изделий в центральных регионах составляет 52000-56000 руб/тн. При больших оптовых заказах можно оговорить вопрос предоставления скидок на покупаемую сталь.

Трубы, уголок, круг, швеллер и другие готовые изделия стоят дороже листового металла. Самые дорогие изделия из 17Г1С это готовые фланцы, отводы, переходы и другие фасонные элементы трубопроводов.

Аналоги стали 17Г1С

Среди марок, производимых за рубежом и аналогичным по характеристикам сплаву 17Г1С, следует назвать:

Германия, Франция, Англия S355 и P355;
Швеция 2132-2134;
Австрия St52F;
Япония SM490 и SM520;
Китай 16MN и HP345;
Южная Корея STKM16;
Польша 16G и 18G.

Маркировка по стандартам Евросоюза определяет подобные материалы, как Fe52, S235 и S355. При покупке стали зарубежных аналогов следует учитывать более высокую стоимость материалов, связанную с таможенными сборами и транспортировкой. Кроме того приведенные выше марки только аналогичны 17Г1С и не имеют абсолютно точного соответствия по химическому составу.

Применяемые технологии обработки

Благодаря своей пластичности сталь устойчива к возможному образованию трещин, хорошо сваривается и может эксплуатироваться в условиях перегрева. Низкое содержание углерода позволяет применение различных сварочных технологий с использованием предварительного подогрева деталей или без него, с возможностью последующей обработки при высоких температурах. Сталь большой толщины сваривается путем применения многослойной сварки.

Для механической обработки стали при изготовлении изделий используется следующее производственное оборудование:

токарные и фрезерные станки;
пескоструйная зачистка и обработка дробью;
сверловка и поперечное разрезание;
правка и гибка.

При производстве изделий и заготовок на станках прочность и пластичность сталей не меняется.

В результате термической нагрева и охлаждения стали 17Г1Спроизводят закалку, отпуск и отжиг. Нагрев металла не требует наличие сложного прокатного оборудования и не продолжительно по времени. Наиболее часто детали и узлы из этого сплава подвергаются термическому воздействию для использования их в ответственных несущих и опорных конструкциях.

Закалка повышает прочность металла и улучшает эксплуатационные характеристики стали. Термический отпуск позволяет снять внутренние напряжения и увеличить срок службы готовых изделий. Отжиг стали придает материалу более равномерную кристаллическую структуру и может использоваться для уменьшения пластичности. С помощью различных видов термической обработки можно изменять физико-технические свойства стального проката и расширить область возможного применения материалов.

Сталь 17Г1С конструкционная низколегированная

Этот материал используют для создания простых и сложных сварных структур, которые будут эксплуатироваться в экстремальных условиях. Готовое изделие способно выдержать сильный натиск и температуру от -40 °С до +475 °С, и оно распространено в производстве паровых труб и отводов для горячей воды. Сталь 17Г1С относится к конструкционному низколегированному классу, не обладает ограничениями для сварки, а реализация осуществляется в виде листового или полосного металлопроката. Следует отметить, что сплав применяют на сложных предприятиях: строительство теплосетей и нефтепроводов, создание магистралей с высоким давлением и на атомных электростанциях.

Название проката имеет свой смысл, который может рассказать про его главный состав. В некоторых случаях сталь носит название 17Г1С-У, расшифровка которого выглядит следующим таким образом:

сначала идёт цифра «17», всегда указывающая на наличие углерода в сотых долях;
символы «Г1» — присутствие марганца более 1%;
знак «С» — значит сталь имеет в химическом составе кремний;
буква «У» — указывает на улучшенные особые признаки.

Узнав название любой стали можно легко определить её некоторые свойства и особенности.

Общая характеристика материала

Любое изделие обладает механическими и физическими свойствами, которые выявляют в ходе различных испытаний. Знание этих показателей является необходимым условием, без которого невозможно правильно использовать продукцию.

Характеристики стали 17Г1С представлены таким образом:

предел кратковременной прочности – 490-510 МПа;
максимальная текучесть – 343-355 МПа;
удлинение при разрыве – 20-23%;
ударная вязкость – 390-440 кДж/м 2 .

Эти показатели были получены при Т=20 °С, и относятся к листовому и трубному металлопрокату.

Для металлургических предприятий важно выпускать качественную продукцию, соответствующую вышеперечисленным приметам. Чтобы правильно регулировать этот процесс, созданные объекты проверяют на соответствие государственным стандартам. Сама сталь 17Г1С относится к ГОСТ 19282-73, 19903-74, 5520-79 и 82-70.

В этих подпунктах указаны все индексы изделия, а также химический состав стали, который, в данном случае, выглядит так:

«С» (углерод) – 0,15-0,2%. Вещество добавляют для увеличения плотности заготовки.
«Si» (кремний) – 0,4-0,6%. Предназначен для закалки.
«Mn» (марганец) – 1,15-1,6%. Удаляет лишний кислород.
«Ni» (никель), «Cu» (медь), «Cr» (хром) – не более 0,3%. Элементы защищают плоскость от коррозии, и защищают её от образования трещин во время нагрузок.
«S» (сера) – 0,04%. Улучшает свойства будущей обработки.
«P» (фосфор) – 0,035%. Увеличивает прочность предмета.
«N» (азот) – 0,008%. Устраняет склонность сплава к старению и увеличивает его твёрдость.
«As» (мышьяк) – не более 0,08%. Даёт незначительную устойчивость к ржавчине, и такое его количество не делает сталь вредной.
«Fe» (железо) – 96%. Основная составляющая, без которой невозможно создать никакую железную деталь.

Вышеперечисленные компоненты должны строго соответствовать заявленным. Любое, даже незначительное, отклонение может пагубно повлиять на заготовку, что полностью исключает её дальнейшую продажу.

Использование стали 17Г1С

Выносливость готового проката позволяет применять его в самых разных областях. Однако главное направление – это изготовление промышленных деталей, к которым относятся отводы, фланцы, разветвители и другие элементы трубопроводов и магистралей.

Поскольку основная масса этих предметов находится под землёй, на их поверхность оказывается сильное давление и перепады температуры. Поэтому важно выбрать предмет, способный без проблем переносить эти факторы на протяжении многих десятков лет. При необходимости можно выбрать любой зарубежный аналог модели 17Г1С: Fe510D1 (Германия), SM490A (Япония), 350W (Канада), Fe52CFN (Евросоюз), 16Mn (Китай) и многие другие. Альтернативные варианты практически идентичны по характеристикам, и не имеют ограничений для сварных конструкций.

Отвод трубопровода из стали 17Г1С

Данную марку можно обрабатывать как на механических станках, так и при помощи температурных печей. Благодаря этим действиям получается улучшить некоторые данные и подготовить материал для дальнейшего использования. В ходе станочного воздействия используется резка, сверловка, правки и прочее. Этими влияниями элементу придают необходимую форму.

Обработка стали марки 17Г1С

В ходе термической обработки применимы закалка, отпуск и отжиг. Температурным воздействием можно добиться нетипичных функций, увеличить твёрдость или создать равномерную структуру. Также этой процедурой можно сделать модель Ст 17Г1С, обладающей повышенной коррозийной стойкостью.

Состав химических элементов в сплаве определяется по ГОСТ 19282-73. Расшифровка маркировки стали 17Г1С обозначает среднее содержание углерода - 0,17%, магранца 1,1-1,5% и кремния менее 1,0%.

Из чего состоит сталь 17Г1С и как ее обрабатывают?

Сталь 17Г1С берется для производства различных сварных конструкций, которые эксплуатируются в трудных условиях. Она сохраняет все свои качества при различных температурах, при большом давлении. Сегодня мы поговорим о составе, основных характеристиках такого металла.

Состав и расшифровка

Сталь марки 17Г1С включает в свой химический состав следующие элементы.

Никель. Он позволяет защищать поверхность стали от образования коррозии.

Фосфор. Увеличивает прочность материала.

Сера. Компонент улучшает свойства будущей обработки.

Железо. Оно является основной частью такой стали.

Углерод. Этот компонент позволяет повышать плотность металла.

Марганец. Элемент помогает выводить лишний кислород.

Кремний. Нужен для закалки металла.

При этом содержание железа часто составляет 96%. Иногда в металле имеются и иные компоненты, но в незначительном количестве. Возможны и модифицированные составы, в них также включают кальций, титан.

Маркировка указывает, что среднее содержание углерода равно 0,17%, марганца – 1,1-1,5%, кремния – около 1%.

Характеристики и свойства

Основные свойства, характеристики материала можно найти в ГОСТах. Данная сталь является конструкционной и низколегированной. Она отличается хорошей свариваемостью, высоким качеством швов. Предел прочности 490-510 МПа. Максимальный показатель текучести достигает 343-355 МПа.

Материал обладает повышенным пределом прочности, особой твердостью. Класс прочности К52, К60. Ударная вязкость этого металла равна 440 кДж/м2. Температурный режим плавления равен 1250 градусам.

Модуль упругости данной стали составляет 200000 МПа, ее плотность достигает 7850 кг/м3. Удлинение на разрыв равно 20-23% (при температуре не более 20 градусов). Коэффициент линейного расширения может значительно варьироваться в зависимости от температуры.

Сталь 17Г1С хорошо поддается различным обработкам. Она не склонна к отпускной хрупкости. Кроме того, металл флокенонечувствителен.

Аналоги

Существует большое количество различных аналогичных марок стали:

китайская сталь 16MN, HP345;

сталь японского производства SM490, SM520;

южнокорейский металл STKM16;

польский металл 16G, 18G;

австрийская сталь St52F;

В составе таких замен могут использоваться иные компоненты, может значительно отличаться и концентрация отдельных элементов.

Применение

Марка 17Г1С чаще всего используется при производстве трубопроводов, которые работают под большим давлением. А также ее берут при изготовлении различных элементов, которые эксплуатируются в условиях высоких температур, разных несущих конструкций.

Нередко металл подвергается плакированию – такая процедура позволяет сделать его многослойным, полученная оболочка будет надежно защищать материал от образования коррозии. Такая сталь предназначается для изготовления теплообменников, нефтепроводов, газопроводов, теплосетей, гнутого проката, отдельных деталей для легковых автомобилей, вагонов.

За счет пластических качеств и простоты формирования швов получаются качественные и надежные электросварные конструкции, соединение у них может быть как спиралевидным, так и продольным. Кроме того, сталь марки 17Г1С широко применяется в области строительства, потому что различные опоры из нее могут выдерживать максимальные механические нагрузки, при этом они будут обладать небольшой массой.

Хладостойкость данного металла позволяет делать из него различные системы охлаждения, детали, которые эксплуатируются при пониженных температурах. Материал можно применять при изготовлении прочных сосудов, рассчитанных на большое давление.

Из такого материала нередко делают профили и листы. Они чаще всего берутся для производства сварных металлоконструкций разного назначения.

Обработка

Относительно малое содержание углерода в данном металле дает возможность применять различные сварные технологии. Причем они могут использовать как с предварительным разогревом, так и без него.

Заготовки со значительной толщиной обрабатываются посредством многослойной сварки. Чтобы провести механическую обработку, чаще всего используется специальное оборудование, в том числе фрезерные установки, токарные аппараты, сверловка, пескоструйный агрегат.

В процессе таких обработок на специальном оборудовании прочность и пластичность металла не будут изменяться. При помощи нагрева и последующего резкого охлаждения проводится закаливание, отпуск, отжиг.

Предварительный нагрев такой стали не потребует слишком много времени. Закалка заготовок позволит значительно повысить прочность, твердость материала. Отпуск устранит напряжение внутри, увеличит эксплуатационный срок металлических изделий.

Термический отжиг придаст изделиям максимально равномерный кристаллический состав, иногда эта процедура проводится для уменьшения пластичности.

Разные типы термообработок позволяют менять основные технические, физические характеристики стали, расширять сферы ее применения.

Сталь данной марки отлично поддается сварке. Причем она может проходить без подогрева. Кроме того, после такой процедуры не нужно будет дополнительно нагревать металлические заготовки. Электродами для выполнения работ могут стать Э42А, Э50А.

Иногда заготовки перед сваркой все же нагревают до температуры в 120 градусов. Далее разделку кромок выполняют при толщине материала не более 5 миллиметров. Но даже без этого можно будет качественно варить изделия с толщиной до 40 миллиметров.

Иногда применяется полуавтоматическая сварка. Ее выполняют при токе в 200-230 ампер, давление при этом должно достигать 2-2,2 атмосферы. Сразу после этого проводится охлаждение при обычных условиях, что обеспечивает максимальную надежность соединения.

Чтобы избежать появления закалочной структуры, нужно выполнять отпуск при температурном режиме в 600-650 градусов. Затем заготовки отправляют в специальное печное оборудование, там они остывают. Медленное и равномерное остывание позволяет избежать коробления. Если сечение изделия составляет менее 36 мм, то тогда отпуск можно и не производить.

Термообработка заготовок может выполняться как в специальных печах, так и на механических станках. В процессе станочной обработки применяются резка, правка и прочие операции. Все это позволяет придавать металлу необходимую форму.

Особенности сварки разных видов низколегированной стали. Лучший способ сварки, его технология

Легированная сталь содержит специальные легированные элементы, служащие для обеспечения материалу заданных свойств, и до 0.5% углерода. В зависимости от процентного состава легированных компонентов легированные стали делятся на виды:

от 10% — высоколегированные;
2.5-10% — среднелегированные;
до 2.5% — низколегированные.

Маркируют стали буквами (название легирующего элемента) и цифрами (среднее процентное содержание). Цифра за буквой не ставится, если содержание компонента менее 1%.

Виды низколегированной стали

Конструкционные низколегированные стали классифицируются:

низкоуглеродистые (до 0.25% углерода);
среднеуглеродистые (0.2-0.45%);
теплоустойчивые.

Типы низкоуглеродистых сталей представлены в таблице.

Наименование	Примеры маркировки
Хромокремненикельмедистые	10ХСНД, 15ХСНД
Хромокремнемарганцовистые	14ХГС
Марганцовоазотнованадиевые	14Г2АФ
Кремнемарганцовистые	14ГС, 10Г2С1, 09Г2С
Марганцовистые	14Г2, 14Г

Среднеуглеродистые марки (35ХМ, 18Г2АФ, 17ГС) содержат более 0.25% углерода и применяются после проведения термообработки.

Теплоустойчивые металлы при работе в районе высоких температур имеют повышенную прочность. Находят применение в изготовлении металлических элементов энергетических устройств.

Ввиду более высокой прочности низколегированных сталей (по сравнению с углеродистыми конструкционными) их применение при производстве сварных конструкций снижает вес и экономит металл.

Благодаря этим свойствам, материалы применяют в вагоно- и судостроении, строительстве и других областях промышленности.

Особенности процесса

Низколегированная сталь – материал, относящийся к группе удовлетворительно свариваемых металлов, которые соединяются почти всеми видами сварки.

Сварка низколегированной стали выполняется труднее низкоуглеродистой конструкционной. Она более чувствительна к тепловым воздействиям. Следует учитывать, что содержание в материале более 0.25% углерода может привести к формированию закалочных структур и трещин в шве, а выгорание углерода — к образованию пор.

Во избежание формирования закалочных мартенситных структур деталь подогревают, применяют многослойную сварку с соблюдением между наложением слоев металла в шов минимального интервала времени. Материал покрытых электродов выбирается с низким содержанием фосфора, углерода и серы. Это способствует увеличению стойкости шва против кристаллизационных трещин.

Соединение хромокремнемарганцовистых сталей

При проведении газовой сварки хром и кремний частично выгорают, что приводит к формированию оксидов, шлаков и непроваров в соединении. Чтобы избежать окисления легирующих добавок, работа выполняется нормальным пламенем, мощность которого подбирается из соотношения 75-100 дм 3 /ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого материала. Марки присадочной проволоки:

низкоуглеродистая Св-08 или Св-08А – для неответственных конструкций;
легированная Св-19ХМА, Св-13ХМА, Св-10ХГС, Св-18ХГСА – для соединения ответственных объектов.

Рабочий процесс ведется в один слой без перерывов. Пламя горелки на одном месте не задерживается во избежание перегрева металла сварочной ванны. Чтобы свести к минимуму коробление, шов формируется от середины к краям и обратно. Во избежание трещин свариваемый элемент охлаждают медленно.

Ответственные детали закаляют при температуре 500-650°С, с выдержкой и последующим нагревом до 880°С. Охлаждают в масле. Затем отпускают с нагревом до 400-600° и охлаждением в горячей воде.

Сварка конструкционных низколегированных сталей

Механические свойства этих металлов выше, чем низкоуглеродистых. Содержание кремния в пределах 1-1.1% способствует улучшению прочности и упругости материала. При его повышении в сварном шве увеличивается количество неметаллических включений, что затрудняет сварочный процесс. Марганец от 1.6 до 1.8%, усиливает способность материала к закалке, но технологически усложняет процесс работы. Повышенное содержание молибдена, хрома, ванадия негативно влияет на свариваемость.

Стали, склонные к закалке, сваривают:

на мягком режиме без термообработки (или в печи);
на жестком режиме с термообработкой в точечной машине.

Сила тока при работе с низколегированными материалами рекомендуется на 10-15% ниже, чем при сварке малоуглеродистой стали. Давление на электроды – выше на 10-50%.

Сварка производится теми же методами, что и низкоуглеродистой стали – дуговым, газовым и контактным. Ручная сварка выполняется электродами типа Э-50А, которые обеспечат шов с механическими свойствами, аналогичными основному металлу.

Соединение сталей 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д

Отличительным качеством марок низколегированных низкоуглеродистых сталей 09Г2С и 10Г2С1 является отсутствие склонности к перегреву и образованию закалочных структур. Работа проводится при любом тепловом режиме с соблюдением технологии процесса для низкоуглеродистых сталей. Обеспечение равнопрочности сварного шва достигается электродами Э50А, Э46А. Прочность и твердость околошовной зоны такая же, как у основного металла.

Марка 10Г2С1Д является низколегированной конструкционной сталью для сварных изделий. При сварке без ограничений процесс выполняется без подогрева и термообработки. Ограниченная свариваемость стали требует подогрева до 100-120° и термообработки. Трудносвариваемый материал требует дополнительных действий: подогрева при сварке до 200-300° и отжига после сварки.

Лучший способ сварки низколегированной стали

Наиболее приемлемым способом сварки низколегированной стали является ручная дуговая сварка. Методика процесса подобна сварке низкоуглеродистых сталей. Эти материалы содержат не более 0.25% углерода, обладают хорошей свариваемостью при любой толщине соединяемых деталей и температуре воздуха.

универсальность;
простота;
возможность сварки в любом положении в пространстве и труднодоступном месте.