Сварка стали 13хфа сварочные материалы

Фланцы из стали 09Г2С и 13ХФА Статьи «ОНИКС». Публикации об исследованиях и другие интересные факты про трубопроводную арматуру.
Содержание

Сварка стали 13хфа сварочные материалы

Фланцы из стали 09Г2С и 13ХФА

Фланцы из стали 09Г2С и 13ХФА: различия механических свойств и областей применения

Наиболее распространенными марками сталей для отрасли являются 09Г2С и 13ХФА, химический состав которых представлен в табл. 1.

Таблица 1 — Химический состав (массовая доля элементов, %)

Марка, ГОСТ C Si Mn Cr V Ni Al P S Cu
09Г2С, ГОСТ 19281-2014 ≤ 0,12 0,5-0,8 1,3-1,7 ≤ 0,3 ≤ 0,12 ≤ 0,3 0,02-0,06 ≤ 0,03 ≤ 0,035 ≤ 0,03
13ХФА, ГОСТ 4543-2016 0,11-0,17 0,17-0,37 0,4-0,65 0,5-07 0,04-0,09 ≤ 0,3 0,02-0,06 ≤ 0,025 ≤ 0,025 ≤ 0,03

Сталь 09Г2С: применение и свойства

Марка стали 09Г2С относится к классу низколегированных сталей. Относительно небольшое содержание углерода вместе с легированием марганцем и кремнием способствует сохранению высокого уровня механических свойств при отрицательных температурах. Пластинки цементита в составе перлита обладают низкой пластичностью и служат местами зарождения трещин. При низких температурах границы «феррит-цементит» в перлите играют роль препятствий, у которых скапливаются дислокации при их скольжении. Снижение доли перлита в структуре оказывает положительное влияние на стойкость при отрицательных температурах. Марганец, в общем случае, повышает прочность и при этом не оказывает негативного влияния на пластичность стали, резко снижая ее красноломкость. Также он измельчает зерно феррита, повышает пластичность, что приводит к понижению порога хладноломкости. Стали, содержащие в своем составе количество кремния выше технологической примеси (обычно не превышает 0,37%), при обработке на одинаковую твердость с нелегированными обладают несколько более высоким запасом вязкости, а при равной температуре отпуска превосходят нелегированную сталь по показателям прочности, уступая ей, однако, в вязкости. За счет низкого содержания углерода и легирующих элементов, сталь сваривается без ограничений и широко применяется в сварочных конструкциях.

Ее часто используют при эксплуатации в условиях низких температур (до -70 °С) и при высоких давлениях, а также, благодаря высокой пластичности, активно применяют при изготовлении деталей методом холодной штамповки.

Сталь 13ХФА: применение и свойства

В свою очередь, низколегированная сталь 13ХФА находит широкое применение в качестве материала для нефте- и газопроводных труб и в иных сферах химической промышленности. Наряду с высоким уровнем механических свойств и хладостойкостью, отличительной характеристикой 13ХФА является сопротивляемость образованию коррозии, особенно в присутствии H2S. Прежде всего это обусловлено наличием хрома, который за счет своего химического воздействия препятствует активному развитию данного процесса. Комплексное легирование хромом и ванадием благотворно влияет на сопротивление разрушению при минусовых температурах. Важно отметить, что малые добавки ванадия, высокоактивные по отношению к железу и примесям стали, оказывают комплексное воздействие на структуру и свойства стали благодаря сочетанию рафинирующего, модифицирующего и микролегирующего эффекта. В свою очередь, добавление хрома повышает способность стали к термическому упрочнению, усиливает стойкость к коррозии и окислению, обеспечивает повышение прочности при низких температурах. При легировании стали небольшим количеством ванадия образуются труднорастворимые в аустените карбиды, способствующие измельчению зерна. Это приводит к понижению порога хладноломкости и уменьшению чувствительности к концентраторам напряжений. Сталь сваривается с ограничениями.

Сравнительный анализ статей

В ряде случаев встает вопрос о возможности замены марок стали 13ХФА и 09Г2С друг на друга. В комплексном исследовании нефтегазопроводных труб, проведенном А. В. Иоффе с коллегами, представлены механические свойства сталей испытуемых труб.

Таблица 2 — Механические свойства

Марка стали Сортамент, мм Предел текуч σ0,2, МПа Врем. сопр.разрыву σв, Мпа Относит. удлин. δs, % Удар. вязкость KCV-60°C, Дж/см2
09Г2С 159×8 340 460 32 81
13ХФА 530×8 415 520 27,5 223
Марка стали σ0,2, МПа σв, МПа δs, % Относит. суж. ψ, % KCU-60°C, Дж/см2 KCV-60°C, Дж/см2
09Г2С 285 505 35,2 77,9 415 167
13ХФА 421 510 30,7 79,7 375 294

Полученные данные механических испытаний из таблицы выше представляют большой интерес для анализа. При практически одинаковых значениях предела прочности значение предела текучести для стали 09Г2С значительно ниже, чем для 13ХФА. Значение ударной вязкости при -60 °С при V-образном концентраторе для стали 13ХФА практически в два раза больше, чем для 09Г2С, а при U-образном концентраторе картина меняется на противоположную, хотя разница в значениях уже не столь велика. Стоит отметить, что в ряде исследований наблюдается ситуация, когда на общем высоком уровне значений относительного сужения в шейке и относительного удлинения, резко ниже ожидаемого находится значение ударной вязкости. Такие разрозненные значения не всегда находят объяснение даже после исследования микроструктуры. Значения ударной вязкости из табл. 3 представляют особый интерес для дополнительных исследований и анализа.

Применение фланцев из сталей 13ХФА и 09Г2С

Компания «ОНИКС», специализирующаяся на производстве стандартных фланцев согласно ГОСТ 33259-2015 и нестандартных – по индивидуальному чертежу, провела собственные исследования механических свойств двух одинаковых типов фланцев из марок стали 13ХФА и 09Г2С. Результаты представлены в табл. 4.

Таблица 4 — Механические свойства, испытания фланцев

Марка стали (сравн. с ГОСТ) σ0,2, МПа σв, МПа δs, % ψ, % KCU, Дж/см2
КП245 ГОСТ 8479-70 (сеч. до 100 мм) ≥ 245 ≥ 470 ≥ 22 ≥ 48 ≥ 49
09Г2С 305 475 37,5 79 245
13ХФА 263 472 32 71 164

Для фланцев приварных встык ГОСТ 33259-2015 регламентирует использовать в качестве заготовки поковки с уровнем механических свойств не ниже КП245 по ГОСТ 8479-70. В табл. 4 также представлены минимально допустимые значения, на основании которых можно судить о достижении для исследуемых поковок данной категории прочности. Как видно из указанных значений, обе марки в рамках данной работы удовлетворяют КП245. В качестве окончательной термообработки проводилась нормализация. Однако наблюдается существенная разница в значениях ударной вязкости между данными марками стали. На следующем этапе исследования будет полезным проверить значения ударной вязкости при отрицательных температурах, что особенно актуально при эксплуатации фланцев в условиях севера.

Как отмечалось ранее, сталь 13ХФА обладает достаточно высоким уровнем стойкости к образованию и развитию коррозии. А. В. Иоффе, в своей работе проводивший исследования стойкости ряда марок стали к карбонатной коррозии, указывает на то, что традиционно используемые марки стали не пригодны для данных условий. Они образуют рыхлые продукты коррозии, имеющие слабую адгезию с металлом, не замедляют коррозионные процессы, что может привести к смене характера коррозии: с равномерной на локальную мейза-коррозию. Так, например, марганец за счет более высокой активности по сравнению с железом, негативно влияет на коррозионную стойкость, способствуя образованию окислов и сульфидов марганца. Подобные результаты также отмечает В. О. Кученев, проводивший анализ результатов стендовых испытаний, в том числе для марок 09Г2С и 13ХФА. Он указывает на низкую сопротивляемость образованию коррозии для стали 09Г2С. Несмотря на невысокие значения общей скорости коррозии, Кученев подчеркивает язвенный характер коррозионных повреждений, который не позволяет рекомендовать данную сталь к использованию в коррозионно-агрессивных средах. Например, в воде с высоким содержанием ионов растворенных солей, растворенных агрессивных газов сероводорода и углекислого газа.

Стандарт Наименование
ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности
ГОСТ 4543-2016 Металлопродукция из конструкционной легированной стали
ГОСТ 33259-2015 Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на номинальное давление до PN 250
ГОСТ 8479-1970 Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали

Важно отметить, что продукты углекислотной коррозии на сталях, микролегированных хромом, не приводят к пассивации поверхности стали в классическом смысле, однако обладают определенными защитными свойствами, защищая металл от проникновения к нему хлоридов. В своей работе Е. А. Борисенкова и М. К. Ионов представили результаты лабораторных испытаний образцов из стали 13ХФА в СО2-содержащей модельной среде. В ходе комплексного исследования морфологии и химического состава продуктов коррозии, а также замеров основных параметров модельной среды были выявлены основные этапы формирования защитного слоя продуктов коррозии на стали с 1% Cr. Кроме того, благодаря полученным результатам, описана стадийность углекислотной коррозии на стали с 1% хрома. Основным фактором формирования защитных свойств продуктов коррозии, по мнению авторов, является насыщение продуктов коррозии хромом. Процентное содержание хрома в продуктах коррозии увеличивается со временем за счет того, что образовавшаяся фаза Cr(OH)3 не растворяется и остается в приповерхностном слое, а ионы железа Fe2+ продолжают выходить в раствор.

Вывод

На замену традиционно используемой марке стали 09Г2С, все чаще приходит 13ХФА. В общем случае 09Г2С при отрицательных температурах имеет выше значения по ударной вязкости, относительному удлинению и сужению в шейке. Трубопроводы из данной марки выдерживают высокие давления в условиях эксплуатации севера, а за счет своей неприхотливости при сварке она широко распространена на территории Российской Федерации. Трубы, изготовленные из 09Г2С, не всегда готовы к долговечной и безотказной службе. В случае транспортировки коррозионно-агрессивных сред часто развивается коррозия язвенного характера. В отдельных исследованиях отмечается значительно более низкая стойкость к водородному растрескиванию и сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением 09Г2С по сравнению с 13ХФА. Сохранение хладостойкости, высокий уровень механических свойств при низких температурах и высокая сопротивляемость развитию коррозии позволяют в ряде случаев использовать сталь 13ХФА взамен 09Г2С. Благодаря увеличению срока службы трубопровода при использовании 13ХФА нивелируется разница в стоимости между данными марками стали.

Статья подготовлена по материалам, опубликованным в журнале «ТПА 5 (110) 2020» — скачать электронную версию статьи
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

13ХФА

Общая характеристика стали марки 13ХФА

Конструкционная легированная сталь 13ХФА (13ХФ) – это марка, отличающаяся особыми свойствами металла.

В основном, сталь марки 13ХФА применяется для изготовления трубной заготовки и труб бесшовных горячедеформированных нефтегазопроводных, которые предназначены для использования в системах транспортирующих газ, системах нефтегазопроводов, технологических промысловых трубопроводов, транспортирующих нефть и нефтепродукты, а также в системах поддержания пластового давления в условиях северной климатической зоны при температуре окружающей среды от -60°С до +40°С, температурой транспортируемых сред от +5°С до +40°С и рабочим давлением до 7,4 МПа; бесшовных горячедеформированных труб повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости, с наружным диаметром от 89 до 426 мм класса прочности не менее К52, для внутрипромысловых трубопроводов, транспортирующих продукцию нефтяных скважин (газопроводов и напорных нефтепроводов при давлении до 4,6 МПа).

Трубы из стали 13ХФА отличаются повышенной стойкостью к коррозии, хладостойкостью, особо высокой надежностью и прочностью, стойкостью к сульфидному растрескиванию, образованию водородных трещин, невосприимчивостью к различным внешним воздействиям.

Марка:

Классификация:

Сталь конструкционная легированная

Заменители :

15ХФА, 20ХФА, 09СФА


смотреть остатки и цены >>

Химический состав в % материала 13ХФА

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

0.11-0.17

0.1-0.4

0.15-0.45

до 0.35

до 0.03

до 0.03

0.4-0.7

до 0.3

Температура критических точек материала 13ХФА.

Ac1=760, Ac3(Acm)=860, Ar1=700, Mn=270

Твердость материала 13ХФА после отжига,

HB = 248 МПа

Обозначения:

Механические свойства 13ХФА:

— Предел кратковременной прочности, [МПа]

sT

— Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

d5

— Относительное удлинение при разрыве, [ % ]

y

KCU

— Ударная вязкость, [ кДж / м2]

HB

— Твердость по Бринеллю, [МПа]

Физические свойства 13ХФА:

T

— Температура, при которой получены данные свойства, [Град]

E

— Модуль упругости первого рода, [МПа]

a

— Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ), [1/Град]

l

— Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]

r

— Плотность материала, [кг/м3]

C

— Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)]

R

— Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Свариваемость 13ХФА:

без ограничений

— сварка производится без подогрева и без последующей термообработки

ограниченно свариваемая

— сварка возможна при подогреве до 100-120°C и последующей термообработке

трудносвариваемая

— для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300°C при сварке, термообработка после сварки — отжиг

не поворотных кольцевых стыков сварных соединений труб »

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

студент группы СРТбзс 12-1

к.т.н., доцент кафедры ТУР

Вариант Конструктивные элементы с.с. Способ сварки Диаметр, толщина стенки, мм Марка стали Наименование объекта
Труба+труба Механизированая сварка в среде углекислого газа. Труба 1220х18,1 Труба 1220х19 13ХФА нефтепровод

2. Характеристика свариваемых деталей

2.1 Класс прочности

Труба с маркой стали 13ХФА 1220х18,1 мм. имеет класс прочности К52

2.2 Временное сопротивление разрыву

Временное сопротивление разрыву Gb, Н/мм2 (кгс/мм2) трубы изготовленной из стали 13ХФА 510 (52)

2.3 Эквивалент углерода

Определяется по формуле:

С- углерод, Mn- марганец

Эквивалент углерода для стали 13ХФА не более 0,28 следовательно группа стали 3, свариваемость материалов ограниченная

3. Необходимость предварительного подогрева

Так как =0,28 следовательно необходим подогрев стыков труб изготовленных из данной стали.

Определяется по формуле:

— общий углеродный эквивалент в %

— толщина металла трубы мм.

Следовательно подогрев стыков свариваемых материалов требуется 123,74°С

4. Параметры сварного шва

60-70°

Для трубы 1220х18,1 мм. Разделку кромок выбираем исходя из ГОСТ 87-32-78

Схема разделки кромок

2.5-3 мм.

5. Выбор сварочных материалов

Для сварки данных материалов группы стали М01 и толщиной стенки 18,1 мм. подберем тип электродной проволоки Св-08Г2С диаметр электродной проволоки 4 мм. количество слоев для данной трубы 3 это первый слой корень шва, второй заполнение, третий облицовочный.

6. Выбор режима сварки

Сварочный шов Сварочный ток(А) Напряжение на дуге (В) Скорость сварки м/ч
первый 850-950 42-44 40-50
последующий 900-1000 42-46 50-60
Облицовачный 800-900 46-48 40-45

7. Дополнительные требования

7.1 Количество сварщиков

Количество человек, одновременно выполняющих сварку стыка на трубах диаметром 530-1420 мм, должно быть не менее двух.

7.2 Режим прокалки электродов

Режимы прокалки: 150-200°С, 1,5-2 часа

7.3 Объем неразрушающего контроля

Количество сварных соединений на трубе 1220х18,1 мм., подлежащих контролю, % от общего количества не менее
Визуальный и измерительный контроль Радиографический контроль Ультразвуковой контроль

8. Перечень и последовательность операций

№ П/П Название операции Содержание (описание) Оборудование и материалы
Очистка трубы подъем вскрытого участка трубопровода, монтаж очистной машины; очистку от старой изоляции и визуальный осмотр трубы; укладку на лежки. Очистная машина ОМ-820
Установка на торцах труб направляющих поясов Устанавливаем направляющие пояса спомощью специальных шаблонов Шаблоны 1220 мм.
Подогрев стыка Равномерный прогрев кромок трубопровода Кольцевой индукционный нагреватель
Сборка Установка трубопровода в проектное положение перед началом работ по сварке Спецыальный внутрений пневматический центратор
Сварка Сборка сварочного аппарата и подготовка рабочего места для проведения сварочных работ Система автоматическойсварки «CRC-Evans AW»
Контроль Проведение контроля качества при помощи рентгеновского и ультразвукового контроля Прибор ультразвукового контроля USM Vision, прибор рентгеновского контроля ПИОН-2М

9. Нормативная документация

Технические характеристики сварочной проволоки Св-08Г2С , ГОСТ 87-32-78, ТУ-1308-226-0147016-2002

Группы и марки основных свариваемых материалов

Разделение на группы происходит на основании составов материалов, марок и свойств

Группы марки основных материалов НГДО

Группы и типичные марки основных материалов,
применяемых при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции нефтегазодобывающего оборудования

Группы материалов

Характеристика групп материалов

(класс прочности)

Марки материалов

Углеродистые и низколегированные конструкционные стали перлитного класса с гарантированным пределом текучести не более 360МПа (до К54)

Ст3сп, 20, 09Г2С, 10ХСНД, 12Г2С, 12ГСБ, 12Г2Б, 13ГС, 13ГС-У, 13Г2АФ, 14ХГС, 17ГС, 17Г1С, 17Г1С-У, 08ГБЮ, 15ХСНД, А32, Д32

Низколегированные конструкционные стали перлитного класса с гарантированным минимальным пределом текучести свыше 360 МПа (К55-К60)

08Г1НФБ, 09ГНФЕ, 09ГБЮ, 09Г2СФ, 10Г2СФБ, 10Г2СБ, 10Г2ФБЮ, 10Г2ФБ, 10Х2ФБ, 12Г2СБ, 12Г2ФЕ, 12Г2СБ-У, 13Г1С-У, 13Г1СБ-У, 14Г2АФ, 15Г2СФ, 16Г2АФ, 06ГФБАА, Х-60, Х-65, Х-70, Д40

Низколегированные конструкционные стали перлитного класса с гарантированным минимальным пределом текучести свыше 500 МПа (свыше К60)

Высоколегированные стали аустенитного класса

08Х18Н10, 10Х18Н10, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т

Группы и типичные марки основных материалов ПТО

Группы и типичные марки основных материалов,
применяемых при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции подъемно-транспортного оборудования

Группы материала

Характеристика групп материалов

Марки материалов

Углеродистые и низколегированные конструкционные стали перлитного класса с гарантированным минимальным пределом текучести не более 360 МПа

08, 08пс, 08ЮТ, 15, 15пс, 10, 20, 20пс, 16Д, СтЗ**, СтЗГ**, 35, 45, Ст 3 (пс, сп) ДТУ-1, Ст 3 (пс, сп) ДТУ-2, Ст 3 (пс, сп) ДТУ-3, СтЗГпс ДТУ-1, СтЗГпс ДТУ-2, С235, С255, С285, Ст ЗГпс ДТУ-3, 09Г2, 10Г2, 09Г2Д, 09Г2С, 12Г2С, С345, 08ГБЮ, S355 S1/B, S355 J2H S1B, S355 K2G3, Е32, 09Г2СД, 18ЮТ (Ч-33), 16ГС, 22ГЮ, 15ГФ, 20Х, 15ХСНД, 30ХГСА

Низколегированные конструкционные стали перлитного класса с гарантированным минимальным пределом текучести свыше 360 МПа до 500 МПа

Ст3пс*, Ст3сп*, Ст3Гпс*, С375, 09Г2*, 09Г2С*, 12Г2С*, 09Г2С ДТУ-4, 15ХСНД*, 09Г2СФ, 30ХГСА*, 19ЮФТ (Ч-37), 10Г2Б, 08ГБЮ, 09ГБЮ, 12Г2Б, 14Г2АФ, 14Г2АФД, 15Г2АФД, 15Г2СФ, 10ХСНД, Ч-44, 09Г2ФБ, 10Г2ФБ, 16Г2АФ, 16Г2АФД, 18Г2АФ, 18Г2АФД, 1-12, 4-12, 7-12, 13ХГСН1МД, 14ХГ2САФД, 10Г2СФБ, 10Г2ФБЮ, RAEX 640 XCF, FORM 500S1, Е40

Низколегированные конструкционные стали перлитного класса с гарантированным минимальный пределом текучести свыше 500 МПа

13ХГСН1МД*, 14ХГ2САФД*, 12ГН2МФАЮ, 10ХСНД*, 1-12*,

3-12, 14ХГ2САФД*, 12Г2СМФ, 15ХГНМРАФАЧ, 15ХГН2МАФАЧ, 12ХН2МД (АБ1), 12ХН2МД-Ш (АБ1-Ш), 15Г2МФЮТРЧА, 10ГДН1ФЮ, 10ХНЗМД (АБ2), 10ХНЗМД-Ш (АБ2-Ш), 14ХГНМД, 12Х2Г2НМФТ, 12ГНЗМФАЮДР-Ш, 12ГНЗМФАЮДР-СШ, 14ХГН2МДАФБ, 15ХГНМФТ, 17Х2МБ,

DOMEX 590 ХРE, DOMEX 640 ХРE, WELDOX 700E,

WELDOX 960E, 07X3ГНМЮА, АКН 29, 12ДН2ФЛ

Группы и марки основных материалов КО

Перечень входящих в группу котельного оборудования технических устройств:

1.Паровые котлы с давлением пара более 0,07 МПа и водогрейные котлы с температурой воды выше 115 °С.

2.Трубопроводы пара и горячей воды с рабочим давлением пара более 0,07 МПа и температурой свыше 115 °С.

3.Сосуды работающие под давлением свыше 0,07 МПа.

4.Арматура и предохранительные устройства.

5.Металлические конструкции для котельного оборудования

Группы и типичные марки основных материалов,
применяемых при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции
котельного оборудования

Группы материала

Характеристика групп

Марки материалов

Углеродистые и низколегированные конструкционные стали перлитного класса с гарантированным минимальным пределом текучести не более 360 МПа

Ст2, СтЗ, СтЗГ, Ст4, 08, 10, 15, 20, 20ПВ, 25, 15K, 16К, 18К, 20К, 22К, 15Л, 20Л, 25Л, З0Л, 35Л, 10Г2, 06ГФАА, 15ГС, 16ГС, 17ГС, 17Г1С, 17Г1С-У, 20ГСЛ, 09Г2С, 10Г2С, 10Г2С1, 14ХГС, 14ГНМА, 16ГНМ, 16ГНМА

Низколегированные теплоустойчивые хромомолибденовые и хромомолибденованадиевые стали перлитного класса

12МХ, 12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ, 10Х2М, 10Х2М-ВД, 10Х2ГНМ, 12X2M1, 12Х1МФ, 12Х1МФ-ПВ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ, 12Х2МФСР, 12Х2МФБ

Легированные стали мартенситного класса с содержанием хрома от 4 до 10%

Высоколегированные (высокохромистые) стали мартенситного и мартенситно-ферритного классов с содержанием хрома от 10 до 18%

20X13, 12Х11В2МФ, 18Х12ВМБФР

Высоколегированные стали аустенитного класса

12Х18Г9Т, 08Х16Н9М2, 08Х18Н10Т, 12X18H10T, 12Х18Н12Т, 12Х18Н9ТЛ, 12Х18Н12МЗТЛ, 10Х13Г12БС2Н2Д2, 20Х23Н13

Группы и марки основных материалов ГО

Группы и типичные марки основных материалов,
применяемых при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции
газового оборудования

Группа материала

Характеристика групп

Марки материалов

Углеродистые и низколегированные конструкционные стали перлитного класса с гарантированным минимальным пределом текучести не более 360 МПа

Cт1, Ст2, Ст3 (КЗ8), Ст4, 08, 10 (К34), 15 (КЗ8), 20 (К42), 10Г2, 09Г2С, 17ГС (К52), 17Г1С (К52), 17Г1С-У

Группы и марки основных материалов МО

Группы и типичные марки основных материалов,
применяемых при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции
металлургического оборудования

Часть 1. Железоуглеродистые сплавы

Характеристика групп

Углеродистые и низколегированные конструкционные стали перлитного класса с гарантированным минимальным пределом текучести не более 360 МПа

Ст2, СтЗ, СтЗГ, Ст4, 08, 08Т, 08ГТ, 10, 15, 15Г, 18, 18Г, 20, 20Г, 25, 15K, 16К, 18К, 20К, 22К, 15Л, 20Л, 25Л, 20ЮЧ, А, В, 09Г2, 10Г2, 14Г2, 16ГМЮЧ, 12ГС, 12ГСБ, 12Г2С, 13ГС, 13ГС-У,15ГС, 16ГС, 17ГС, 17Г1С, 17Г1С-У,20ГСЛ, 20ГМЛ, 08ГБЮ, 09Г2С, 09Г2СА, 09Г2С-Ш, 10Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д, 14ХГС, 09Г2СЮЧ, 09ХГ2СЮЧ и т.п.

Низколегированные конструкционные стали перлитного класса с гарантированным минимальным пределом текучести свыше 360 МПа до 500 МПа

13Г1СБ-У, 13Г2АФ, 14Г2АФ, 15Г2АФД, 16Г2АФ, 18Г2АФ, 09ГБЮ, 09Г2ФБ, 09Г2НАБ, 10Г2Ф, 10Г2ФБ, 10Г2СФБ, 10Г2ФБЮ, 09Г2БТ, 10Г2БТ, 15Г2СФ, 12Г2СМФ,12Г2СБ, 12Г2СБ-У, 12ГН2МФАЮ, Д40, Е40, 10ХСНД, 10ХН1М, 12ХН2, 12ХН3А,10Х2ГНМ, 10Х2ГНМА-А, 30ХМА, 18Х2МФА, 25Х2МФА, 12Х2Н4А

Низколегированные конструкционные стали перлитного класса с гарантированным минимальным пределом текучести свыше 500 МПа

18Х3МВ,20Х3МВФ,25Х3МФА, 15Х3НМФА, 15Х3НМФА-А, 20ХН3Л, 30ХГСА, 38ХН3МФА

Низколегированные теплоустойчивые хромомолибденовые и хромомолибденованадиевые стали перлитного класса

12МХ, 12ХМ, 15ХМ, 20ХМ.20ХМА, 20ХМЛ, 10Х2М, 10Х2М-ВД, 1Х2М1, 12Х2М1, 10Х2М1А, 10Х2М1А-А, 10Х2М1А-ВД, 10X2M1A-Ш, 12Х1МФ, 20Х2МА, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ, 12Х2МФСР, 12Х2МФБ, 12Х2МФА, 15Х2МФА, 15Х2МФА-А, 15Х2НМФА, 15Х2НМФА-А.

Легированные стали мартенситного класса с содержанием хрома от 4 до 10%

15X5, 15Х5М, 15Х5М-У, 15Х5ВФ, Х8, 12X8, 12Х8ВФ, Х9М, 20Х5МЛ, 20Х5ВЛ, 20Х5ТЛ, 20Х8ВЛ.

Высоколегированные стали аустенитно-ферритного класса

12X21Н5Т, 08Х22Н6Т, 08Х18Г8Н2Т, 10X21Н6М2Л

Высоколегированные стали аустенитного класса

07Х16Н6, 08Х21Н6М2Т, 07Х13АГ20, 07Х13Н4АГ20, 10Х14Г14Н4Т, 03Х17Н14М3, 08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 10XI7H13M2T,08X17H15M3T, 12X18H9T и т.п.

СЧ10, СЧ15.СЧ17, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ35, СЧ15М4, СЧ17М3, ЧНХТ, ЧН1МШ, ЧН2Х, КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ35-10, КЧ37-12, КЧ45-7, КЧ50-5, КЧ55-4, КЧ60-3, КЧ65-3, КЧ70-2, КЧ80-1,5, ВЧ-35, ВЧ-40, ВЧ-45, ВЧ-50, ВЧ-60, ВЧ-70, ВЧ-80, ВЧ-100

Арматурные стали железобетонных конструкций

18Г2С, 10ГТ, 25Г2С, 32Г2Рпс, 80С, 20ХГ2Ц, 23Х2Г2Т, 22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р, 20Х2Г2СР, 27ГС, 20ГС, 28С, Ст 5пс, Ст 5сп, 35ГС

Термообработка сварных швов трубопроводов из стали 13хфа

Для создания крупных магистральных трубопроводов используют коллекторы с большим внутренним диаметром. Это применяется в теплосетях и системах водоснабжения. Из-за большого веса проходящей жидкости возрастает и давление на стенки коммуникации. Поэтому последние выполняются из материалов достаточной толщины, чтобы выдерживать большие нагрузки. Но это создает новую проблему — сложно качественно сварить стороны с такой толщиной, обеспечив длительную последующую эксплуатацию.

При такой массе изделия прогрев достигает сравнительно небольшой зоны, что приводит к ряду физических процессов, неблагоприятно сказывающихся на дальнейшем использовании материала. Для решения этой проблемы разработана и применяется термообработка сварных соединений. Что это такое?

В каких случаях необходима термообработка после сварки? Каким оборудованием и как выполняется процесс?

Суть и предназначение процесса

Сварочный шов создается электрической дугой и присадочным материалом с электрода при температуре от 1500 до 5000 градусов. Это приводит к нескольким негативным явлениям на толстом металле. А именно:

  • Непосредственно в месте соединения основного и присадочного материалов происходит значительный перегрев. Это содействует кристаллизации металла с крупной зернистой структурой, что снижает его пластичность. Термообработка сварных швов из стали 09г2с? Выгорание марганца и кремния тоже подвергает эту область преобразованию в жесткий участок, плохо взаимодействующий, при естественных расширениях, со всей конструкцией.
  • Немного дальше от шва образуется зона закалки. Она испытывает значительный, но меньший перегрев, чем предыдущий участок, поэтому в ней происходит закаливание некоторых элементов. Этот участок характеризуется включениями с высокой твердостью и сниженной пластичностью. Термообработка сварных швов трубопроводов из стали 13хфа? Ухудшаются показатели металла и по ударной вязкости.
  • На удаленном расстоянии от шва появляется зона разупрочнения. Благодаря непродолжительному воздействию умеренной температуры от электрической дуги, данный участок сохраняет высокую пластичность, но снижаются характеристики по прочности.

Общим дефектом после сварки являются остаточные напряжения в металле, которые способны деформировать изделие. Из-за этого возникают трудности при монтаже объемных конструкций, где требуется точность при стыковке новых узлов. Остаточное напряжение вызывает и последующее образование трещин, что недопустимо для швов трубопроводов.

В сочетании с высокой температурой, это способствует снижению коррозионной устойчивости, циклической прочности, и способности сопротивляться хрупким разрушениям в условиях холода.

Термообработка сварных швов выполняется при температуре от 700 до 1000 градусов. Это позволяет устранить последствия неравномерного прогрева при дуговой сварке на толстых металлах, чем повышает надежность будущих коллекторов и магистралей трубопроводов. Труба и наложенный шов приобретают более похожую структуру, и лучше взаимодействуют во время естественных физических процессов (расширения и сужения материалов, воздействия влаги и т.д.).

Термообработка сварных соединений трубопроводов происходит в три этапа:

  • нагрев околошовной зоны или всего изделия одним из нескольких видов оборудование;
  • выдержка материала на заданной температуре в течении определенного времени;
  • последующее планомерное охлаждение до нормальных температур.

Это нейтрализует остаточные явления от сварки, выравнивая структуру металла, и снимая напряжение в металле, способствующее деформации. Процесс может выполняться несколькими способами, а технология разнится в зависимости от типа и толщины металла. Не все сварные соединения необходимо подвергать термообработке, но в некоторых случаях она является обязательной.

Что и когда подвергается термической обработке

Нейтрализации остаточных явлений от электродуговой сварки необходимо подвергать все трубопроводы диаметром от 108 мм, имеющими стенку 10 мм и более. Для этого используют индукционный нагрев изделия током с частотой 50 Гц. Термообработка способна воздействовать на металл трубы со стенкой 45-60 мм, для чего применяют гибкие электронагревательные проволоки или муфельные печи. Если толщина стенки конструкции не более 25 мм, то можно использовать газопламенный способ нагрева.

Во всех случаях важен фактор равномерности распределения температуры во все стороны от сварочного соединения.

Стыки, выполненные с применением труб из стали 12 XIM Ф и ее разновидности 15 XIMI Ф, имеющие толщину стенки магистрали 45 мм должны подвергаться термической обработке сразу после окончания сварочных работ. Охлаждение материала не должно допускаться до температуры 300 градусов. Стыки из аналогичных сталей на трубах с диаметром 600 мм, при стенке 25 мм, обрабатываются в этот же временной период. В случае невозможности выполнить процесс, соединение необходимо укрыть слоем теплоизоляции 15 мм, а при первой же возможности произвести обработку.

Максимальный срок на проведение этих работ составляет трое суток.

Термообработке необходимо подвергать не только кольцевые швы на трубопроводе, но и вваренные отводы, краны, заглушки. Крепление под участок трубы, которое присоединялось посредством сварки, тоже необходимо обработать нагревом.

Режимы процесса

Разные виды стали подвергаются термообработке в конкретный временной промежуток. Влияет на режим и толщина стенки изделия. На хромомолибденовых сталях и их сплавах с ванадием применяется нагрев индукционным способом, с частотой тока в 50 Гц и выше, или радиационным методом по следующим показателям:

Нами предложена схема, описывающая формирование структуры сварных соединений металлических материалов (рис 5.1), позволяющая делать определенные выводы о строении и структуре сварного соединения. Оборудование для термообработки сварных швов трубопроводов? Проводимые оценки основаны на знании физико-химических характеристик и структуры свариваемого материала, технологических параметров сварочного процесса (вводимая удельная мощность, термодеформационный цикл сварки), технологии послесварочной обработки и других особенностей внешних воздействий.

По химическому составу она относится к категории углеродистых легированных сталей. В соответствие с установленным стандартом допускается следующий состав элементов. Как и в любой стали, основу составляет железо.

В качестве добавок допускается углерод – в количестве 1,25-1,4, кремния до 0,4. Легирующих добавок: марганца – не более 0,45, хрома – до 0,7, никеля – до 0,35, ванадия более 0,25.

Оцените статью
Добавить комментарий