Сталь 13ХФА конструкционная легированная

Сталь 09Г2С

ПрофильРазмер (мм)НТД
Круг162590105110120130140150160170180190200220230240250260270280300310320350ГОСТ 19281-73, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006
Круг калиброванный3238ГОСТ 19281-73, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006
Квадрат304050607080ГОСТ 19281-73, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006
Поковка330350360370380390400420430440450460470485490500520550570600620ГОСТ 1133-71       

Характеристики стали 09Г2С

Эксплуатационные и технические характеристики изделий из стали 09Г2С  регламентируются нормами ГОСТ 19281-73. В состав данного сплава входит 11 элементов. 

Процентное соотношение всех компонентов вещества представлено в таблице ниже и на диаграмме.

Cr

Mn

Ni

Mo

C

Fe

P

S

до 0,3

1,3 – 1,7 

до 0,3

0,25 – 0,4 

до 0,12

96-97

до 0,035

до 0,04

Сталь 09Г2С, твердость которой по Бринеллю – 450-490 МПа, одна из самых востребованных в строительстве  марка стали для сооружений. Но это не единственное преимущество стали. При удельном весе в 7,85 г/см3 после обработки и получения 2-фазной структуры, сталь приобретает высокий уровень предела выносливости при одновременном увеличении (в 3,0-3,5 р.) циклов до структурного разрушения.

Сталь конструкционная 09Г2С способна сохранять первоначальные характеристики при высоком давлении в диапазоне температур от -70 ˚С до +425 ˚С. Сталь 09Г2С устойчива к нагрузкам с переменным вектором силы, долговечна и отлично реагирует на термическую обработку.

Сталь 09Г2 разбивают на категории в зависимости от требований к испытаниям на ударный изгиб. Характеристикой является ударная вязкость KCU –  способность материала к поглощению механической энергии в процессе деформации и разрушения под действием нагрузки.

Категория указывается вместе с маркой стали. Например, сталь с категорией 12 обозначается как 09Г2С-12. Категория 15 – 09Г2С-15. Разница между ними в температурах ударной вязкости.

Класс прочности 09Г2С  описывается ГОСТ  19281-2014.

Расшифровка стали 09Г2С

  • 09 – количественная доля содержания углерода в сплаве (0,09%);
  • Г2 – это марганец и его часть во всем объеме колеблется в районе 2% (точная цифра колеблется от 1,3 до 2%);
  • С – обозначает кремний, отсутствие цифр после символа говорит о том, что его менее 1%.

Преимущества стали 09Г2С

  • Высокая механическая прочность
  • Долговечность – срок службы деталей из этой стали более 30 лет
  • Широкий диапазон рабочей температуры – от -70°С до +425°С
  • Отсутствует склонность к отпускной хрупкости
  • После отпуска вязкость стали не снижается
  • Не теряет пластичность и не изменяет зернистость при сварке элементов

Применение стали 09Г2С

  • Отопительных и паровых котлов;
  • Сварных сложных конструкций
  • нефтяная промышленность – прокладка труб на крайнем севере России, монтаж сложных сварных деталей;
  • машиностроение – производство паровых котлов, иного оборудования для работы при высоких температурах;
  • В простых уличных конструкциях

Удельный вес этого сплава составляет 7,85 г/см3. Свариваемость этой стали не ограничена.

Температура критических точек составляет:

  • Ac1 = 725°
  • Ac3(Acm) = 860°
  • Ac3(Acm) = 860°
  • Ar1 = 625°

У материала отсутствуют флокеночувствительность и склонность к отпускной хрупкости.

Температура ковки:

  • начало – 1250°С
  • конец – 850°С

Обрабатываемость резанием доступна в нормализованном отпущенном состоянии δB=520 МПа, Кυ б.ст=1,0 К υ тв. спл=1,6

Область применения 13ХФА

Металл марки 13ХФА ГОСТ 4543-71 применяется для производства труб по так называемой бесшовной технологии. Сохранением своих механических и физических свойств даже при длительном воздействии, как высоких, так и низких температур. Такие трубы выпускаются длиной от 4 метров до 12,5 метров. В качестве дополнительной продукции производят различные виды трубных заготовок, широкий набор арматуры для соединений (трубные переходы, наконечники, фланцы и так далее).

Вся производимая продукция в основном используется в нефтяной и газовой промышленности.

Бесшовные нефтегазовые трубы 13хфа

В этих отраслях подобные изделия используют:

  • в транспортных системах для перекачки нефти и газа;
  • в технологических трубопроводах на буровых вышках и добывающих скважинах;
  • входит в состав оборудования для поддерживания необходимого пластового давления, особенно в районах с очень низкой температурой. Особенно в регионах с температурой до -60 °С;
  • на добывающих и транспортных системах в районе с жарким климатом, до +40 °С;
  • в транспортных системах, внутри которых транспортируемые компоненты могут прогреваться до 40 °С. С рабочим давлением внутри трубы вплоть до 7,4 МПа.
  • в трубопроводах внутри добывающих систем для доставки сырой нефти из глубины скважин.

https://youtube.com/watch?v=4JT_klZxHtw

Отечественными аналогами стали 13ХФА в соответствии с установленными стандартами являются 15ХФА, 20ХФА и 09СФА. Прямых аналогов марок иностранного производства, которые бы соответствовали стали 13ХФА, найти достаточно проблематично. Поэтому сравнение производят по классу прочности. У 13ХФА он равен К52.

Источник

Состав и характеристики металла

Характеристики стали марки 13ХФ ГОСТ 4543-71 следует рассматривать исходя из её состава и основных свойств.

Химический состав

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.

Физические свойства

Основные физические свойства соответствуют установленным ГОСТам и имеют следующие значения:

  • коэффициент линейного расширения изменяется от 11,9 (ТКЛР×106 1/град) при температуре в 100 °С до 14,9 (ТКЛР×106 1/град) при повышении температуры до 700 °С;
  • модуль упругости около 2,1МПа при нормальной температуре, понижается до коэффициента 1,89МПа при 900 °С и более;
  • плотность сплава не превышает 7680 кг/м3;
  • удельная теплоёмкость около 540 Дж/(кг×град);
  • удельное электрическое сопротивление R×109 Ом.

Структура стали 13ХФА при закалке от 930 °С

Металл имеет ярко выраженную феррито-перлитную структуру. В основном она имеет округлую форму, ориентированную в направлении возможной деформации, что определяет её свойства.

Механические свойства

Эти свойства 13ХФА определяется входящими в состав сплава химическими элементами. Основные числовые характеристики, полученные при температуре в 20 °С имеют следующие значения:

  • величина ударной вязкости составляет 196 кДж/м2;
  • допустимый предел кратковременной прочности находится в интервале от 502 до 686 МПа;
  • реализуемый предел текучести находится в интервале от 353МПа до 519 МПа;
  • максимальная величина относительного удлинения не превышает 25%.

Все приведенные свойства и характеристики соответствуют установленным требованиям ГОСТ для всех изделий из 13ХФА.

Труба бесшовная 325х8 мм 13хфа

13ХФА обладает определёнными достоинствами, что позволяет использовать её для решения целого круга специфических задач. К таким достоинствам относятся:

  • устойчивость к длительному воздействию низких и высоких температур (от -60 °С до +40 °С);
  • может выдерживать достаточно высокие внешние физические нагрузки (что свидетельствует о хороших показателях прочности);
  • высокая износоустойчивость;
  • все изделия обладают отличной свариваемостью;
  • транспортируемые внутри таких труб растворы могут нагреваться до 40 °С;
  • трубы, изготовленные из этого материала, способны выдержать внутреннее давление вплоть до 7,4 МПа;
  • 13ХФА очень стойкая к образованию различного вида трещин (сульфидных или водородных).

Состав и характеристики металла

Характеристики стали марки 13ХФ ГОСТ 4543-71 следует рассматривать исходя из её состава и основных свойств.

Химический состав

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.

Физические свойства

Основные физические свойства соответствуют установленным ГОСТам и имеют следующие значения:

  • коэффициент линейного расширения изменяется от 11,9 (ТКЛР×106 1/град) при температуре в 100 °С до 14,9 (ТКЛР×106 1/град) при повышении температуры до 700 °С;
  • модуль упругости около 2,1МПа при нормальной температуре, понижается до коэффициента 1,89МПа при 900 °С и более;
  • плотность сплава не превышает 7680 кг/м 3 ;
  • удельная теплоёмкость около 540 Дж/(кг×град);
  • удельное электрическое сопротивление R×10 9 Ом.

Структура стали 13ХФА при закалке от 930 °С

Металл имеет ярко выраженную феррито-перлитную структуру. В основном она имеет округлую форму, ориентированную в направлении возможной деформации, что определяет её свойства.

Механические свойства

Эти свойства 13ХФА определяется входящими в состав сплава химическими элементами. Основные числовые характеристики, полученные при температуре в 20 °С имеют следующие значения:

  • величина ударной вязкости составляет 196 кДж/м 2 ;
  • допустимый предел кратковременной прочности находится в интервале от 502 до 686 МПа;
  • реализуемый предел текучести находится в интервале от 353МПа до 519 МПа;
  • максимальная величина относительного удлинения не превышает 25%.

Все приведенные свойства и характеристики соответствуют установленным требованиям ГОСТ для всех изделий из 13ХФА.

Труба бесшовная 325х8 мм 13хфа

13ХФА обладает определёнными достоинствами, что позволяет использовать её для решения целого круга специфических задач. К таким достоинствам относятся:

  • устойчивость к длительному воздействию низких и высоких температур (от -60 °С до +40 °С);
  • может выдерживать достаточно высокие внешние физические нагрузки (что свидетельствует о хороших показателях прочности);
  • высокая износоустойчивость;
  • все изделия обладают отличной свариваемостью;
  • транспортируемые внутри таких труб растворы могут нагреваться до 40 °С;
  • трубы, изготовленные из этого материала, способны выдержать внутреннее давление вплоть до 7,4 МПа;
  • 13ХФА очень стойкая к образованию различного вида трещин (сульфидных или водородных).

Химический состав 13ХФА

Массовая доля элементов стали 13ХФА по

ГОСТ 4543-2016

C
(Углерод)
Si
(Кремний)
Mn
(Марганец)
P
(Фосфор)
S
(Сера)
Cr
(Хром)
Mo
(Молибден)
Ni
(Никель)
V
(Ванадий)
Ti
(Титан)
Al
(Алюминий)
Cu
(Медь)
N
(Азот)
W
(Вольфрам)
Fe
(Железо)
0,11 – 0,170,17 – 0,370,4 – 0,650,5 – 0,70,04 – 0,090,02 – 0,06остальное

Химический состав может быть изменён по договорённости с поставщиком: содержание кальция в составе не должно превышать 0,003. Эм = 0,3Cr + 0,5Ni + 0,7Cu.

Массовая доля элементов стали 13ХФА по

ТУ 14-1-5598-2011

C
(Углерод)
Si
(Кремний)
Mn
(Марганец)
P
(Фосфор)
S
(Сера)
Cr
(Хром)
Ni
(Никель)
V
(Ванадий)
Al
(Алюминий)
Cu
(Медь)
N
(Азот)
Fe
(Железо)
0,08 – 0,17> 0,170,5 – 0,70,04 – 0,090,02 – 0,05остальное

Массовая доля элементов стали 13ХФА по

ТУ 1303-006.3-593377520-2003

C
(Углерод)
Si
(Кремний)
Mn
(Марганец)
P
(Фосфор)
S
(Сера)
Cr
(Хром)
Ni
(Никель)
V
(Ванадий)
Nb
(Ниобий)
Ti
(Титан)
Al
(Алюминий)
Cu
(Медь)
N
(Азот)
Fe
(Железо)
0,17 – 0,370,5 – 0,70,04 – 0,090,02 – 0,05остальное

Массовая доля элементов стали 13ХФА по

ТУ 1308-245-0147016-2002

C
(Углерод)
Si
(Кремний)
Mn
(Марганец)
P
(Фосфор)
S
(Сера)
Cr
(Хром)
Ni
(Никель)
V
(Ванадий)
Al
(Алюминий)
Cu
(Медь)
N
(Азот)
Fe
(Железо)
0,13 – 0,170,17 – 0,370,45 – 0,650,5 – 0,70,4 – 0,90,02 – 0,05остальное

Массовая доля элементов стали 13ХФА по

ТУ 1317-006.1-593377520-2003

C
(Углерод)
Si
(Кремний)
Mn
(Марганец)
P
(Фосфор)
S
(Сера)
Cr
(Хром)
Ni
(Никель)
V
(Ванадий)
Nb
(Ниобий)
Ti
(Титан)
Al
(Алюминий)
Cu
(Медь)
N
(Азот)
Ce
(Церий)
Fe
(Железо)
Ca
(Кальций)
0,11 – 0,170,17 – 0,370,4 – 0,650,5 – 0,70,04 – 0,090,02 – 0,05остальное

Массовая доля элементов стали 13ХФА по

ТУ 1317-233-0147016-2002

C
(Углерод)
Si
(Кремний)
Mn
(Марганец)
P
(Фосфор)
S
(Сера)
Cr
(Хром)
Ni
(Никель)
V
(Ванадий)
Al
(Алюминий)
Cu
(Медь)
N
(Азот)
Fe
(Железо)
0,13 – 0,170,17 – 0,370,45 – 0,650,5 – 0,70,04 – 0,090,2 – 0,05остальное

Массовая доля элементов стали 13ХФА по

ТУ 1469-011-593377520-2005

C
(Углерод)
Si
(Кремний)
Mn
(Марганец)
P
(Фосфор)
S
(Сера)
Cr
(Хром)
Ni
(Никель)
V
(Ванадий)
Nb
(Ниобий)
Ti
(Титан)
Al
(Алюминий)
Cu
(Медь)
N
(Азот)
Fe
(Железо)
0,17 – 0,370,5 – 0,70,04 – 0,090,02 – 0,05остальное

Массовая доля элементов стали 13ХФА по

ТУ 3600-010-88626180-2012

Химсостав стали 13хфа

Si (кремний) — 0,28

Mn (марганец) — 0,54

Здесь указан средний состав химэлементов в процентном соотношении.

Что дают нам эти обозначения?

Содержание С (углерод) 0,08 идеально для работы при перекачке нефти и газа. Так как при таком соотношении представленного химэлемента труба обладает хорошей пластичностью и ударной вязкостью.

Содержание Mn (марганец) 0,54 повышает прочность и порог хладоломкости.

Соотношение Si (кремний) 0,28 способствует увеличению предела текучести.

Присутствие Р (фосфор) 0,05 способствует увеличению стойкости. Если его будет больше в металле, то это снизит вязкость и пластичность металлоконструкции.

Производство осуществляется на специальном заводском оборудовании путем горячей прокатки металлоизделия. По окончанию процесса термообработки вся трубная продукция проходит этап гидроиспытания и контроля на прочность.

Химический состав стали 13хфа может отличаться, все зависит от того, в соответствии с каким ГОСТом она производилась.

Механические свойства стали 13ХФА

Механические

Свойства по стандарту ТУ 14-1-5598-2011

Класс прочности Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, %    Ударная вязкость, кДж / м2, KCU
К52 355-472 510-628 20 34,3

Свойства по стандарту ТУ 1303-006.3-593377520-2003

Сортамент Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, %    Ударная вязкость, кДж / м2, KCU
Трубы горячедеформированные 383-529 529 20 59

Свойства по стандарту ТУ 1308-245-0147016-2002

Сортамент Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, %    Ударная вязкость, кДж / м2, KCU
Трубы горячедеформированные нефтегазопроводные 353-470 502-627 25 196

Свойства по стандарту ТУ 1317-006.1-593377520-2003

Сортамент Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, %    Ударная вязкость, кДж / м2, KCU
Трубы горячедеформированные 353-519 502-686 25 196

Свойства по стандарту ТУ 1317-233-0147016-2002

Сортамент Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, %    Ударная вязкость, кДж / м2, KCU
Трубы горячедеформированные нефтегазопроводные 338-470 502-627 25 196

Свойства по стандарту ТУ 1469-011-593377520-2005

Предел текучести, σ0,2, МПа Временное сопротивление разрыву, σв, МПа Относительное удлинение при разрыве, δ5, %    Твердость, HRB
Класс прочности К48
338-451 470 25 92
Класс прочности К50
343-470 491 25 92
Класс прочности К52
353-491 510 23 92
Класс прочности К54
383-510 530 23 92
Класс прочности 56
392-539 549 23 92
Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий