2.2. Основные марки состав и свойства

Теплоустойчивые стали – стали, предназначенные для длительной работы при температурах до 600 ⁰С. теплоустойчивость соединений можно оценить коэффициентом теплоустойчивости к_Т:

– длительная прочность.

К теплоустойчивым сталям относят:

1. Низколегированные хромомолибденовые стали (перлитные) – 12МХ, 12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ. Предназначенные для работы в температурном интервале 450 –500 ⁰С.

2. Хромомолибденовые стали – 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 12Х2МФСР – предназначенные для работы в температурном интервале 550–600 ⁰С. Они широко применяются в химической и нефтехимической отрасли, машиностроении, в энергетических установках.

Их широкое применение определяется низкой стоимостью и достаточно высокой технологичностью как при изготовлении поковок и отливок, так и сварных конструкций.

Пример: литые стали 20XМФЛ и 15X1М1Ф используются для изготовления запорной арматуры, для нефтяных и газовых скважин, а так же для изготовления корпусов турбин.

Деформируемые стали: 12МX, 12XМ, 12X1МФ применяют для изготовления сварных технологических трубопроводов, а также для изготовления паропроводов, корпусов химических аппаратов. В судостроении используют для поверхностей нагрева котлов.

2.3. Химический состав, структура

В соответствующих с условиями длительной работы под напряжением при высоких температурах материал сварных конструкций должен обладать сопротивлением ползучести – это пластическая деформация под воздействием постоянного усилия при высоких температурах. В сварных конструкциях она с течением времени должна возрастать незначительно. Кроме этого металл сварных конструкций должен обладать длительной прочностью, стабильностью свойств во времени и заданной жаростойкостью. Перечисленные свойства при технологической обработке и сварке достигается введением в состав металла:

Cr = 0,5 – 2,0%

Mo = 0,2 – 1,0%

V = 0,1 – 0,3%

Кроме того, вследствие выгорания при сварке, в состав присадки входят редкоземельные элементы.

Хром повышает жаростойкость стали, то есть сопротивляемость окислению; предотвращает графитизацию в ходе сварки и в процессе эксплуатации при температуре больше 450 ⁰С. При введении хрома в сталь совместно с молибденом помимо вышесказанного повышает длительную прочность и сопровотивление ползучести.

Положительное влияние молибдена объясняется способностью образовывать в ходе сварки упрочняющую металл фазу Лавеса. Это интерметаллид типа Fe₂Mo.

“V” совместно с углеродом обеспечивает упрочнение стали за счет высокодисперсных карбидов типа “VC”. Он также способен сглаживанию интерметаллида включая (по объему наплавленного металла). Чтобы обеспечить заданный комплекс свойств изделия применяют нормализацию с последующим высокотемпературным отпуском.

Благодаря этой обработке обеспечивается структура, состав из дисперсной ферритокарбидной смеси.

2.4. Свойства стали

Необходимая жаростойкость и достаточная стабильность механических свойств в течение 100000 часов для сталей 12MX и 15XM может быть гарантирована при температуре эксплуатации равной 550 ⁰С.

Для сталей 12X1МФ и 15X1М1 температура эксплуатации равна 570 ⁰С.

Для сталей 12X2МФСР температура эксплуатации равна 600 ⁰С. Длительная прочность с повышением температуры существенно понижается.

Пример: 15XМ

350 ⁰С ₁₀³ = 265 МПа

500 ⁰С ₁₀³ = 137 МПа

550 ⁰С ₁₀³ = 63 МПа