Меню

15х5м характеристика что это за сталь

Сталь 15X5M конструкционная теплоустойчивая

Расшифровка

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.

Читайте также:  Сталь 09г2с обрабатываемость резанием

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

к содержанию ↑

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)

Марка
стали
Новое
обозначение
15Х5М
Старое
обозначение
Х5М
Рекомендуемый
режим
термической
обработки
Температура
нагрева, °C
Отжиг
840-860°
Среда
охлаждения
С печью
Механическое
свойство
Предел
текучести
σ0,2,
Н/мм 2
(кгc/мм 2 )
не менее 215(22)
Временное
сопротивление
σв,
Н/мм 2
(кгc/мм 2 )
не менее 390(40)
Относительное
удлинение
δ5, %
не менее 22
Относительное
сужение
ψ, %
не менее 50
Ударная
вязкость
КСU,
Дж/см 2
(кгc*м/см 2 )
не менее 118(12)
  1. 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.
  2. Ударная вязкость определяется по требованию потребителя.

к содержанию ↑

Механические свойства

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
Читайте также:  Какие металлы делают сталь нержавеющей

к содержанию ↑

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

к содержанию ↑

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Предел
текучести
σ0,2, МПа Предел
прочности
σв, МПа Относительное
удлинение
δ5, % Относительное
сужение
ψ, % KCU,
Дж/см 2 Твердость
HRCэ 200 990 1260 16 63 125 35 400 1010 1220 18 64 112 35 450 1020 1230 20 65 123 37 500 1120 1250 16 64 92 35 550 160 850 19 73 250 20

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

к содержанию ↑

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.

Читайте также:  Допускаемые напряжения разрыва сталей

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

  1. 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.
  2. 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.
  3. Собранные под сварку детали и узлы прихватывают теми же электродами, которыми производится сварка.
  4. Сварку змеевиков печей и трубопроводов из стали 15Х5М следует производить электродами марки ЦЛ-17 типа Э-10Х5МФ по ГОСТ 9467.
  5. 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.
  6. Сварку следует выполнять на постоянном токе при обратной полярности (плюс на электроде) короткой дугой.
  7. 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

Толщина
стенки, мм
Диаметр
электрода, мм
Количество
слоев
6-12 3-4 2-4
13-20 3-4-5 4-6
21-25 3-4-5 6-9
26-30 3-4-5 6-11

Сварку первого (корневого) слоя и последующих 2-3 слоев рекомендуется выполнять электродами диаметром 3-4 мм при силе тока 80-120 А, а сварку последующих слоев-электродами диаметром 4-5 мм при силе тока 130-180 А
При толщине стенки свариваемых изделий до 20 мм сварку корневого слоя рекомендуется выполнять аргонодуговой сваркой. Режим аргонодуговой сварки корневого шва приведен в таблице ниже, присадка-проволока Св-10Х5М

Режим аргонодуговой сварки корневого слоя

Источник

Adblock
detector