Производство деталей трубопровода из стали 15Х5М

Детали трубопровода из стали 15Х5М

Детали трубопровода из стали 15Х5М применяются в атмосферных условиях, не агрессивных и слабоагрессивных средах при температуре до +620°С. Это трубопроводы внутрицеховые, межцеховые, магистральные (только с анодной или катодной защитой от вихревых, наведенных токов). Изготавливаются фитинги из стали 15Х5М всеми известными методами – электроцентробежное литье, гнутье, сварка, штамповка, гибка, протяжка на роге, гидравлическая. Механическая формовка, прокатка в вальцах, вытачивание на токарных, фрезерных станках.

Химический состав стали 15Х5М

По содержанию углерода 0,15% сталь 15Х5М относится к низкоуглеродистым, по наличию добавок к легированным, по их количеству (около 6%) к среднелегированным. Содержание более 13% хрома автоматически переводит сталь в категорию нержавеющих коррозионно-стойких. Наличие молибдена ( около 0,5%) позволяет отнести 15Х5М к группе жаропрочных сталей. По структуре сплав относится к мартенситному классу.

Сталь твердая, прочная, с магнитными свойствами. В ней содержится стандартный объем сопутствующих элементов:

• Фосфор P – менее 0,03%;
• Сера S – в пределах 0,025%;
• Марганец Mn – до 0,5%;
• Кремний Si – в пределах 0,5%.

И следующее количество легирующих добавок, не указанных в условном обозначении:

• Медь Cu – до 0,2%;
• Титан Ti – в пределах 0,03%;
• Ванадий V – не более 0,05%;
• Вольфрам W – менее 0,3%.

Стратегическое сырье никель Ni здесь отсутствует, что позволяет немного снизить себестоимость производства мартенситного сплава.

Эксплуатационные свойства стали 15Х5М

Количество хрома 15% позволяет стали не ржаветь только в средах со слабой степенью агрессивности и обычных атмосферных условиях. Однако 0,5% молибдена позволяет закладывать детали трубопроводов из стали 15Х5М в проекты трубопроводов для эксплуатации в средах с высокой концентрацией фосфорной, соляной и серной кислоты, в том числе, и в виде их смесей друг с другом. Медь в количестве 0,2% усиливает коррозионную стойкость трубопроводов в промышленной атмосфере минимум на 10%.

Мартенситная хромистая нержавейка 15Х5М образуется в процессе сдвигового превращения молекул стали. Скорость движения атомов 1000 м/с, что на три порядка выше диффузионного преобразования перлита и цементита. Структура мартенсита реечная, образуется в процессе закалки.

Высокой твердостью и прочностью мартенситная сталь обязана внутренним напряжениям элементарных ячеек тетрагональной формы. Рекомендуемый температурный режим для трубопроводных фитингов из стали 15Х5М составляет от +400°С … +600°С. при температуре +650°С наблюдается максимальная степень процесса образования окалины. Ресурс трубопроводных фитингов из 15Х5М составляет от 10 тысяч часов. Средняя скорость коррозии составляет от 0,03 мм/го при температуре +300°С до 0,7 мм/год при +600°С в воде.

Нержавейка мартенситного класса имеет высокий коэффициент расширения температурного, высокое удельное электросопротивление и низкую теплопроводность. Поэтому во время сварки повышается вероятность перегрева шва, выгорания легирующих элементов. Во избежание указанных негативных последствий применяются специальные режимы, электроды и технологии.

Изготавливаются детали трубопроводов из стали 15Х5М следующими способами:

• вытачивание на токарном или фрезерном станке из проката, кованых заготовок;
• холодная деформация гнутьем;
• горячей деформации штамповкой, гибкой и протяжкой на роге;
• вальцевание;
• сварка из нескольких сегментов, двух скорлуп;
• литье электроцентробежное.

По умолчанию низкоуглеродистая сталь обрабатывается плохо. Она слишком мягкая, поверхность остается шероховатой после обтачивания и шлифовки. После введения легирующих добавок ситуация меняется благодаря повышению твердости, прочности, жесткости конструкционного материала.

Сталь 15Х5М относится к категории теплостойкой, то есть сохраняет нержавеющие свойства при температуре до +600°С, не образует окалины при указанных характеристиках среды. Нижний температурный порог эксплуатации соответствует -20°С. Не допускаются ударные нагрузки. Материал не склонен к отпускной хрупкости, но чувствителен к образованию флокенов.

Твердость трубопроводных деталей после горячей деформации составляет 170 HB, после отжига HB 217, после закалки достигает 400 единиц по шкале Бринелля. Официально зарубежными аналогами стали 15Х5М в технической литературе являются:

• Чехия, CSN – 17102;
• Румыния, STAS – 10MoCr50;
• Польша, PN – Н5М;
• Венгрия, MSZ – 12CrMo20-5;
• Китай, GB – 10MoCr50;
• Италия, UNI – A16rMo25-5KG, A16CrMo25-5KW;
• Евросоюз, EN – 7362, 5CrMo16, X12CrMo5;
• Франция, ANFOR – 710CD5-05, Z15CD5-05, Z20CD5;
• Япония, JIS – SFVAB5A, STPA25, STFA25, STC48, STBA25;
• Германия, DIN – 1.7362, 12CrMo19-5, T5, X12CrMo5;
• США, AISI – T51605, T12005, S50200, S50100, K41545, 502, 501.

Ближайшими по свойствам аналогами для стали 15Х5М в России являются 15Х5 и 15Х5ВФ.

Область применения

Трубопроводные детали из стали 15Х5М используются в следующих отраслях народного хозяйства:

• химическая промышленность;
• нефтегазовая промышленность;
• нефтехимическая отрасль;
• пищевая промышленность;
• фармакология;
• строительная отрасль;
• сельское хозяйство.

В отожженном состоянии сталь 15Х5М мягкая, что позволяет снизить трудозатраты на развальцовку пучков труб при изготовлении теплообменников, радиаторов, охладителей климатического оборудования.

Конструкционный материал не ржавеет в средах с содержанием серы – нефть, газ, тяжелее и легкие фракции углеводородов. Поэтому из стали 15Х5М производят отводы, тройники, переходы, фланцы, крестовины и прочие фитинги елки и трубной обвязки фонтанной арматуры, трубопроводов, установок крекинга и первичной перегонки нефти.

В химической промышленности детали трубопроводов 15Х5М используются в технологических линиях производства минеральных и органических удобрений, лакокрасочных материалов. Нержавейка по умолчанию является единственно пригодным материалом в пищевой отрасли и обеспечивает высокий ресурс несущих конструкций в строительстве. Кроме того, коррозионно-стойкая сталь имеет приятный дизайн без окрашивания и прочих защитных покрытий. Поэтому широко используется в интерьерном и фасадном дизайне.

Из тонкого листа 15Х5М производят трубы и фитинги дымоходов, но, только для печей, котлов и нагревателей на жидком и газообразном топливе. На твердотопливных печах они быстро прогорают.

Таким образом, детали трубопроводов из стали 15Х5М имеют достаточно низкую себестоимость и высокие эксплуатационные характеристики в слабоагрессивных средах и атмосферных условиях при температуре от -20°С до +600°С. выпускаются по стандартам ГОСТ, ТУ, ОСТ для нефтяной, химической промышленности и ряда прочих отраслей народного хозяйства.