873 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Термообработка стали 09г2с закалка

Сталь 09Г2С

Изделия из низколегированной конструкционной стали 09Г2С востребованы во многих отраслях производства, что подкрепляется широким предложением сортамента продукции этой марки. Благодаря своим физическим свойствам, сталь 09Г2С заслуженно заняла свою позицию на рынках современного спроса и предложений. Характеристики стали 09Г2С предоставляют возможность применять её в качестве основного материала при изготовлении деталей, которые предназначены для работы в температурном диапазоне рабочей среды от -70 ºС до + 425 ºС, что при проектировании изделий привлекает к себе внимание ещё большего числа конструкторов.

Химический состав стали 09Г2С

Перед тем, как перейти к подробному рассмотрению химического состава, нужно понять, что означает расшифровка стали 09Г2С. Буквы «С» и «Г» сообщают о том, что в составе сплава имеется марганец и кремний. Но в каком количестве? Давайте разберёмся.

Первая цифра, стоящая в начале названия марки, сообщает о количестве углерода, содержащегося в сплаве, и отображаемая в сотых долях. Соответственно, процент углерода в сплаве 09Г2С составляет примерно 0,09. Следующие цифры показывают содержание легирующих элементов: марганца в этом сплаве содержится около 2% и менее 1% кремния.

Химический состав стали 09Г2С

Помимо основных легирующих элементов, химический состав стали 09Г2С содержит в себе нижеследующие составляющие периодической таблицы:

Хим.элементСодержание в стали, %
CМенее 0,12
Si0,5…0,8
Mn1,3…1,7
NiМенее 0.3
SМенее 0.035
PМенее 0.03
CrМенее 0.3
VМенее 0.12
NМенее 0.008
CuМенее 0.3
AsМенее 0.08

Суммарное количество легирующих компонентов в низколегированных сплавах не превышает значения 2,5%. Удельный вес стали 09Г2С равен 7850 кг/м 3 , но нужно заметить, что плотность стали непостоянна и может иметь небольшой разброс значений, которые находятся в прямой зависимости от количества легирующих элементов. Но в любом случае, относительно небольшой вес готового изделия, в котором при изготовлении деталей прибегли к использованию стали этой марки, имеет большое преимущество по сравнению с другими более тяжеловесными сплавами.

Физические свойства

Конструкционная сталь 09Г2С обладает высокой способностью сохранять свои характеристики при работе под давлением в широком температурном интервале, долговечна, устойчива к нагрузкам с переменным вектором силы, а также подвергается термической обработке, которая оказывает значительное влияние на показатели механических показателей.

Коэффициент линейного расширения (КЛР), который описывает способность сплавов сохранять свой объём при увеличении температуры при постоянном показателе давления, изменяется всего на 2,4×10-6 единицы при изменении температуры со 100 ºС до 500 ºС (1,14×10-5 при 100 ºС против 1,38×10-5 при 500 ºС). Наглядное описание характеристик линейного расширения приведено ниже:

Температура апробирования, ºС100200300400500
Значение КЛР, 10-5 1/ ºС1,141,221,261,321,38

Несмотря на то, что сталь 09Г2С является низколегированной, она не проявляет такое свойство, как флокеночувствительность. Малое присутствие углерода в сплаве обеспечивает удовлетворительный показатель свариваемости деталей из стали этой марки. Нужно отметить, что высокое содержание углерода в сплавах при его выгорании приводит к возникновению дополнительных микропор, а также к образованию закалочной структуры, что отрицательно сказывается на качестве сварного шва, а в стали 09Г2С этого не наблюдается.

Изменение микроструктуры стали 09Г2С в зависимости от температуры

Сварка стали 09Г2С не требовательна к типу электродов и может проходить с использованием таких способов сварки, как ручная дуговая, электрошлаковая, автоматическая дуговая сварка под флюсом и с газовой защитой. Сплав марки 09Г2С не имеет ограничений по свариваемости материала, а детали из листового проката с сечением до 40 мм могут подвергаться сварке без предварительной разделки кромок. Детали, подготовленные к сварке, не нуждаются в дополнительной химической или термической обработке. Миграция легирующих элементов по всему сечению сварного шва обеспечивает его высокие прочностные характеристики и одновременно хорошие технические показатели ударной вязкости.

Для уменьшения признаков возникновения закалочной структуры, неизбежно формирующейся при сварке, сварное изделие следует подвергнуть высокотемпературному отпуску с температурой нагрева от 600 до 660 ºС. Охлаждение изделия должно быть медленным, с печью, что поможет избежать коробления его отдельных частей. Допускается не проводить термическую обработку деталей, прошедших сварку, и имеющих толщину поперечного сечения до 36 мм.

Механические свойства

Механические свойства стали 09Г2С описывают следующие характеристики для сортового и фасонного проката сечением до 10 мм:

Вид механических характеристикТемпература апробирования, ºСЗначение
Временное сопротивлениеϬ 0,2 , МПа+20 (комнатная)345
Предел прочностиϬ В , МПа490
Удлинениеδ 5 , %21
Ударная вязкостьКСU64
КСU -40-4039
КСU -60-6034

Для того, чтобы определить класс прочности (КП) испытываемого образца, следует обратиться к ГОСТу 19281-2014, в котором подробно показаны все ключевые характеристики, на которые следует опираться при проведении испытаний или оценке готового протокола на категорию прочности.

Стоит не забывать, что этот механический показатель напрямую зависит от химического набора соответствующих компонентов, и присутствие в большем процентном содержании какого-либо элемента может сыграть ключевую роль при формировании показателей прочности при обработке этой стали.

Механические свойства стали 09Г2С

В зависимости от класса прочности, изменяется и такой показатель механических характеристик, как твёрдость. Зависимость этих двух показателей прямая: чем выше категория прочности материала, тем выше и значение твёрдости. Обычно твёрдость низколегированных сплавов измеряется по методу Бринелля, и показатель твёрдости обозначается в единицах НВW, но в зависимости от требований, предъявляемых к изделию, и месту контроля (основной материал или материал сварного шва), может изменяться и метод измерения твёрдости. В таком случае, твердость материала может быть выражена в единицах по шкале Роквелла, Виккерса и т.д.

Режим термообработки стали назначается согласно критическим точкам:

Критическая точкаАс1Ас3Аr3Аr1
ºС725860780625

В зависимости от требуемых показателей механических свойств, назначается режим термической обработки. Нормализация и закалка стали 09Г2С проходит при высокотемпературном нагреве от 930 до 950 ºС. Зависимость мехсвойств от температурного режима отпуска приведена ниже:

Температура отпуска, °СПредел текучести,

δ0,2, Па

Предел прочности,

δВ, Па

Удлинение,

δ5, %

Относительное сужение,

ψ, %

20295×106405×1063066
100270×106415×1062968
200265×106430×106
300220×106435×106
400205×106410×1062763
500185×106315×10663

Как следует из таблицы, чем выше температурный режим сопутствующего отпуска, тем ниже у сплава сопротивление разрыву.

Термическая обработка способствует образованию сплава с двухфазной структурой, дисперсность зерна которого и определяет основные показатели механических свойств материала.

Применение сплава

Высокая прочность материала, удовлетворительные показатели механических свойств в широком диапазоне температур, а также способность к изменению свойств сплава после проведения термической обработки, неизбежно приводит к тому, что детали и изделия из стали 09Г2С находят своё применение практически во всех сферах производства и машиностроения. Из стали 09Г2С изготавливаются строительные конструкции, трубы для транспортировки различных жидкостей (воды, нефти и др.) и газов, резервуары различного назначения, паровые котлы, нефтепромысловое оборудование и различные детали машин, в т. ч. сельскохозяйственного направления.

Богатый выбор различных сортаментов, разнообразие толщин приводят к тому, что к использованию этого сплава обращаются всё большее число производителей различных металлоизделий.

При механизированной сварке и в частном использовании находит своё применение и сварочная проволока марки 09Г2С. Такая проволока может иметь медное напыление, а может быть и вовсе без покрытия. Большим плюсом такой проволоки является относительно малое количество легирующих компонентов.

Производство стали 09Г2С

Основным сырьём при производстве марки стали 09Г2С служит чугун, который оптимизируют, повышая количество углерода и улучшая свойства сплава за счёт внедрения легирующих составляющих. В основе изготовления стали этой марки лежит ряд направлений:

  • мартеновский;
  • электротермический;
  • конверторный.

Пример применения стали 09Г2С

Сталь 09Г2С проявляется отличным материалом при проектировании деталей и конструкций, которые будут работать в условиях низких температур, с одновременным сохранением своих высоких прочностных и пластичных характеристик, а низкие затраты при проведении монтажных работ, лишь в очередной раз подкрепляют позиции этой марки на рынке современного спроса и предложений.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Термообработка стали 09г2с закалка

Получение ультрамелкозернистого (УМЗ) и нанокристаллического (НК) состояния с высоким комплексом механических свойств в промышленных масштабах является актуальной задачей современного металловедения. В связи с этим в последнее время активно развиваются подходы к получению таких материалов [1].

Одним из методов диспергирования структуры материалов является механо-термическая обработка, которая включает холодную радиальную ковку и последующий отжиг. Радиальная ковка обеспечивает высокие степени деформации в промышленных условиях для высокоточных длинномерных поковок, при этом достигается высокая дробность деформации благодаря использованию вырезных фасонных бойков [2]. Во время ковки происходит многократное перекрытие очагов деформации с накоплением высоких степеней деформации. Последующий отжиг вызывает развитие рекристаллизационных процессов с формированием дисперсной структуры [3, 4].

Таким образом, целью данной статьи является исследование закономерностей формирования структуры и свойств конструкционной стали на разных этапах механо-термической обработки.

Материалы и методики эксперимента

В качестве материала исследования выбрана конструкционная низкоуглеродистая сталь 09Г2С следующего химического состава, % (масс.): 0,11 С; 0,50 Si; 1,26 Mn; 0,22 Cr; 0,14Ni; 0,14 Mo; 0,005S; 0,017P.

Предварительная термическая обработка трубных заготовок из исследуемой стали заключалась в термическом улучшении: закалка в воде от температуры 920°С, время выдержки 30 минут с последующим отпуском при температуре 570°С в течение 1 часа с охлаждением в воде.

Холодную пластическую деформацию трубных заготовок проводили в три прохода на радиально-ковочной машине SXP-16 с частотой 1000 ударов в минуту, заготовку при этом вращали вокруг своей оси со скоростью 25 оборотов в минуту с суммарной степенью деформации 55%.

Микроструктуру исследуемых сталей исследовали на микрошлифах с использованием светового микроскопа Olympus GX51. Для выявления микроструктуры поверхность микрошлифов подвергали травлению в 4%-ном спиртовом растворе азотной кислоты. Тонкую структуру сталей изучали на просвечивающем электронном микроскопе FEI Tecnai 20 G2 TWIN при ускоряющем напряжении 200 кВ.

Характеристики прочности и пластичности определяли на цилиндрических образцах с начальным диаметром 5 мм, в соответствии с требованиями ГОСТ 1497-73, на универсальной гидравлической системе для статических испытаний «INSTRON-SATEC 300 LX».

Испытания на ударную вязкость проводили на образцах типа 3 и типа 17 по ГОСТ 9454-78 на маятниковом копре КМ-30 при комнатной температуре. Трещину наносили на вибраторе Дроздовского.

Результаты и их обсуждение

Для исследования формирования структуры и свойств при механо-термической обработке выбрана низколегированная конструкционная низкоуглеродистая сталь 09Г2С в исходно термоулучшенном состоянии. Структура трубной заготовки исследуемой стали на наружной и внутренней поверхности после термического улучшения и холодной пластической деформации методом радиальной ковки со степенью 55% представлена на рисунке 1, а и б.

После термического улучшения в стали 09Г2С реализуется структура сорбита отпуска с избыточной ферритной фазой. Причем вблизи наружной и внутренней поверхностей трубы структура отличается количеством избыточной ферритной фазы, что можно объяснить низкой прокаливаемостью исследуемой стали. Количество структурно свободной ферритной фазы на внешней поверхности составляет порядка 20% (рис. 1, а), а на внутренней – порядка 50% (рис. 1, б).

Холодная пластическая деформация методом радиальной ковки со степенью 55% нивелирует структурные отличия в строении внешней и внутренней поверхности исходно термоулучшенной трубной заготовки (рис. 1, в и г) за счет образования большого количества границ зерен/субзерен в структурно свободного феррита стали 09Г2С. Другими словами, холодная РК позволяет исправлять дефекты термического улучшения низколегированных сталей (таких как структурно свободный феррит) за счет их диспергирования. Такой эффект вызван измельчением элементов структуры и субструктуры исследуемой стали в результате развития процессов фрагментации структуры при холодной пластической деформации [5].

а б

в г

Рисунок 1. Микроструктура конструкционной низкоуглеродистой стали 09Г2С в термоулучшенном состоянии (а, б) и после радиальной ковки со степенью ε = 55% (в, г) вблизи наружной (а, в) и внутренней (б, г) поверхности.

Микроструктура стали 09Г2С, подвергнутой последеформационному нагреву до температур 500 и 600°С, приведена на рисунке 2. При рекристаллизационном отжиге в интервале температур 500…600°С холоднодеформированной стали получают развитие процессы рекристаллизации, и структура становится однородной по всему сечению стенки трубной заготовки, при этом участки структурно свободного феррита методом световой микроскопии практически не выявляются.

а б

в г

Рисунок 2. Микроструктура конструкционной низкоуглеродистой стали 09Г2С вблизи наружной (а, в) и внутренней (б, г) поверхностей трубной заготовки, подвергнутой последеформационному отжигу: а, б – при 500˚С; в, г – при 600˚С.

Для изучения тонкой структуры стали 09Г2С после холодной пластической деформации методом радиальной ковки со степенью 55% и последующего отжига при температуре 500°С была использована просвечивающая электронная микроскопия (рис. 3, а). В структуре исследуемой стали после такого режима обработки сохраняются объемы деформированного металла, в которых процессы рекристаллизации сдерживаются мелкодисперсными карбидами. Характер распределения зерен и субзерен по размерам для исследуемых сталей также имеет левую асимметрию и носит логнормальный характер (рис. 3, б). Средний размер субзерна α-фазы после отжига при 500 °С составляет 555 нм, т.е. в данных условиях в стали 09Г2С формируется ультрамелкозернистая структура.

а 400 нм

б

Рисунок 3. Тонкая структура (а) и гистограмма распределения субзерен α-фазы по размерам (б) стали 09Г2С после холодной пластической деформации методом радиальной ковки со степенью 55% и последеформационного отжига при температуре 500 °С.

Результаты испытания характеристик механических свойств конструкционной низкоуглеродистой стали 09Г2С на разных этапах механо-термической обработки приведены в таблице 1.

При холодной радиальной ковке стали 09Г2С происходит упрочнение: после деформации со степенью 55% наблюдается рост предела текучести на 50%, а предел прочности повышается практически на 30%. Характеристики пластичности после холодной пластической деформации существенно снижаются: относительное удлинение уменьшается практически в 2 раза по сравнению с исходным термоулучшенным состоянием.

Характеристики ударной вязкости образцов исследуемой стали в результате холодной пластической деформации снижаются в среднем на 15%, но по-прежнему остаются на достаточно высоком уровне (таблица 1).

Последеформационный нагрев на 300˚С стали 09Г2С не приводит к существенному изменению характеристик механических свойств, однако при этом снижается уровень относительного удлинения на 25%. Изменение относительного сужения и ударной вязкости образцов с U-образным концентратором и с трещиной не превышает 10% по сравнению с исходным термоулучшенным состоянием.

Таблица 1. Значения механических свойств стали 09Г2С после различных режимов обработки.

Сталь 09г2с — характеристика, применение и свойства стали 09г2с

Сталь 09г2с – это очень востребованная сталь, используется как в строительстве, так и во многих отраслях промышленности. Существуют отечественные и зарубежные аналоги этого вида. Наиболее часто используется для изготовления труб, металлопроката и сварных металлоконструкций, температурный диапазон использования которых от -70 до 425 0 С9 с допустимыми нагрузками на них).

Сталь 09г2с 12: расшифровка

Понимание того, как формируется маркировка, позволяет отчетливо представлять, какой товар представляет производитель, а также его основные особенности. Для тех, кого интересуют подробности о 09г2с — расшифровка стали имеет следующий вид:

  • 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%.

Таким образом расшифровка 09г2с наглядно выглядит так:

ЭлементСодержание, %
C (углерод)до 0,12
Si (кремний)0,5 – 0,8
Mn (магний)1,3- 1,7
Ni (никель)до 0,3
S (сера)до 0,04
P (фосфор)до 0,035
Cr (хром)до 0,3
N (азот)до 0,008
Cu (медь)до 0,3
As (мышьяк)до 0,08
Fe (железо)96-97

Как видно из таблицы расшифровка стали 09г2с не ограничивается только тремя легирующими компонентами. Кроме, углерода, кремния и марганца, ее дополняют такие элементы: никель, сера, фосфор, хром, азот, медь, прочее. Процентная составляющая легирующих металлов не более 1-2 суммарных %.

Маркировка 09г2с на стальном листе

Также для стали 09г2с учитывается не только уровень легирования, но и другие факторы. Вот лишь некоторые из них, значимые для конкретного случая:

  • конструктивность (назначение);
  • эвтектоидность (структура: гексагональная, кубическая, прочее; изменения после закалки и т.д.);
  • способ производства (мартеновская, конвентная или электросталь);
  • хим. состав стали 09г2с (в данном случае низколегированная).

Как результат, появляются аналоги по отношению, которых часто задают вопросы подобные следующему: сталь 345 это и есть 09г2с? Обозначение С345 введено для строителей, где цифры обозначают не химический состав материала, а его важное свойство – предел текучести, для стали 09г2с он соответствует строительным стандартам С345, что отображено в ряде ГОСТов (27772-88).

Далее рассмотрено несколько классических вариантов, в том числе и то, когда одной марке стали соответствует несколько классов прочности.

Технические характеристики: тонкости использования справочных пособий

Свойства стали 09г2с во многом определяются химическим составом сплава, его специфическими параметрами, которые сегодня довольно точно просчитываются металлургами.

Марка стали 09г2с имеет следующие критические точки:

  • Ac1 = 732, когда аустенит превращается в перлит процессах охлаждения;
  • Ac3(Acm) = 870 (с – от французского chauffage/нагрев) точка конца растворения цементита;
  • Ar3(Arcm) = 854 (refro >Условные обозначения классические, цифры 1 и 3 обозначают номера точек на графике. Символами cm обычно отмечают заэвтектоидные стали.

Если говорить о других особенностях ст 09г2с, характеристики отмечаются такие: легкая свариваемость материала. Для этого используют РДС, АДС под флюсом и газовой защитой. Не поддаются свариванию только изделия, прошедшие химико-термическую обработку.

Механические свойства стали 09г2с – это табличные величины, которые разработаны рядом ГОСТов и описывают материал при комнатной температуре, а также для других его состояний.

Среди важных механических свойств стали 09г2с выделяют такие:

  • Предел текучести для остаточной деформации, измеряется в Мпа;
  • Относительные величины удлинения при разрыве и сужении;
  • Ударная вязкость (использование под нагрузкой – одно из основных применений);
  • Твердость по Бринеллю (HB).

Класс прочности стали 09г2с: таблица для перечня марок включает и указанную, как уже отмечалось соответствует С345. Сюда же относится ряд других марок. Таким образом, отличные по химическому составу и даже способу получения стали, могут иметь одинаковый класс прочности. Эти данные можно найти для 09г2с по ГОСТ 19281-2014, характеристики сплавов представлены в удобных таблицах, по которым легко ориентироваться. ГОСТ 19281-2014 вы можете посмотреть (скачать) — здесь.

Но возможна и ситуация наоборот. Например, для 09г2с ГОСТ 19281-89 и марки 16ГС есть данные о классах прочности 265 и 296.

В этом же ГОСТе описывают типы металлопроката:

  • Сортовой, круглый, фасонный при различных сечениях (в том числе круг 09г2с).
  • Широкополосные профиля с определенной толщиной изделий.

Круги большого диаметра стали 09г2с

Подобная информация представлена и для других марок.

Плотность стали 09г2с колеблется, где-то возле отметки 7800кг/м 3 . Но легирующие элементы могут, как увеличивать удельный вес, так и уменьшать его. К первому склонен вольфрам. Второго достигают добавлением: кобальта, никеля, меди.

Твердость стали 09г2с может определяться по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу и т.д. выбор системы определяется типом изделий, для которых требуется определение параметра. Также он важен при выборе способа сварки, твердость стали на шве должна сохранять достаточно высокие показатели.

Большую часть перечисленных параметров можно найти в ТУ 14 3 1128 2000 для стали 09г2с, как и для остальных марок. Технические условия описывают требования к материалам, из которых изготавливаются трубы для обслуживания газовых месторождений, других направлениях отрасли.

Допускаемое напряжение для стали 09г2с рассчитывается в зависимости от таких значений:

  • класса прочности и марки;
  • температуры, при которых она будет эксплуатироваться;
  • толщин, изредка конфигураций (круг, лист, прочее).

Существующие 09г2с аналоги зарубежные (европейские, азиатские, другие), наиболее совпадают по механическим, техническим свойствам с указанной маркой. Однако химический состав может сильно отличаться. Наиболее близкую конфигурацию имеет болгарская версия этой марки.

Сталь 09г2с: характеристики и применение

Основные области использования этой марки: листовой и фасонный прокат. Для горячекатаной полосы используют нормативы ГОСТ 103-2006, но стальной круг согласно ГОСТ 2590-2006.

Как уже отмечалось сталь 09г2с и аналоги легко поддаются свариванию. Уже перечисленные характеристики, позволяют использовать этот материал для изделий, требующих высокой износостойкости: балки, швеллеры, уголки.

Марка 09г2с, ее технические характеристики, необходимы в создании транспортных средств, строительстве, нефтяной и химической промышленностях. Широкий температурный диапазон позволяет применять материал там, где происходят сильные деформации за длительный эксплуатационный срок. При этом граничная температура -70 градусов, способствует применения изделий из из ст 09г2с в суровых климатических условиях.

Сталь 09г2с применяется при строительстве РВС для хранения нефтепродуктов на Севере

Под это описание, также хорошо подходит сталь 09г2с-15. Ее используют по всем перечисленным пунктам. Остается только добавить, что кроме сварки, монтаж может производится болтовыми соединительными элементами. Устойчивость металла к химическим воздействиям делает его интересным в соответствующей отрасли. При этом высокие механические качества используют для строительства мостов, дорог, портовых станций, прочего.

Популярна у строителей и марка 09г2с-12. Она также обладает стабильными пластическими свойствами. Отличается особым химическим составом, в который входит мышьяк. Задействуется для изготовления трубопроводной арматуры. Не может применяется в пищевой промышленности.

На севере России многокилометровые магистрали трубопроводов возведены, как раз из этой марки. Там, как нигде полезны устойчивость к морозам и легкая свариваемость изделий. Это позволяет создавать сложные, одновременно социально значимые объекты (металлоконструкции) из 09г2с и аналогов.

Одновременно с этим для городов с умеренным или континентальным климатом сталь 09г2с по ГОСТам различной нумерации подходит для облагораживания улиц. Квадратная труба крайне популярна в качестве ограждений, столбиков для рекламных щитков, установки передвижных торговых площадок, много другого. С этими же целями используют и прямоугольную конфигурацию изделий.

Сталь 09г2с, характеристики которой уже довольно подробно рассмотрены в данном изложении, интересна для сварщиков независимо от способа выполнения работ. Особенно популярны фланцы из этого материала. Особенности работы описаны в ГОСТ19281-73. Мастера довольно радушно воспринимают новость о необходимости работы с этой маркой.

Сам резервуар котла выполнен из стали 09г2с

Сталь 09г2с с различным классом прочности может применяться для производства паровых котлов, а также оборудования, используемого в сельскохозяйственном комплексе. Подробности о требованиях, предъявляемых к стали 09г2с в ГОСТ-5520 79.

Дополнительной причиной использования сплавов этой марки – высокая экономичность, достигаемая не только за счет дешевизны производства. Легкость и быстрота возведения зданий, сооружений, монтажа оборудования – также позволяют оптимизировать расходы предприятий разных отраслей.

Особенности электросварки

К работам с этим материалом предъявляются особые требования, которые обуславливаются необходимостью соблюдения технологического процесса. Необходимость сохранения прочности стали на швах уже отмечалась. Однако в обычных условиях едва ли можно достичь абсолютно положительного результата.

Например, условие предотвращения перегрева достигаются применением токов низкой силы 40-50 А /1 мм электрода. Сварные работы сопровождаются последующей закалкой материалов при температуре 650 0 С. Однако исходя из критических точек сплава можно произвести и собственные расчеты для проведения этих работ. Причем указанную Т закалки применяют последовательно к каждым 25 мм шва, примерно час. Охлаждение производят в обычной воде или на воздухе. Благодаря соблюдению технологий достигают качества, не уступающего по свойствам еще более дорогим сплавам.

Сравнение с другой маркой стали

Например, для 09г2с и ст3 разница определяется прежде всего содержанием углерода. Для Ст3сп оно в 10-20 раз превосходит того, что имеется в сплаве низколегированной марки.

Ст3сп – относится к углеродистым сплавам. Эта марка стали отличается высокой хрупкостью, быстрым разрушением при низких температурах. Если описываемая марка имеет нижний предел -70 градусов, то объект сравнения всего -20.

Качество Ст3сп – обыкновенное, что говорит о вероятно высоком присутствии серы и фосфора. Тогда, как 09г2с высококачественная. Все остальные плюсы уже есть в предшествующем описании. Остается только отметить, что стоимость этой марки значительно выше, чем цена Ст3сп.

Видео о низколегированных сталях:

Вторичное сырье

Разнообразие изделий велико, весь ассортимент легко увидеть просто «погуглив» или посетив любую трубную доску объявлений или по металлопрокату. Огромное количество швеллеров, уголков, прочего. Причем не всегда понятно, как авторы выставляют стоимость.

Например, вопрос содержанием: «сталь 09г2с цена за тонну» ставит просто в тупик. Ведь расшифровка не говорит не о типе проката, ни о других его свойствах качествах.

Кстати, мы уже писали статью про лом стали 09г2с — в ней более подробно расписано о вторичном использовании этой стали.

Более того, есть отличные категории, когда хотят продать лежалый лом 09г2с, новые изделия или просто уже пришедшие в непригодность материалы. Поэтому цена на этот вид металла редко фиксирована. На вес берут только то, что идет в переработку. Как деловой лом с ценой поштучно принимают швеллеры и прочее. Метражом измеряют листовой прокат. Но в принципе, эти данные могут быть рассчитаны и на вес, при условии закупки больших партий. Но тогда обе стороны рискуют продешевить, ведь количество изделий может незначительно отличаться при таком методе.

1 Область применения

Настоящий стандарт содержит основные технологические указания по термической обработке кованых и катаных заготовок для деталей трубопроводной арматуры из углеродистых и легированных конструкционных сталей марок: Ст3сп, Ст3пс, Ст5 по ГОСТ 380, сталь 20, 25, 35, 40, 45 по ГОСТ 1050, 09Г2С, 10ХСНД по ГОСТ 19281, 08ГДНФ по ТУ 108-11-514-80, 10Г2, 20Х, 30Х, 35Х, 40Х, 18ХГ, 30ХМА, 35ХМ, 20ХН3А, 40ХФА, 40ХН2МА (40ХНМА), 38ХН3МФА, 18Х2Н4МА (18Х2Н4ВА), 38Х2МЮА (38ХМЮА), 15ХМ по ГОСТ 4543, 12Х1МФ (12ХМФ), 18Х3МВ (ЭИ578, Н8), 25Х1МФ (ЭИ10), 20Х3МВФ (ЭИ415, ЭИ579), 15Х5М (Х5М, 12Х5МА) по ГОСТ 20072, 20ЮЧ по ТУ 14-1-3332-82.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты и нормативные документы:

ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия

ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия

ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия

ГОСТ 20072-74 Сталь теплоустойчивая. Технические условия

ТУ 14-1-3332-82 Сталь горячекатаная сортовая, стойкая к коррозионному растрескиванию. Опытная партия

ТУ 108-11-514-80 Поковки из легированных сталей. Технические условия

3 Режимы термической обработки

3.1 Для обеспечения необходимых показателей механических свойств и твердости заготовки деталей должны быть подвергнуты термической обработке: нормализации или закалке (нормализации) с отпуском.

3.2 Механические свойства сталей, определяемые на продольных образцах, вырезанных из заготовок, в зависимости от толщины (диаметра) приведены в приложении А (таблица 1).

Рекомендуемые режимы термической обработки заготовок для получения соответствующего предела текучести в зависимости от толщины (диаметра) заготовок приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Режимы термической обработки углеродистых и легированных конструкционных сталей

Предел текучести, σ0,2, МПа (кгс/мм 2 ), не менее

Наибольшая толщина (диаметр) заготовки, мм

Твердость, НВ(HRC 2) )

Вода или воздух

Вода от 20 °С до 40 °С

Масло или воздух

Масло или воздух

Масло или через воду в масло

Масло или воздух

Воздух или масло

15Х5М (12Х5МА, Х5М)

В печи до 400 °С, далее на воздухе

Масло или через воду в масло

Воздух или масло

1) По указанию технологической документации при нормализации заготовок сечением более 200 мм из сталей марок 35 и 40 для снятия напряжений производится отпуск при температуре от 620 до 650 °С.

2) См. примечания к измерениям твердости по шкале Роквелла (приложение Г).

Режимы термообработки стали, для которой необходимо получить предел текучести, не указанный в таблице 1, а также для сталей, не приведенных в настоящем стандарте, устанавливает изготовитель.

3.3 Если в сопроводительной документации на данную партию проката или поковок из стали марок Ст3, Ст5, 20, 25, 30, 40 имеется указание о проведенной нормализации, то повторную нормализацию заготовок из этой партии можно не проводить при условии соответствия механических свойств или твердости требованиям чертежа.

3.4 Термической обработке рекомендуется подвергать заготовки после предварительной механической обработки в наименьших сечениях, без надрезов, резких переходов и острых углов, являющихся местами концентрации напряжений.

3.5 Перепад температуры в рабочем пространстве печи не должен превышать 25 °С.

3.6 При установке термопар в печи, их концы (горячий спай) должны находиться на расстоянии не более 100 мм от поверхности заготовок.

Правильность показаний рабочих термопар периодически должна проверяться по контрольной платиновой термопаре.

3.7 Рекомендуемая температура печи во время посадки заготовок для термообработки в зависимости от толщины (диаметра) заготовки приведена в таблице 2 [1].

Таблица 2 — Рекомендуемая температура печи

Наибольшая толщина (диаметр) заготовки, мм

Наибольшая температура печи при посадке заготовок на закалку (нормализацию), °С

Наибольшая температура печи при посадке заготовок на отпуск, °С

Ст3сп, Ст5, Ст3пс, 20, 25, 35, 40, 45, 09Г2С, 18ХГ, 10Г2, 20Х, 30Х, 35Х, 40Х, 30ХМА, 35ХМ, 40ХФА, 15ХМ

38Х2МЮА, 10ХСНД, 08ГДНФ, 12Х1МФ, 18Х3МВ, 25Х1МФ, 20Х3МВФ, Х5М

40ХНМА, 20ХН3А, 38ХН3МФА, 18Х2Н4ВА

3.8 Время прогрева садки устанавливается с учетом наибольшей толщины (диаметра) заготовок, веса садки и расположения заготовок на поду печи.

Рекомендуемые нормы выдержки при нагреве: в пламенных печах — 1 минута, в электропечах от 1,5 до 2 минут, в соляных ваннах — 0,5 минуты, в свинцовых ваннах от 0,1 до 0,15 минуты на 1 мм толщины (диаметра).

Для более точного расчета времени прогрева садки (время нагрева и выравнивания температуры по сечению) в пламенных и электрических печах может быть рекомендована методика, приведенная в рекомендуемом приложении В. Методика пригодна для расчета при условии, что скорость нагрева не ограничена, а температура посадки заготовок в печь примерно равна температуре проведения операции.

3.9 Нагрев заготовок для закалки (нормализации) производится с производственной скоростью, если скорость нагрева в технологии не указана.

3.10 Время выдержки после полного прогрева садки (при нагреве под закалку, нормализацию) устанавливается технологической картой термической обработки с учетом массы садки из расчета нормы выдержки на 1 мм наибольшей толщины (диаметра) заготовок: для углеродистых сталей 1 минута, для легированных — от 1,5 до 2 минут.

Рекомендуемое время выдержки заготовок в печи при температурах отпуска в зависимости от толщин (диаметра) заготовки и массы садки заготовок приведено в таблице 3 [1].

3.11 При охлаждении заготовок (в процессе закалки) через воду в масло температура воды должна быть в пределах от 30 до 40 °С. При охлаждении массивных заготовок в масле начальная температура его, во избежание загорания, не должна превышать 50 °С.

Продолжительность охлаждения изделий больших сечений в охлаждающих средах при закалке приведена в приложении В (таблица В.1 [3]).

Таблица 3 — Рекомендуемое время выдержки заготовок в печи

Наибольшая масса садки заготовок, кг

Выдержка (после прогрева металла садки) при температуре отпуска, ч

Для стали марок: Ст3сп, Ст3пс, Ст5, 20, 25, 35, 09Г2С, 40, 45, 10Г2, 20Х, 30Х, 35Х, 40Х, 18ХГ, 30ХМА, 38ХМЮА, 35ХМ, 40ХФА, 15ХМ

Для стали марок: 10ХСНД, 08ГДНФ, 20ХН3А, 40ХНМА, 38ХН3МФА, 15Х5М, 18Х2Н4ВА, 12Х1МФ, 20Х3МВФ, 18Х3МВ, 25Х1МФ

Термообработка стали 09г2с закалка

Была разработана Установка подготовки нефти (УПСВН). На основании требований ФНиП в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», ГОСТ 32569-2013 п.12.2.3«Трубопроводы технологические взрывопожароопасных и химически опасных производствах» стыковые сварные соединения трубопроводов низколегированной стали (09Г2С по ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8734-75) предназначенные для работы в средах вызывающих коррозионное растрескивание подлежат обязательной термообработке. Приняли решение, что в проектной и рабочей документации будет выполнена термообработка сварных соединений.

Физико-химические характеристики сред:

  • в трубопроводах водонефтяной эмульсии находится сероводород содержанием 100÷200 ppm;
  • в трубопроводах в пластовой воде концентрация гидросульфида-иона составляет не более 400 мг/дм3 с показателями рН=7,4÷7,7;
  • в трубопроводах попутного нефтяного газа объемное содержание сероводорода составляет 4,02 %.

Заказчик считает что не нужно выполнять термообработку. Разъясните, как следует читать вышеуказанные пункты правил? Необходима ли термообработка для стали 09Г2С?

1. Характеристики рабочей среды, при которой в сосудах и аппаратах, предназначенных для эксплуатации в коррозионноактивных сероводородсодержащих средах, возникает сероводородное коррозионное растрескивание, указаны в пункте 4.1 ГОСТ 34233.10-2017 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты, работающие с сероводородными средами», а именно:

«Рабочие среды с содержанием сероводорода в концентрации, обуславливающей парциальное давление газовой фазы сероводорода от 0.0003 МПа и более, могут вызывать растрескивание, расслоение и изменение физико-механических свойств металла. Предельная концентрация растворенного сероводорода в воде, при которой возникает растрескивание, составляет 40 ppm.»

2. Требования к термической обработке сварных соединений технологических трубопроводов, аналогичные изложенным в пункте 12.2.3 ГОСТ 32569-2013 «Трубопроводы технологические стальные. Требования к устройству и эксплуатации на взрывопожароопасных и химически опасных производствах», установлены в пункте 318 Руководства по безопасности «Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов», утверждённом приказом Ростехнадзора от 27.12.2012 № 784 (документ включён в П 01-01-2017 «Перечень нормативных правовых актов и нормативных документов, относящихся к сфере деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Раздел I. Технологический, строительный, энергетический надзор» — утверждён приказом Ростехнадзора от 10.07.2017 № 254):

а) стыковые соединения элементов из углеродистых сталей с толщиной стенки более 36 мм;

б) сварные соединения штуцеров с трубами из углеродистых сталей с толщиной стенки трубы и штуцера соответственно более 36 и 25 мм;

в) стыковые соединения элементов из низколегированных марганцовистых и кремнемарганцовистых сталей с толщиной стенки более 30 мм;

г) сварные соединения штуцеров с трубами из низколегированных марганцовистых и кремнемарганцовистых сталей с толщиной стенки трубы и штуцера соответственно более 30 и 25 мм;

д) стыковые соединения и сварные соединения штуцеров с трубами из хромокремнемарганцовистых, хромомолибденовых, хромомолибденованадиевых, хромованадиевольфрамовых и хромомолибденованадиевольфрамовых сталей независимо от толщины стенки; для сварных соединений из стали марок 12ХМ, 12МХ и 15ХМ толщиной не более 12 мм, выполненных с применением электродов типа Э-09Х1М, термообработка не является обязательной при условии обеспечения твердости металла шва не выше 240 НВ;

е) стыковые соединения и сварные соединения штуцеров с трубами из углеродистых и низколегированных сталей, предназначенные для работы в средах, вызывающих коррозионное растрескивание (по указаниям в проектной документации);

ё) стыковые соединения и сварные соединения штуцеров с трубами из сталей аустенитного класса, стабилизированных титаном или ниобием, — в соответствии с п. 319 Руководства;

ж) стыковые соединения продольных швов лепестковых переходов из углеродистых и низколегированных сталей независимо от толщины стенки.

Сталь марки 09Г2С относится к низколегированным кремнемарганцовистым сталям, поэтому требования пунктов в), г) и ж) необходимо учитывать при проектировании вне зависимости от требований пункта 6.

3. Возможность реализации требования заказчика об исключении из проектной документации работ по термической обработке сварных швов стали 09Г2С для предотвращения их сероводородного коррозионного растрескивания подтверждается пунктом А.2.1.4 ГОСТ Р 53678-2009 «ИСО 15156-2:2003. Нефтяная и газовая промышленность. Материалы для применения в средах, содержащих сероводород, при добыче нефти и газа. Часть 2. Углеродистые и низколегированные стали стойкие к растрескиванию и применение чугунов», в котором содержатся следующие положения:

  • Для углеродистых и низколегированных сталей проведение термической обработки после сварки не требуется, если твердость сварных соединений не превышает значений, указанных в таблице А.1.
  • Для труб из углеродистых и низколегированных сталей с минимальным гарантируемым пределом текучести (SMYS) не более 360 МПа термическую обработку сварных соединений допускается не проводить. По согласованию с потребителем определение твердости сварного соединения в этих случаях не проводят (у стали 09Г2С предел текучести 345 Мпа — см. таблицу 9 ГОСТ 19281-2014 «Прокат повышенной прочности. Общие технические условия» — прим.).

4. Требование заказчика об исключении из проектной документации работ по термической обработке сварных швов целесообразно оформить официальным письмом.

Сталь 09Г2С, её характеристики, расшифровка и область применения

В мире существует не одна сотня марок сталей. Только в одном отечественном марочнике дано описание более 700 марок этого сплава. Но, можно сказать, что из всего этого количества только несколько пользуются заслуженным спросом у производителей различного вида металлических конструкций. Характеристики стали 09Г2С позволяют отнести ее именно к этому меньшинству. Почему так происходит и где она находит применение?

09Г2С — химический состав

Сталь относится к кремнемарганцовистым. В соответствии с требованиями ГОСТ 27772-88 полностью соответствует стали С345. Последняя используется для изготовления строительных конструкций.

В соответствии с принятой в нашей стране системой маркировки — состав 09Г2С расшифровывается следующим образом:

  • углерод (С) — 0,09%;
  • марганец (Мn)- 2%;
  • кремний (Si) — не более 1%.

Количество легирующих компонентов в составе стали не так и высоко, именно поэтому сталь 09Г2С относят к низколегированным. Этот сплав лежит в основании целого семейства сталей. Например, — 09г2, 09г2дт, 09г2т, 10г2с и многие другие. Характеристики сплавов этого семейства примерно схожи.

09Г2С — свойства

Состав сплава обеспечивает этому материалу следующие основные свойства:

  • плотность 7,85 г/куб. см.;
  • предел текучести, при нагреве до различных температур лежит в диапазоне от 255 до 155 МПа.

Детали из сплава 09Г2С могут быть сварены между собой любым известным видом сварки, используемым в промышленности. При этом нет необходимости в проведении каких-либо никаких дополнительных подготовительных операциях, например, предварительном подогреве места сварки.

Сталь этого типа нашла свое применение при создании сварных конструкций. Хорошая свариваемость этого материала обеспечена низким содержанием атомов углерода.

Многолетний опыт показывает, что более высокое количество углерода приводит к образованию различных дефектов, например, пористости, непроварам. Более того, при выгорании углерода в структуре сварного шва образуются закаленные микроучастки и это приводит к снижению качества шва.

Среди многих достоинств этой стали можно назвать и то, что она не приобретает дополнительную хрупкость после отпуска. Кроме того, ее структура позволяет обеспечить устойчивость к излишнему нагреву и как следствие появлению трещин в районе сварного шва.

Для производства стали этой марки применяют несколько способов:

  • мартеновский;
  • электротермический;
  • конверторный.

В качестве основного сырья применяют чугун. В соответствии с требованиями ГОСТ расплав оптимизируют, то есть:

  • поднимают количество углерода;
  • вводят легирующие компоненты.

Благодаря этим мероприятиям готовая продукция получает требуемые свойства.

Номенклатура продукции из стали 09Г2С

На металлургических предприятиях нашей страны производят следующий прокат:

  • 19281-73 Сортовой и фасонный прокат;
  • 19282-73 Листы и полосы.

То есть на рынке металлургической продукции потребители могут приобрести швеллер, уголок, лист и пр. Можно смело говорить, что такая ширина номенклатуры обеспечена именно свойствами и, конечно, ценой этого материала.

Для сравнения, можно сказать, что в среднем цена горячекатанного листа из стали 09Г2С составляет 43 000 рублей за тонну, в то время, как лист обычной стали стоит примерно 41 000 — 43 000. Но, свойства описываемого материала, перекрывают все затраты, связанные с его приобретением и обработкой.

09Г2С — область применения

Изделия из стали 09Г2С применяют для производства конструкций различного назначения. Этому способствует высокая прочность что позволяет использовать более тонкие компоненты конструкций. То есть, там, где толщина материала из обыкновенной стали составляет 5 мм, то из низколегированной, она будет в 1,5 — 2 раза меньше, и при этом надо помнить, то, что стоимость этих разных сталей примерно одинакова.

Характеристики, присущие сплаву 09Г2С, позволяют применять ее при изготовлении деталей и узлов, которые будут работать в температурном диапазоне от -70 до +450 градусов Цельсия. Свариваемость, которая в сравнении с другими сталями, существенно выше, позволяет создавать сложные инженерно-технические конструкции эксплуатируемые в судо- и машиностроении, на железнодорожном транспорте. После проведения определенных видов термической обработки, эту сталь применяют для производства трубопроводной арматуры. Кстати, возможность работы этой стали при температуре в -70 градусов, позволила использовать трубы из этого материала для транспортировки углеводородов на севере нашей страны.

Эта сталь, обладающая высокой способностью к свариванию и отменными механическими параметрами, идеально подходит для производства фасонных изделий, например, балки или швеллера. Кроме того, из этой стали производят комплектующие для станкостроения, транспорта, строительной и химической отрасли.

В строительстве широко используют квадратную трубу, выполненную из стали 09Г2С. Из нее производят различные ограждения, в том числе декоративные, возводят рекламные конструкции, малые архитектурные формы. Важную роль этот материал играет и в производстве котельного оборудования, большая часть, которого, произведена именно из него.

Следует отметить, что использование конструкций из стали 09Г2С позволяет функционировать объектам городского хозяйства, транспортным системам, производственным комплексам, расположенным в регионах с суровым северным климатом. Например, широким спросом пользуется такая продукция как фланцы. Опыт показывает, что сталь 09Г2С является оптимальным материалом для их производства. Дело в том, что они могут быть использованы как в помещении, так и при работе в различных температурах, в том числе и низких.

Широкую применяемость стали 09Г2С и ее аналогов, объясняется не только исключительными технологическими свойствами, но, с точки зрения снижения затрат, на производство конкретных изделий. В самом деле, конструкции, сваренные из этого материала проще обрабатываются, имеют меньшую массу и обладают хорошими параметрами по прочности и износостойкости.

Сварка стали

Как уже отмечалось выше, сварка стали 09Г2С не требует предварительной подготовки, но существуют методы, при которых применяют дополнительный нагрев до 120 C. Сварку деталей можно выполнять, применяя любые электроды, например, Э42А или Э50А. Технология и сварочные приемы ничем не отличаются от тех, которые применяют при работе с другими марками сталей. Но есть и небольшие исключения, например, ГОСТ требует выполнять разделку кромок при толщине стального листа от 5 мм. Хорошая свариваемость 09Г2С позволяет работать без разделки кромок до толщины в 40 мм.

При полуавтоматической сварке листов, типовым режимом можно назвать следующий:

  • сила сварочного тока — от 200 до 230 А;
  • давление защитного газа — от 2 до 2,2 атм.

Конструкции из этой стали не требуют особых условий при охлаждении после сварки. Остывая, на открытом воздухе она набирает необходимые параметры качества шва.

Аналоги и заменители стали 09Г2С

При разработке металлических конструкций инженер-конструктор может выполнить замену 09Г2С на следующие стали отечественного производства 09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т,10Г2С. Кроме того, в отечественной промышленности широко применяют и импортные аналоги, такие как: A 516-55 (ANSI — США), SM41B (JIS — Япония).

Читать еще:  Как правильно вставить провода в роутер
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector