Сталь 20; качества, характеристики, сортамент, сферы применения и условия эксплуатации

Сплав, который характеризуется простотой эксплуатации, легкостью в обработке, хорошими показателями прочности, твердости, а также невысокой стоимостью, можно с уверенностью назвать универсальным, применимым в любых условиях. Сталь 20 не является специализированной сталью, напротив, возможности ее применения настолько широки, что ей нашлось место практически в каждой промышленной отрасли.

Подробную информацию о поставках листовой стали и калькулятор цен можно посмотреть на нашем сайте.

Общие данные

Сталь 20 — это конструкционная углеродистая качественная сталь, широко применяемая в промышленности. Ее популярность не уступает стали 09Г2С, хотя по техническим и эксплуатационным характеристикам между этими марками существует заметная разница. Сталь 20 применяется главным образом для производства деталей, сварных конструкций, в строительстве, машиностроении, но полный список отраслей ее применения занял бы несколько страниц текста. Практичность стали этой марки позволяет ей занимать одно из лидирующих положений на рынке среди металлов черного проката.

Сварка углеродистых и легированных сталей: оборудование и материалы

Стальные изделия создают современную цивилизацию. Синтетики, частично вытеснили металл из некоторых ниш (к примеру, инженерные системы отопления и водопровода), однако на фоне общего объема применения это прошло почти незаметно.

Но там, где сталь, нужно соединение деталей из нее. Поэтому сварка стали давно выделилась в отдельную отрасль промышленности и науки.

Причем оказалось, что даже металлы, детали из которых внешне не имели заметных отличий, к созданию соединения относятся по-разному.

Влияют на это вносимые добавки, называемые легирующими, а также содержание углерода.

Влияние легированных примесей

Легирующими называют примеси меняющие свойства железа. По сути, только они превращают его в привычный материал. Такими добавками выступают редкоземельные металлы (напр. молибден, никель, ванадий), галогены (сера, фосфор), такие элементы как кремний или марганец. Самая распространенная — углерод.

Влияние примесей зависит от процентного состава их по отношению к объему. Особенно это заметно на примере добавок углеродных. Сварка высокоуглеродистых сталей труднее, чем большинства высоколегированных сортов.

Кроме прочего, некоторые добавки при высоких температурах выгорают. Это приводит к изменению свойств металла на стыке. Как правило, в худшую сторону.

Источник

Характеристики

Металл характеризуется отличной свариваемостью, нет никаких специальных требований к сварке за исключением случаев, когда детали ранее подвергались химической или термической обработке. Сталь 20 не склонна к отпускной хрупкости, нечувствительна к флокенам и флокеночувствительности. Сплав устойчив к обработке давлением, хорошо режется любыми способами, не трескается, поддается поверхностной механической обработке.

Сталь 20 менее устойчива к химическому воздействию, не рекомендуется контакт с щелочами и кислотами. Нет защиты от коррозии, изделия из стали 20 не рекомендуется использовать в условиях повышенной влажности, в контакте с водой без дополнительных защитных покрытий (цинка, хрома или краски).

Преимущества и недостатки стали 20

Сталь 20 отличается качеством и сравнительно невысокой стоимостью производства. Это улучшаемый сплав, что делает его приспосабливаемым к эксплуатации в самых разных условиях и, как следствие, распространенным.

Сталь 20 корозионно неустойчива и подвержена влиянию химических веществ — это ее главный недостаток. К достоинствам можно отнести:

• хорошую свариваемость без особых требований к процедуре;
• несклонность к отпускной хрупкости;
• нечувствительность к флокенам;
• соотношение цена-качество;
• плотность материала;
• умеренную прочность.

Сталь 20 — это черный металл с простым составом без дорогих легирующих добавок. Сплав производится давно, процесс производства хорошо изучен, оптимизирован, отработан ; нет никаких особых условий или требований, поэтому металл не отличается высокой стоимостью.

Описание, условное обозначение

• Категория – высококачественная конструкционная
• Группа по наличию легирующих элементов – хромованадиевая
• Группа коррозионной стойкости – I (совершенно стойкая)
• Класс прочности – К52
• Содержание углерода по массе, % – 0.13

Условное обозначение обязательно содержит:

Условное обозначение может включать иные данные – длину, точность изготовления, класс прочности, группу качества.

Пример обозначения с расшифровкой

Труба 299х8,0 13ХФА ТУ 14-3Р-124-2017

Труба
cвнешним диаметром 299 мм, стенка 8.0 мм, сталь 13ХФА, изготовлена по ТУ 14-3Р-124-2017.

Расшифровка маркировки

Маркировка стали 20 указывает на химический состав сплава, в частности ; на долю углерода в составе. Так как сталь 20 считается высококачественной, к точности ее химического состава предъявляются более высокие требования.

Химический состав

Химический состав стали 20 включает в себя следующие элементы и их обозначения:

• Углерод. Первая цифра 20 указывает на содержание углерода в сотых долях, т.е. 0.2%. Достоинством стали с повышенным содержанием углерода является более высокая прочность, но этот же показатель приводит к снижению пластичности.
• Кремний. Доля кремния в сплаве составляет от 0.17 до 0.35%. Благодаря наличию кремния в составе металла, снижаются пористость, количество газовых раковин, негативно влияющих на прочность сплава. Поры и раковины образуются из-за газов кислорода, азота и водорода, за удаление частиц которых отвечает кремний.
• Марганец. Доля марганца составляет от 0.35 до 0.6%. Марганец, как и кремний, препятствует окислению, а также выводит серу из состава. Благодаря марганцу термическая обработка под давлением протекает с низкой вероятностью образования трещин, улучшается результативность ковки и сварочных работ, поверхность изделий становится более качественной.
• Хром, медь, никель. Доля никеля и меди обычно не превышает 0.3%, доля хрома ; 0.2%. Это легирующие добавки, оказывающие положительное влияние на свойства стали, но в данном случае их содержание незначительно, поэтому заметного влияния на характеристики сплава они не оказывают.
• Фосфор, сера. Содержание фосфора допустимо до 0.035%, серы ; до 0.04%. Это примеси, оказывающие вредное воздействие на сталь. Они повышают хрупкость, негативно влияют на вязкость, в результате чего сталь теряет устойчивость к динамическим нагрузкам.
• Железо. Остальная часть сплава приходится на железо.

Химический состав в % материала 20

ГОСТ 1050- 88

Способы обработки и существующие аналоги

Марка 13ХФА достаточно легко подвергается основным способам обработки:

• резанию механическим инструментом;
• основным видам сварке;
• ковке;
• обычной инструментальной обработке.

Для поперечного или продольного резания, выпускаемых изделий, не требуется специального инструмента. Об этом свидетельствуют физические и механические свойства сплава. Свариваемость такого сплава не имеет ограничений. Его можно подвергать ковке уже при температуре более 860 °С. Произведенные исследования выпускаемого металла показали, что он не флокеночувствителен.

Наличие в сплаве необходимых легирующих добавок приводит к появлению специфических, так называемых закалочных структур. Во время сварки их образование может привести к снижению стойкости от холодных и горячих трещин. При сильном перегреве снижаться стойкость к хрупкому разрушению. Этот эффект вызван образованием увеличенного аустенитного зерна.

Наличие легирующих добавок, положительно влияет не только антикорроизийные свойства, но и на стойкость к перегреву. Происходит повышение ударной вязкости у границ образованного шва. Значительно повышается надёжность места сварки.

Виды проката

Существует две основные технологии получения прокатного профиля из стали 20:

1. Горячее деформирование — применяется для проката заготовок более 4 мм толщиной. Горячее деформирование приводит к образованию окалины, что является главным недостатком данной технологии.
2. Холодное деформирование ; применяется для проката тонких заготовок (до 4 мм). В результате холодного деформирования повышается прочность сплава благодаря наклепу.

Виды изделий из стали 20

• профиль всех разновидностей: швеллер, лист, двутавр, уголок, пруток, проволока;
• трубы бесшовные, высокопрочные, полученные способом волочения (холодного или горячего);
• трубы цельносварные холоднокатаные, сваренные из цельного листа стали 20 по длинне трубы.

Стандарты производства

• сортовой прокат, в том числе фасонный — ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-97, ГОСТ 8239-89;
• калиброванный пруток — ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 10702-78;
• шлифованный пруток и серебрянка — ГОСТ 14955-77;
• лист толстый — ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74;
• лист тонкий — ГОСТ 16523-97;
• лента — ГОСТ 6009-74, ГОСТ 10234-77, ГОСТ 103-2006, ГОСТ 82-70;
• проволока — ГОСТ 5663-79, ГОСТ 17305-91;
• поковки и кованые заготовки — ГОСТ 8479-70;
• трубы — ГОСТ 10704-91, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 5654-76, ГОСТ 550-75.

Сталь 13ХФА Москва и Московская область

Сталь имеет широкий спектр применения в машиностроении, производственной отрасли, строительстве, судостроении, авиастроении и многих других сферах промышленности. Существует множество марок сталей, большинство из них производятся на заказ, есть марки которые постоянно находятся на складе ввиду регулярного спроса. Компания Ресурс реализует сталь 13ХФА напрямую от производителя. При постоянном спросе мы готовы предложить взаимовыгодные условия поставки многих марок стали. В том числе и 13ХФА.

Выгодная цена на марку 13ХФА определяется минимальной наценкой и отсутствием посредников. Мы несем полную ответственность за поставленный материал и гарантируем качество поставки. Стоимость продукции определяется складскими и логистическими затратами, мы имеем возможность поставки стали напрямую с завода производителя, это дает возможность нашим клиентам вести стабильно свой бизнес.

Назначение и применение

Сталь 20 относится к самым распространенным маркам стали в отечественной промышленности, ее универсальность позволяет производить практически все виды металлических изделий. Основные области применения стали 20:

1. Машиностроение. Из стали 20 делают крепежные приспособления, соединительные элементы механизмов, шестерни, червяки, кронштейны, валы подшипники, вкладыши.
2. Трубопроводы. Из стали 20 делают трубы сварные и бесшовные, запорную арматуру и переходники ; крестовины, накидные гайки, ниппели, штуцера, шестигранники, муфты, краны, коллекторы, перегреватели, части котлов, работающие под высоким давлением.
3. Строительство. Крепежи, крюки, несущие фермы, балки и многое другое. В строительстве сталь 20 популярна благодаря хорошей свариваемости, удовлетворительной прочности и доступности.

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.

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

Три вида стали 20 по уровню раскисления

Раскисление — это удаление кислорода из состава стали 20 с целью снизить показатель хрупкости при горячей обработке. Степень или уровень раскисления по-другому можно назвать степенью выделения газов при затвердевании стали. Интенсивность выделения газов или кипение сильно сказывается на структуре застывшего металла, соответственно, чем выше уровень раскисления, тем более цельной и прочной будет структура.

Спокойная и полуспокойная сталь

Сталь, которая раскисляется кремнием и марганцем, может быть максимально очищена от содержания кислорода. Для такой стали характерна целостная структура без пузырьков и пор, т.к. сплав застывает в спокойном состоянии, без активного выделения газов. Образование усадочной раковины происходит в верхней части, она удаляется механическим путем.

Спокойная сталь дороже кипящей и полуспокойной, т.к. сложнее в производстве. Она используется при изготовлении изделий с высокими требованиями к прочности, например, для несущих конструкций, железнодорожных путей и т.д.

Полуспокойная сталь ; среднее состояние между спокойной и кипящей сталью, характеризуется средней пористостью. Она бывает разного качества и применяется для изготовления сварных конструкций, заготовок для трубного проката, крепежей.

Спокойная сталь обладает самыми высокими показателями прочности и надежности, но ее использование может быть экономически невыгодно в тех отраслях, где к стальным изделиям не предъявляются высокие требования.

Кипящая сталь

Сталь 20, процесс раскисления которой осуществляется благодаря марганцу, содержит наибольшее количество растворенных газов и оксидов железа. При затвердевании кипящей стали активно выделяется азот и углекислый газ, образуются множественные пузырьки и поры. Такая сталь уступает спокойной и полуспокойной стали по прочности, но имеет ряд положительных характеристик. Она отлично штампуется, процесс ее производства проще и дешевле, производство — безотходное.

Кипящая сталь подходит для производства изделий, которые не подвергаются высоким нагрузкам при эксплуатации. Это могут быть различные виды ограждений, листовая обшивка, прочие металлоконструкции.

Тройники ГОСТ 17376-2001 ст. 13ХФА

Тройники из стали 13ХФА с конструкцией по ГОСТ 17376-2001 – наиболее экономичное решения для обустройства трубопроводов с химически агрессивными средами и низкими температурами внешней среды. Стойкость стали 13ХФА к коррозии позволяет применять такие тройники на объектах добычи нефти и газа. Хладостойкость этого материала допускает применение при температурах от минус 60 до плюс 40°C с температурой среды от плюс 5 до плюс 40°C под давлением до 7,5 МПа.

Изготовление тройников из стали 13ХФА

ГОСТ 17380-2001 на технические условия бесшовных деталей трубопроводов не описывает применение стали 13ХФА. Однако прочностные характеристики этого материала позволяют изготавливать тройники из стали 13ХФА по геометрии ГОСТ 17376-2001.

Полуфабрикатами для изготовления тройников 13ХФА могут являться бесшовные трубы по ТУ 1317-006.1-593377520-2003, ТУ 1308-226-0147016-02, ТУ 1317-233-0147016-02 и другими техническими условиями. «Компания Энергостандарт» предлагает только продукцию известных и ответственных производителей, отвечающую всем требуемым конструктивным, физическим и химическим характеристикам.

Химический состав стали 13ХФА

Механические характеристики и химические свойства тройников 13ХФА определяет состав этого материала. Конструкционная легированная сталь 13ХФА используется для изготовления горячедеформированных труб для промысловых и магистральных нефтепроводов и газопроводов, промысловых водоводов невысоких давлений.

Подробно характеристики стали 13ХФА описаны в ГОСТ 5640-68.

В стали 13ХФА содержится от 0,08% до 0,13% углерода, и в среднем марганца 0,54%, кремния 0,28%, хрома 0,55%, никеля 0,3%, вредных примесей серы и фосфора 0,02 и 0,05% соответственно. Сталь 13ХФА имеет феррито-перлитную структуру с цементитом, преимущественно округлой формы, полосчатость определяется общей ориентировкой структуры в направлении деформации без чётко выраженных полос.

Наиболее близкими заменителями стали 13ХФА являются материалы 15ХФА, 20ХФА, 09СФА.

Коррозионная стойкость тройников 13ХФА

Выгодным свойством стали 13ХФА является проявление качественных свойств при низком уровне легирования. Это определяет получение ценных свойств материала при относительно небольших затратах на легирующие элементы.

Нефтепромысловые объекты характеризуются высоким содержанием сероводорода, углекислоты и кислорода. Тройники ГОСТ 17376-2001 из стали 13ХФА могут применяться на средах с минерализацией до 100 мг/л.

Тройники 13ХФА значительно превосходят по коррозионной стойкости тройники из стали 09Г2С. Марганец, входящий в состав материала 09Г2С, ухудшает коррозионную стойкость, так как более активен, чем железо, и образует окислы и сульфиды. Параметры их кристаллических решёток отличаются от оксидов и сульфидов железа. В результате продукты коррозии разрыхляются и отслаиваются от поверхности металла.

Сталь 13ХФА является хромсодержащей. Этот металл образует аморфный гидроксид, который покрывает поверхность стали, скрепляет между собой кристаллы карбоната железа и предохраняет их от растворения средой. Об этом свидетельствуют исследования, проведённые на нефтяных месторождениях Западной Сибири и Республики Коми.

Сталь 13ХФА обеспечивает тройникам скорость общей коррозии не более 0,35 мм/год и стойкость к сульфидному растрескиванию под механическим напряжением не менее 0,75∙σ0,2. Стойкость к водородному растрескиванию по длине трещин (CLR) – не более 1%, по толщине трещин (CTR) – не более 3%.

Прочность тройников 13ХФА ГОСТ 17376-01

Тройники 13ХФА соответствуют классу прочности К52 и выше, что соответствует пределу прочности σв = 500 – 627 МПа и предел текучести σт = 334 – 470 МПа.

Сталь 13ХФА почти вдвое твёрже (HB=248 МПа) стали 09Г2С. Это свидетельствует о большем сопротивлении эрозии тройников 13ХФА по сравнению с тройниками 09Г2С.

Монтаж и эксплуатация тройников 13ХФА

Тройники ГОСТ 17376 из стали 13ХФА имеют хорошую свариваемость. Невысокое содержание углерода исключает закалку и перегрев в процессе сварки, благодаря чему пластичность не снижается, а зернистость не увеличивается. Сварка может производиться и без подогрева.

Тройники из углеродистых сталей 20А и 20С повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости

Бесшовные тройники с требованиями повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости также могут изготавливаться из труб сталей 20А и 20С. Тройники из стали 20А производятся из бесшовных нефтегазопроводных труб повышенной эксплуатационной надёжности. Сталь 20С (20 «С» селект) применяется для изготовления сероводородостойких тройников с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Условные обозначения тройников 13ХФА с конструкцией по ГОСТ 17376

Условное обозначение равнопроходного тройника 2-го исполнения, например, диаметра 273 мм, Т=12 мм из стали 13ХФА, записывается так:

Тройник 273х12 ст. 13ХФА ГОСТ 17376-01,

тройника переходного бесшовного из стали 13ХФА исполнения 2 для параметров D=273, T=12, D1=219, T1=10:

Тройник 273х12-219х10-13ХФА ГОСТ 17376-2001.

Закупить тройники из стали 13ХФА по ГОСТ 17376

«Компания Энергостандарт» предлагает выгодные коррозионностойкие тройники высочайшего качества. Купите тройники из стали 13ХФА, позвоните по нашим телефонам.

Тройники бесшовные приварные ГОСТ 17376-2001 Конструкция

Цены на Тройники ГОСТ 17376-2001 ст. 13ХФА

Диаметр условный DN (Ду)Наружный диаметр основной х толщина стенки — Наружный диаметр ответвления х толщина стенки, ммЦена с НДС, рубВес (масса), кг

Механические свойства

Сталь 20 отличается высокими механическими показателями, такими как пластичность, твердость и прочность. Высокий показатель ударной вязкости позволяет стали достойно выдерживать повышение динамические нагрузки. Прочность улучшается термической или механической обработками — наклепом, прокатыванием роликами, отжигом, нормализацией.

Удельный вес стали составляет 7.85 г/см3. Максимальный коэффициент линейного расширения ст 20 = 14,8·10-6 град-1 при температурах 27-700°С. Показатели для калиброванной горячекатанной стали 2-й категории: временное сопротивление разрыву 410 МПа, относительное удлинение после разрыва 25 %, относительное сужение 55 %, твердость по Бринеллю 4,8.

Механические свойства при Т=20oС материала 20 .

Механические свойства стали 20 при повышенных температурах0С

Пределы выносливости стали 20

Механические свойства стали 20 после ХТО

Технологические свойства

Сталь 20 — высокотехнологичный сплав, относящийся к категории цементируемых. Процесс цементации представляет собой насыщение поверхности изделия углеродом путем нагрева в специальной среде. В результате такой обработки верхний слой изделия приобретает показатель твердости до 62 HRC, что в три раза выше, чем у сердцевины. Металл хорошо поддается ковке, резке и пайке, не склонен к образованию трещин, сохраняет высокую плотность. Для сварки применимы все популярные методы — АДС, КТС, РДС, сварка под флюсом и т.д.. Тип оборудования зависит от выбранной технологии сварки.

Ударная вязкость стали 20 KCU (Дж/см3) при низких температурах °С

Предел текучести стали 20

Твердость

Способы обработки и существующие аналоги

Марка 13ХФА достаточно легко подвергается основным способам обработки:

• резанию механическим инструментом;
• основным видам сварке;
• ковке;
• обычной инструментальной обработке.

Для поперечного или продольного резания, выпускаемых изделий, не требуется специального инструмента. Об этом свидетельствуют физические и механические свойства сплава. Свариваемость такого сплава не имеет ограничений. Его можно подвергать ковке уже при температуре более 860 °С. Произведенные исследования выпускаемого металла показали, что он не флокеночувствителен.

Наличие в сплаве необходимых легирующих добавок приводит к появлению специфических, так называемых закалочных структур. Во время сварки их образование может привести к снижению стойкости от холодных и горячих трещин. При сильном перегреве снижаться стойкость к хрупкому разрушению. Этот эффект вызван образованием увеличенного аустенитного зерна.

Наличие легирующих добавок, положительно влияет не только антикорроизийные свойства, но и на стойкость к перегреву. Происходит повышение ударной вязкости у границ образованного шва. Значительно повышается надёжность места сварки.

Физические свойства

Температура плавления стали 20 составляет 1500С, жидкой сталь становится при 1600С. Сталь 20 обладает хорошей теплопроводностью и теплоемкостью. Модуль упругости, коэффициент температурного расширения, теплопроводность, плотность, удельная теплоемкость и электросопротивление для различных температур показаны в таблице ниже.

Физические свойства материала 20 .