Труба нержавеющая бесшовная из стали 12Х18Н10Т: характеристики и ГОСТ 9941-81

Труба нержавеющая бесшовная, изготавливаемая по ГОСТу 9941-81 из стали марки 12Х18Н10Т, является одним из наиболее популярных видов изделий данного типа. Высокая популярность бесшовных труб из нержавеющей стали этой марки объясняется широкой универсальностью их характеристик.

Труба 12Х18Н10Т производится из самой популярной марки нержавеющей стали

Такие трубы можно с успехом применять для решения широкого перечня задач, связанных с необходимостью транспортировки жидких и газообразных сред. Благодаря свойствам стали 12Х18Н10Т изделия из нее могут успешно эксплуатироваться в условиях постоянного воздействия повышенного давления и высокой температуры, а также длительное время контактировать с химически агрессивными веществами, не утрачивая при этом своих первоначальных характеристик.

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к бесшовным нержавеющим трубам можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

ГОСТ 9941-81 Трубы бесшовные холодно- и теплодеформированные из коррозионностойкой стали. Технические условия

Виды бесшовных труб из стали марки 12Х18Н10Т

Под требования ГОСТа 9941-81 попадают не только трубы 12Х18Н10Т, но и бесшовные трубные изделия, изготавливаемые методами холодного и теплого деформирования из других марок нержавеющих сталей общего назначения. Согласно положениям указанного ГОСТа, сортамент таких труб составляют изделия, наружный диаметр которых находится в интервале 5–273 мм, а стенки имеют толщину от двух десятых до двадцати двух мм. Требования ГОСТа 9941-81 касаются не только геометрических параметров бесшовных труб из нержавейки, но и технических характеристик таких изделий.

Допускаемая длина нержавеющих труб, передаваемых на склад или потребителям, которая также оговаривается ГОСТом, определяется их наружным диаметром и толщиной стенки.

Требования к длине нержавеющих труб

В стандартном исполнении данный параметр может находиться в интервале 4–7 м, но ГОСТ 9941-81 также допускает, что трубы бесшовного типа из нержавеющей стали могут отпускаться потребителям в следующих вариантах длины.

• Трубы, толщина стенок которых не превышает полмиллиметра, имеют немерную длину. При этом минимальная длина таких труб не может быть меньше 0,75 м, а максимальная не должна превышать наибольшее стандартное значение.
• Трубные изделия с толщиной стенки, находящейся в интервале 0,5–1 мм, делают немерной длины, величина которой не выходит за пределы 1 метра и максимального стандартного значения.
• Трубы, толщина стенок которых более 1 мм, имеют немерную длину, величина которой находится в интервале 1,5–12,5 м.
• Выпускают также нержавеющие трубы мерной длины, минимальное значение которой не выходит за пределы длин немерных изделий, а максимальное – за границы наибольшей длины, оговоренной ГОСТом. Для трубопроката, длина которого соответствует этой категории, максимальное предельное отклонение данного параметра не должно превышать 15 мм. Нормативный документ допускает, что длина мерных труб может быть больше оговоренных стандартом параметров, но для производства таких изделий необходима предварительная договоренность между производителем и потребителем.
• Есть трубы с длиной, которая кратна мерной, при этом наименьшее значение такой кратности, в соответствии с положениями ГОСТа 9941-81, составляет 300 мм. При производстве такого трубопроката на каждую сторону разреза допускается оставлять припуск, величина которого не должна превышать 5 мм. Кроме того, стандарт оговаривает величину предельного отклонения от полной длины таких изделий, которое не должно превышать +15 мм.
• При наличии у потребителя необходимости в нержавеющих трубах, длина которых превышает 12,5 м, ГОСТ допускает возможность их изготовления, но это также необходимо предварительно согласовать с производителем.
• Трубные изделия, наружный диаметр которых не превышает 25 мм, по договоренности заказчика такой продукции и ее производителя могут выпускаться с длиной, доходящей до 16 м.

Труба нержавеющая котловая КВД 57х4 длиной 6,5 метра

ГОСТ 9941-81 классифицирует трубы 12Х18Н10Т и изделия, выполненные из других марок сталей, не только по вариантам их длины и другим геометрическим параметрам, но и по степени их точности. Так, трубы бесшовного типа из нержавеющих стальных сплавов могут соответствовать обычной, высокой и повышенной точности.

С геометрическими параметрами бесшовных трубных изделий связаны величины предельных отклонений толщины их стенок, а также наружного диаметра. ГОСТ 9941-81 также регламентирует и величину допустимой кривизны трубопроката бесшовной категории, которая, если ее замерять на отрезке трубы длиной 1 метр, не может превышать:

• 1 мм – для труб любого диаметра, толщина стенок которых составляет полмиллиметра и более;
• 2 мм – для труб с толщиной стенок менее полумиллиметра и наружным диаметром, превышающим 15 мм.

Визуальный осмотр поверхности труб является одним из этапов контроля качества

Для нержавеющих бесшовных труб с наружным диаметром менее 15 мм, толщина стенок которых не превышает полмиллиметра, такой параметр, как величина допустимой кривизны, в стандарте не оговаривается. Единственное требование заключается в том, что на их поверхности не должно быть резких перегибов.

Концы бесшовных труб, согласно ГОСТу 9941-81, должны быть обрезаны строго под углом 90°, а после выполнения такой обрезки их следует зачистить от заусенцев. При зачистке на поверхности труб могут сформироваться шероховатость и фаска, наличие которых допускается стандартом. Потребитель труб, толщина стенки которых превышает 5 мм, при необходимости может указать, что на их обрезанных концах должна быть специально выполнена фаска под сварку.

Общие сведения

Как известно, трубы нужны для передачи газа, жидкости. В зависимости от того, что будет транспортироваться, определяется состав сплава и размеры изделия, его конструкция. Например, при взаимодействии с химически активными жидкостями может появляться коррозия, за которой последует разрушение металлопроката. Изделие должно быть к этому готово, чтобы отвечать своим задачам и требованиям надежности.

Рассматриваемая труба изготавливается из особой марки стали 12Х18Н10Т, относится к аустенитному классу. Материал стойко переносит:

• агрессивное воздействие сред;
• сильные перепады температуры;
• значительные скачки давления.

Изготавливаются в том числе у нас в стране. Такие трубы бывают двух видов:

• профильные, с квадратным или прямоугольным сечением — для производства применяется электросварной способ;
• круглые — получают электросварным или бесшовным методом.

Отсутствие швов позволяет продлить срок службы за счет увеличения прочности. Для получения применяются:

• волочение;
• ковка;
• прессование;
• прокатка.

Качество должно соответствовать требованиям ГОСТ 9941–81 . Документ был принят еще до распада Советского Союза, но действует до сих пор во многих его бывших республиках. Изделия отвечают не только российским требованиям. Продукция пригодна для тех же целей и в некоторых других зарубежных странах. Благодаря качеству область применения нержавеющих труб ГОСТ — обширна. В нее входят многие отрасли:

• нефтехимическая;
• строительная;
• химическая;
• газовая;
• судостроительная;
• металлургическая и др.

Кроме того, подобные трубы всегда нужны на тех работах, где требуется повышенная прочность. Это могут быть как особые участки производства, так и объекты гражданского строительства.

Трубы такого типа иногда применяются и в других целях:

• в качестве заготовок для производства различных деталей;
• как опора или заграждение и др.

В продаже можно найти размеры, подходящие для различных нужд: от 6×1,0 мм до 325×12,0 мм. В зависимости от толщины такие трубы делятся на следующие виды:

• легкие;
• обычные;
• усиленные.

Это интересно: Фундамент из стеклопластиковой арматуры: правила армирования

Формула расчета массы

В положениях ГОСТа 9941-81 нет точных сведений о том, сколько весит один погонный метр бесшовной нержавеющей трубы. Объясняется это тем, что под требования данного стандарта попадает сортамент труб бесшовного типа, для изготовления которых может быть использовано порядка 20 марок нержавеющих сталей общего назначения.

Между тем в данном ГОСТе представлена формула, применяя которую, можно легко определить удельный вес трубы с определенными геометрическими параметрами.

Формула расчета массы погонного метра трубы

В ГОСТе для удобства приведены величины плотности всех марок сталей, из которых производятся трубы данной категории. В частности, для 12Х18Н10Т данный параметр составляет 7,9 г/см3. В качестве примера можно определить вес одного погонного метра бесшовной трубы из нержавеющей стали данной марки:

M = 3,14/1000 × (50–4) × 4 × 7,9 = 4,56 кг.

Используя вес одного погонного метра нержавеющей трубы, рассчитанный по такой формуле, можно легко определить, сколько будет весить изделие, имеющее определенную длину. Для этого достаточно умножить полученный вес на общую длину трубопроката.

Основные характеристики

Химический состав стального сплава 12Х18Н10Т, из которого изготавливаются бесшовные трубы, оговариваются требованиями ГОСТа под номером 5632. Согласно положениям данного нормативного документа, в составе такой стали (если она по требованию заказчика должна отличаться хорошей свариваемостью) не может содержаться более 0,02% такой вредной примеси, как сера. В соответствии со стандартом, в химический состав нержавеющей стали данной марки в незначительном количестве могут входить элементы редкоземельной группы.

Характеристика стали 12Х18Н10Т

Содержание основных химических элементов в сплаве 12Х18Н10Т

Несмотря на то, что бесшовный трубопрокат должен подвергаться термообработке, в ГОСТе допускается, что можно обойтись без нее, а также без процедуры осветления поверхности. В таких случаях дополнительно оговаривать с потребителем необходимо и механические свойства труб, и допустимую степень кривизны их поверхности.

Высокая популярность бесшовных труб из нержавеющего стального сплава марки 12Х18Н10Т объясняется тем, что по своим механическим свойствам и эксплуатационным характеристикам они считаются одними из лучших.

Технологические особенности стали

К механическим свойствам, в частности, относятся следующие параметры стального сплава данной марки:

• предел текучести – не менее 22 кгс/мм2 (216 МПа) (этот параметр, очень важный для сталей, характеризует величину напряжения, при достижении которого деформационные процессы, протекающие в металле, будут продолжать развиваться в нем даже без последующего увеличения нагрузки);
• предел прочности – 56 кгс/мм2 (549 Н/мм2);
• величина относительного удлинения – не менее 35%.

По требованию заказчика тесты на растяжение бесшовных нержавеющих труб могут проводиться при 350°.

Физические свойства стали марки 12Х18Н10Т

Внутри и снаружи труб, изготовленных из нержавеющей стали указанной марки, не должно быть таких дефектов, как трещины, плены, рванины и закаты. Если же они после осуществления контроля обнаружены, то, согласно нормативному документу, можно устранять их при помощи местной зачистки, обточки и расточки, локальной или сплошной шлифовки. При выполнении таких механических операций важно следить за тем, чтобы геометрические параметры трубы, такие как толщина стенки и наружный диаметр, не оказались в результате за пределами отклонений, указанными в ГОСТе.

Положениями нормативного документа оговаривается и цвет бесшовных труб из нержавейки, который должен быть светлым. При этом отдельные трубные изделия данной категории могут иметь матовую поверхность, отличающуюся серым оттенком, что обусловлено особенностями технологии их производства. Основная часть труб данного типа подвергается травлению в вакууме или в защитной среде, которое выполняется после термической обработки. Такая обработка (как было сказано выше, факультативная) выполняется для того, чтобы устранить с поверхности изделия цвета побежалости.

Зарубежные аналоги стали марки 12Х18Н10Т

В соответствии с положениями нормативного документа, бесшовные трубы из стального сплава марки 12Х18Н10Т по требованию потребителей могут подвергаться дополнительным испытаниям на:

• расплющивание;
• раздачу;
• способность выдерживать гидравлическое давление.

Кроме того, в отдельном пункте договора, заключенного между производителем и потребителем, может быть оговорено требование, в соответствии с которым материал изготовления труб должен обладать высокой устойчивостью к межкристаллитной коррозии.

В том случае, если бесшовные трубы из данного стального сплава не были подвергнуты термообработке и их не испытывали методами расплющивания или раздачи, то их проверка на устойчивость к межкристаллитной коррозии не выполняется.

Легирование иными компонентами

Сталь представленной марки, из которой производится трубный прокат, может быть легирована иными компонентами. Одним из них является углерод. Если его определяется в структуре 0,1%, то при нагреве от 900 ºС структура становится абсолютно аустенитной. При охлаждении этот компонент не может оказать значительное воздействие на материал. Поэтому аустенитные качества обеспечивают в таком состоянии никель и хром.

Легирование титаном позволяет устранить склонность к коррозии между кристаллами. Эта добавка обладает сильным карбидообразующим свойством. Во время кристаллизации титан связывается с углеродом, образуя прочный карбид. Это позволяет избежать возникновения карбидов хрома. В противном случае его количество в аустените снижалось бы.

Кремний добавляется в состав сплава с целью его дегазации. Из-за этого сталь становится плотнее и прочнее. Повышается ее порог текучести. Но из-за этой добавки эластичность материала несколько снижается. Из-за этого холодная прокатка осложняется.

В состав может входить сера. Она имеет ограниченную растворимость в застывшем металле и неограниченную в жидком. По контуру зерен в застывающем металле в самом конце появляются сульфиды железа. Они создают эвтектику низкоплавкого типа. В присутствии кислорода расплав производится при еще более низких температурах.

В слоях фаз между зернами, которые обогащены серой, при нагревании материала происходит размягчение. Металл в этом случае утрачивает свои первоначальные свойства. Сталь начинает разрушаться. Поэтому количество серы в составе строго нормированное.

Фосфор, который присутствует в составе, негативно отражается на механических свойствах стали. В процессе кристаллизации появляется очень сильная первичная ликвация. Пластические свойства материала из-за этого понижаются. Особенно это заметно при низких температурах.

Требования ГОСТа 9940-81

Нержавеющий стальной сплав марки 12Х18Н10Т также используется для производства бесшовных труб в соответствии с ГОСТом 9940-81. По данному нормативному документу, бесшовные трубные изделия изготавливаются методом горячего деформирования, для чего используются нержавеющие стали общего назначения.

Бесшовные трубы, которые производятся по ГОСТу 9940-81, могут иметь диаметры, находящиеся в интервале 57–325 мм, и толщину стенок 3,5–32 мм. Стандартная длина таких труб, которые могут соответствовать обычной и высокой степени точности, может составлять от 3 до 8,5 метров. Положениями ГОСТа 9940-81 также оговариваются остальные геометрические параметры труб данной категории, физико-механические свойства материала, из которого они изготовлены, предельно допустимые отклонения кривизны поверхности изделий, их наружного диаметра и толщины стенок.

Допустимые отклонения геометрических размеров труб зависят от точности изготовления

По требованиям к химическому составу материала изготовления бесшовных нержавеющих труб ГОСТ 9940-81 мало чем отличается от положений предыдущего нормативного документа. Определить массу труб можно по той же методике, которая представлена выше.

Государственным стандартом под номером 9940-81 предусматривается, что бесшовные трубы, изготовленные из нержавейки, в зависимости от пожеланий заказчика могут подвергаться или не подвергаться термической обработке, соответствовать дополнительным требованиям по своей устойчивости к межкристаллитной коррозии. Кроме того, потребители труб данного типа могут дополнительно оговаривать с их производителем методы испытаний таких изделий, которые проводятся по методикам, оговоренным положениями ГОСТа 9941-81.

Нержавеющая бесшовная труба г/д используется чаще всего для транспортировки различного вида жидкостей и газов

Значимым отличием ГОСТа 9940-81 от стандарта под номером 9941-81 является то, что его требованиями не предусмотрена обязательная термическая обработка бесшовных нержавеющих труб. Объясняется это тем, что трубы, соответствующие данному стандарту, как уже говорилось выше, производятся методом горячего деформирования, а это уже предполагает, что материал их изготовления был подвергнут значительному термическому воздействию. Последнее необходимо для облегчения пластической деформации материала изготовления труб и одновременно придает ему требуемые физико-механические свойства.

Следует отметить, что различия в характеристиках бесшовных нержавеющих труб, произведенных по ГОСТам 9940-81 и 9941-81, как раз и объясняются разными технологиями изготовления. Так, бесшовные трубы из нержавейки, полученные методом горячего деформирования, отличаются хорошей пластичностью и гибкостью, но обладают меньшей прочностью и устойчивостью к механическим воздействиям, чем холодно- и теплодеформированные. Например, можно сравнить следующие параметры труб из нержавеющего стального сплава марки 12Х18Н10Т, произведенных по ГОСТам 9940-81 и 9941-81:

Сравнение нержавеющих труб, произведенных по различным технологиям

За счет повышенной прочности бесшовные нержавеющие трубы, изготовленные методами холодного и теплого деформирования, вне зависимости от своих геометрических параметров, должны выдерживать номинальную нагрузку, предусмотренную требованиями нормативного документа. Именно этим объясняется, что труборокат данной категории может производиться с меньшими величинами наружного диаметра и толщины стенок, чем изделия, изготавливаемые по ГОСТу 9940-81. Так, если сравнивать холодно- и теплодеформированные трубы с горячекатаными изделиями одного наружного диаметра (273 мм), изготовленными из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, то первые допускается производить с толщиной стенки 3–14 мм, тогда как для вторых этот параметр должен составлять 11–20 мм. При этом пределы текучести таких изделий, поскольку изготовлены они из стали одной марки, полностью совпадают и составляют 22кгс/мм2 (216 МПа).

Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что холодно- и теплодеформированные бесшовные трубы, произведенные из стали марки 12Х18Н10Т, целесообразнее использовать в тех случаях, где требуется высокая прочность при незначительном весе трубных конструкций, а горячекатанные изделия будут оптимальными тогда, когда особенно важными свойствами являются гибкость и пластичность используемых труб.

Общее описание

Труба нержавеющая 12Х18Н10Т является сортовым прокатом, который применяется для транспортировки жидких и газообразных субстанций, в том числе под высоким давлением или при высокой температуре. Изделия представленного типа имеют круглое поперечное сечение и производятся по бесшовной технологии. Основные параметры представленного проката регламентирует ГОСТ 9941-81. Он также указывает главные требования при изготовлении труб из нержавеющей стали холодной или теплой деформации.

Сталь 12Х18Н10Т представляет собой сплав аустенитного типа, содержащий титан. Для этого материала оптимальным режимом обработки является нагрев до 1050-1080ºС. В ходе производства применяется вода. Сталь проходит процедуру закалки, что позволяет максимально увеличить ее вязкость и эластичность. Материал приобретает после такой обработки прочность и твердость.

Труба нержавеющая 12Х18Н10Т имеет два основных преимущества:

• высокие показатели пластичности;
• значительный уровень ударной вязкости.

Материал может быть легированным разными металлами. Это придает продукции определенные эксплуатационные свойства. Главными качествами этого материала является относительное удлинение и предел прочности. Их устанавливают с требуемой степенью приближенности. Стоит отметить, что в справочной информации не учитываются данные про упрочняемость каждого типа сплава, а также о предварительной обработке.

Из представленной разновидности труб изготавливают объекты, предназначенные для применения в среде из разбавленных растворов уксусной, фосфорной, азотной кислоты, а также щелочей или солей. При этом внутренняя среда может подаваться под напором и при температуре до 600 ºС.

Причины популярности труб 12Х18Н10Т

Бесшовные трубы, изготовленные из стали марки 12Х18Н10Т, отличаются высокой востребованностью. Они нашли широкое применение в машиностроении, топливной, энергетической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Основные причины такой популярности заключаются в физико-механических свойствах данного сплава, определяемых, в первую очередь, его химическим составом.

Нержавеющий сплав марки 12Х18Н10Т – это материал с аустенитной структурой, относящийся к сталям хромоникелевой категории. Согласно положениям ГОСТа, он предназначен для эксплуатации в условиях постоянного воздействия химически агрессивных сред и повышенных температур.

Труба 12Х18Н10Т обладает лучшими свойствами нержавейки: легко сваривается, не магнитится и устойчива к коррозии

Если расшифровать маркировку этого стального сплава, станет понятно, что в его составе содержатся следующие химические элементы: углерод – 0,12%, хром – 17–19%, никель – 9–11%, титан – 5%. Кроме того, в нержавеющей стали данной марки также присутствуют кремний (0,8%) и марганец (2%). Благодаря такому сбалансированному химическому составу стальной сплав данной марки отличается не только высокой коррозионной устойчивостью, но также жаропрочностью и жаростойкостью.

Помимо этого, достоинствами стали данной марки, из которой по различным технологиям производятся бесшовные трубы, являются:

• хорошая свариваемость;
• возможность выполнения обработки методами как горячей, так и холодной деформации.

Область применения

Особенный химический состав определяет область применения труб 12Х18Н10Т. Стальной сплав, из которого изготавливают различные коммуникации, обладает высокими показателями устойчивости к межкристаллической коррозии. На материал не оказывают воздействие соли, щелочи, кислоты, а также атмосферная влажность и почвы.

Трубы из представленного сплава устойчивы к воздействию агрессивных сред, например:

• раствор азотной кислоты (65%) с температурой до 85 ºС;
• серная кислота (100%) с температурой до 65 ºС;
• раствор азотной кислоты (80%), нагретый до 65 ºС;
• состав из серной (70%) и азотной (25%) кислоты с температурой до 70 ºС;
• раствор фосфорной кислоты (40%) с нагревом до 100 ºС;
• сильные щелочи;
• растворы уксусной, муравьиной, лимонной и иных органических кислот.

Возможна сварка труб 12Х18Н10Т, что позволяет использовать их на предприятиях нефтеперерабатывающей, химической, пищевой и иных отраслей.

Если по трубе из представленного сплава транспортируют газ, температура внутренней рабочей среды не должна превышать 550 ºС. При этом нагрузка на систему должна быть минимальной. Часто именно эту разновидность труб применяют для создания самодельного теплообменника для печи в бане или камина.

При повышении температуры внутренней среды до максимального предела (800 ºС) изделие из стали представленного типа может эксплуатироваться до 10 000 часов. Если температура окружающей среды поднимется до 85 ºС и выше, на поверхности изделия начнет образовываться окалина. Чаще всего представленную разновидность труб применяют для:

• теплообменников;
• элементов печной арматуры;
• реторт;
• коллекторов и патрубков выхлопных систем;
• муфелей;
• электродов для искровых свечей зажигания.

При поддержании определенных эксплуатационных условий на заданном уровне удается продлить срок эксплуатации трубопроводов до 50-100 тыс. часов работы.