Бесшовные трубы 15ХМ: характеристики, сортамент и применение
Бесшовные трубы из стали марки 15ХМ — горячедеформированный трубный прокат из теплоустойчивой низколегированной стали перлитного класса, легированной хромом и молибденом. Марка регламентируется ГОСТ 4543, сортамент труб — ГОСТ 8732 (горячекатаные) и ГОСТ 8734 (холоднодеформированные). Трубы 15ХМ предназначены для работы при температуре стенки до 560–570 C под давлением пара и горячих неагрессивных сред. Сталь содержит 0,11–0,18 % углерода, 0,4–0,7 % хрома, 0,4–0,55 % молибдена; молибден повышает жаропрочность и сопротивление ползучести, хром — стойкость к окислению и водородной коррозии.
Сортамент и геометрические параметры
Горячедеформированные трубы 15ХМ выпускают с наружным диаметром 25–426 мм при толщине стенки 2,5–28 мм; холоднодеформированные — от 5 до 250 мм с толщиной стенки 0,8–24 мм. Кривизна на 1 м длины не превышает 1,5 мм для горячекатаных и 1,0 мм для холоднокатаных труб. Трубы поставляют мерной, кратной и немерной длины, с гидроиспытанием или без него, с контролем механических свойств и химического состава. Овальность и разностенность нормируются ГОСТ 8732 и ГОСТ 8734.
Механические свойства при 20 C
| Показатель | Горячедеформированные | Холоднодеформированные | Термообработка | Условия испытаний |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 441 МПа | 412 МПа | нормализация 930–960 C | 20 C |
| Предел текучести т | 235 МПа | 245 МПа | отпуск 680–720 C | 20 C |
| Относительное удлинение | 21 % | 21 % | — | 20 C |
| Ударная вязкость KCU | 39 Дж/см | 39 Дж/см | — | 20 C |
| Длительная прочность | 78 МПа | — | — | 540 C, 10 ч |
Жаропрочность и эксплуатационные ограничения
Сталь 15ХМ сохраняет длительную прочность при 510–560 C; при 570 C допускаемое напряжение снижается до 60–70 МПа. Предел ползучести при 540 C за 10 ч — не менее 78 МПа. Трубы устойчивы к водородной коррозии при парциальном давлении водорода до 5 МПа и температуре до 400 C. Ограничение по температуре эксплуатации — 570 C; выше этой отметки интенсивно развивается ползучесть и окалинообразование. Сварка выполняется с предварительным подогревом 150–200 C и последующей термообработкой при 710–740 C.
Области применения
- Змеевики и коллекторы паровых котлов высокого давления на ТЭЦ и ГРЭС.
- Трубопроводы перегретого пара энергоблоков 100–300 МВт.
- Технологические линии нефтеперерабатывающих установок (атмосферно-вакуумные колонны, печи).
- Теплообменники и пароперегреватели химических производств.
- Трубопроводы горячего водоснабжения и отопления с температурой теплоносителя до 150 C.
- Элементы энергетического оборудования, работающие под давлением до 5 МПа.
Нормативная база и контроль качества
Поставка осуществляется по ГОСТ 8731, ГОСТ 8733, ГОСТ 550, ТУ 14-3Р-55. Обязательны испытания на растяжение при 20 C, контроль макро- и микроструктуры, проверка на склонность к отпускной хрупкости. Для труб, работающих под давлением, проводится ультразвуковая дефектоскопия и гидравлические испытания давлением до 20 МПа. Химический состав подтверждается спектральным анализом.
Вопросы и ответы
До какой температуры можно эксплуатировать бесшовные трубы 15ХМ?
Длительная рабочая температура стенки не превышает 560–570 C. При 570 C допускаемое напряжение составляет 60–70 МПа, выше этой отметки резко возрастает скорость ползучести.
Какая термообработка применяется для труб 15ХМ?
Горячедеформированные трубы нормализуют при 930–960 C с последующим отпуском при 680–720 C. Холоднодеформированные подвергают рекристаллизационному отжигу.
Чем отличается 15ХМ от стали 20?
Сталь 15ХМ легирована хромом и молибденом, что обеспечивает жаропрочность до 570 C и стойкость к водородной коррозии. Сталь 20 применяется при температуре не выше 350–400 C.
Требуется ли термообработка сварных соединений труб 15ХМ?
Да. Сварка выполняется с подогревом 150–200 C, после чего соединение подвергают высокому отпуску при 710–740 C для снятия остаточных напряжений.
