Бесшовные трубы 38ХГМ: характеристики горячедеформированного крепежного сортамента
Бесшовные трубы из стали марки 38ХГМ — горячедеформированный трубный прокат из легированной конструкционной стали хромомолибденового класса, применяемый преимущественно для изготовления деталей крепежа, шпинделей, валов и элементов бурового оборудования. Марка 38ХГМ относится к группе улучшаемых сталей, склонных к образованию отпускной хрупкости, и поставляется в виде труб по ТУ и ведомственным стандартам, поскольку массовый сортамент по ГОСТ 8732 для неё не нормирован.
Химический состав и структура
Сталь 38ХГМ содержит углерод в пределах 0,35–0,42 %, хром 0,80–1,10 %, молибден 0,15–0,25 % и марганец 0,30–0,60 %. Молибден повышает прокаливаемость и препятствует росту зерна при нагреве под прокатку, хром обеспечивает коррозионную стойкость в слабоагрессивных средах и упрочняемость при закалке. Кремний ограничен 0,17–0,37 %, сера и фосфор — не более 0,025 % каждого. После горячей деформации структура представляет собой феррито-перлитную смесь с участками бейнита при ускоренном охлаждении.
Механические свойства
Свойства труб зависят от режима термообработки. В нормализованном состоянии предел прочности составляет 640–780 МПа, предел текучести — не менее 440 МПа, относительное удлинение — 14–18 %. После закалки с 860–880 C в масле и высокого отпуска при 560–620 C достигается сочетание прочности и ударной вязкости KCU 59–78 Дж/см при температуре –40 C. Твёрдость в улучшенном состоянии — 229–269 HB.
| Параметр | Нормализация | Закалка + отпуск 600 C | Закалка + отпуск 560 C | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности, МПа | 640–780 | 880–1030 | 980–1180 | ГОСТ 1497 |
| Предел текучести, МПа | 440 | 740 | 880 | ГОСТ 1497 |
| Относительное удлинение, % | 14–18 | 12–15 | 10–13 | ГОСТ 1497 |
| Ударная вязкость KCU, Дж/см | 49 | 59 | 49 | ГОСТ 9454 |
| Твёрдость, HB | 187–229 | 241–277 | 269–302 | ГОСТ 9012 |
Сортамент и геометрия
Трубы 38ХГМ выпускают горячедеформированными с наружным диаметром 57–219 мм и толщиной стенки 6–40 мм. Кривизна на любом участке длиной 1 м не превышает 1,5 мм при диаметре до 114 мм и 2,0 мм при больших диаметрах. Овальность и разностенность — в пределах 10–12 % от номинала. Концы труб обрезают под прямым углом и притупляют фаску под последующую механическую обработку или сварку. Длина мерная — 4–12 м, немерная — 4–12 м с предельными отклонениями по ГОСТ 8734.
Технологические особенности
Сталь 38ХГМ обладает ограниченной свариваемостью: требуется предварительный подогрев до 200–250 C и последующая термообработка сварного соединения. Обрабатываемость резанием в улучшенном состоянии удовлетворительная — скорость резания твердосплавным инструментом 80–120 м/мин. Прокаливаемость обеспечивает сквозную закалку в сечениях до 40 мм при охлаждении в масле. При нагреве под горячую обработку давлением интервал деформации — 1180–850 C, перегрев выше 1220 C приводит к росту зерна и снижению ударной вязкости.
Области применения
- Изготовление высоконагруженного крепежа: шпильки, болты, гайки для фланцевых соединений нефтегазовой арматуры.
- Буровые замки, переводники и элементы колонковых труб в горнодобывающей промышленности.
- Шпиндели и валы металлорежущих станков, работающие при знакопеременных нагрузках.
- Детали гидравлических систем высокого давления: цилиндры, штоки, плунжеры.
- Заготовки для последующей механической обработки в энергетическом машиностроении.
- Элементы грузоподъёмных механизмов и такелажной оснастки.
Контроль качества и приёмка
Партия труб 38ХГМ сопровождается сертификатом качества с указанием плавки, химического состава, результатов механических испытаний и неразрушающего контроля. Проводят ультразвуковую дефектоскопию по ГОСТ 17410, гидравлические испытания давлением до 32 МПа, контроль макро- и микроструктуры на отсутствие флокенов и отпускной хрупкости. При необходимости выполняют стилоскопирование для подтверждения марки.
Вопросы и ответы
Чем отличается сталь 38ХГМ от 38Х2МЮА?
38ХГМ — улучшаемая конструкционная сталь с молибденом для объёмной закалки крупных сечений, тогда как 38Х2МЮА — азотируемая сталь с алюминием, предназначенная для поверхностного упрочнения при сохранении вязкой сердцевины.
Применяются ли бесшовные трубы 38ХГМ при отрицательных температурах?
Да, после закалки и высокого отпуска при 600–620 C ударная вязкость KCU сохраняется на уровне не ниже 49 Дж/см при –40 C, что допускает эксплуатацию в умеренно-холодных климатических зонах.
Какой вид термообработки оптимален для крепёжных деталей из этих труб?
Закалка с 860–880 C в масле с последующим высоким отпуском при 560–620 C обеспечивает сочетание прочности 880–1180 МПа и достаточной пластичности для работы под статическими и циклическими нагрузками.
Возможна ли сварка труб 38ХГМ без последующей термообработки?
Нет. Из-за повышенного содержания углерода и хрома сварные соединения склонны к образованию холодных трещин, поэтому обязательны предварительный подогрев 200–250 C и отпуск после сварки.
