Горячекатаный стальной лист 20ТВ1: характеристики и применение
Горячекатаный лист из стали марки 20ТВ1 — конструкционный материал перлитного класса, легированный титаном и вольфрамом. Марка относится к группе теплостойких сталей, сохраняющих прочностные характеристики при длительной эксплуатации в интервале 450–560 C. Прокат поставляется в термообработанном состоянии (нормализация или нормализация с отпуском) с гарантированным пределом текучести не менее 245 МПа при толщине до 60 мм.
Химический состав и структура
Титановое микролегирование (0,05–0,12 %) обеспечивает связывание азота и углерода в стойкие карбонитриды Ti(C,N), что тормозит рост зерна при нагреве под прокатку и сварку. Вольфрам (0,50–0,90 %) повышает сопротивление ползучести за счёт образования карбидов WC и сложных карбидов типа MeC. Углерод находится в пределах 0,16–0,24 %, кремний — 0,17–0,37 %, марганец — 0,50–0,80 %. Сера и фосфор ограничены значениями 0,025 % и 0,030 % соответственно.
Микроструктура после нормализации — феррито-перлитная с дисперсными карбидными включениями. Размер действительного зерна соответствует баллу 5–8 по ГОСТ 5639, что подтверждает стабильность механических свойств по толщине раската.
Механические свойства при нормальной и повышенной температуре
| Толщина, мм | в, МПа | т, МПа | , % | KCU, Дж/см |
|---|---|---|---|---|
| 8–20 | 440–590 | 265 | 21 | 59 |
| 21–40 | 430–580 | 255 | 20 | 54 |
| 41–60 | 420–570 | 245 | 19 | 49 |
| 61–100 | 410–560 | 235 | 18 | 44 |
При 500 C предел длительной прочности за 10 ч составляет ориентировочно 78–95 МПа. Предел ползучести на 1 % за 10 ч при той же температуре — 55–70 МПа. Жаропрочные свойства листа 20ТВ1 определяются стабильностью карбидной фазы и отсутствием интенсивной сфероидизации перлита вплоть до 560 C.
Технологические особенности
- Свариваемость ограниченно свариваемая; требуется предварительный подогрев 150–200 C и последующая термообработка шва.
- Обрабатываемость резанием — удовлетворительная в нормализованном состоянии, твёрдость 156–197 HB.
- Гибка в холодном состоянии — при радиусе не менее 2,5 толщины листа; при меньших радиусах необходим нагрев до 700–750 C.
- Термообработка: нормализация 900–930 C, отпуск 650–680 C с охлаждением на воздухе.
- Ковка и штамповка — в интервале 850–1150 C с замедленным охлаждением после деформации.
Области применения
Лист 20ТВ1 востребован в энергетическом машиностроении: коллекторы и трубные системы пароперегревателей, элементы корпусов арматуры высокого давления, опорные конструкции котлоагрегатов. В нефтехимии применяется для изготовления реакционных аппаратов, работающих с водородсодержащими средами при 400–520 C, а также для фланцев и днищ теплообменников. В металлургии — для деталей нагревательных печей, рольгангов и траверс, контактирующих с горячим металлом.
Прокат поставляется по ГОСТ 19903 (сортамент) и ГОСТ 19281 (технические требования) с приёмкой по группам прочности. Возможна поставка с ультразвуковым контролем сплошности по ГОСТ 22727 и с сертификацией на соответствие требованиям Ростехнадзора для объектов повышенной опасности.
Вопросы и ответы
Какая максимальная рабочая температура листа 20ТВ1?
Длительная эксплуатация допускается до 560 C. Кратковременный нагрев до 600 C возможен без необратимого снижения прочности, однако свыше этой температуры начинается активная коагуляция карбидов и падение жаропрочности.
Требуется ли термообработка после сварки?
Да. Сварные соединения подвергают высокому отпуску при 650–680 C для снятия остаточных напряжений и восстановления структуры зоны термического влияния. Без отпуска возможно образование холодных трещин.
Чем 20ТВ1 отличается от стали 20?
Базовая сталь 20 не содержит титана и вольфрама и теряет прочность выше 350–400 C. Легирование в 20ТВ1 повышает предел ползучести при 500 C в 2,5–3 раза и расширяет температурный диапазон применения.
Поставляется ли лист 20ТВ1 в закалённом состоянии?
Стандартная поставка — нормализация или нормализация с отпуском. Закалка с высоким отпуском применяется по согласованию для повышения прочностных характеристик, но снижает технологичность при гибке.
