Металлические заготовки 20Х23Н13: жаропрочный прокат для высокотемпературных агрегатов
Металлические заготовки из стали 20Х23Н13 — это полуфабрикаты из жаростойкой феррито-аустенитной (двухфазной) стали, поставляемые в виде кованых слитков, сортового проката, трубной заготовки и поковок. Марка 20Х23Н13 (аналог AISI 309, DIN 1.4828) содержит 20–23 % хрома, 12–15 % никеля и до 0,20 % углерода, что обеспечивает устойчивое окалинообразование при длительной работе в окислительных средах. Заготовки служат исходным материалом для последующей механической и термической обработки — из них изготавливают детали печной арматуры, теплообменников и крепёж, работающие без защитной атмосферы.
Технические характеристики заготовок
Структура стали после закалки — аустенитная матрица с включениями -феррита, что снижает склонность к росту зерна при нагреве. Заготовки поставляются в термообработанном состоянии с твёрдостью не выше 200 HB, что обеспечивает обрабатываемость резанием. Предел текучести при 20 C — не менее 210 МПа, временное сопротивление — от 520 МПа. Жаростойкость без заметного окалинообразования сохраняется до 1000–1050 C в воздушной среде.
| Параметр | Значение | Условия | Единица | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести | 210 | 20 C | МПа | ГОСТ 5949 |
| Временное сопротивление | 520–720 | 20 C | МПа | ГОСТ 5949 |
| Относительное удлинение | 35 | 20 C | % | ГОСТ 5949 |
| Жаростойкость | до 1050 | воздух | C | ГОСТ 5632 |
| Твёрдость | 200 | после отжига | HB | ГОСТ 5949 |
Сортамент и способы поставки
- Кованые заготовки и слитки массой от 50 до 3000 кг для последующей ковки и штамповки.
- Сортовой прокат круглого сечения диаметром 12–200 мм в термообработанном состоянии.
- Трубная заготовка и гильзы для производства бесшовных жаростойких труб.
- Поковки по чертежам заказчика с припуском под механическую обработку.
- Прутки квадратного и прямоугольного сечения для изготовления печной арматуры.
Области применения
Заготовки 20Х23Н13 востребованы в металлургии и нефтехимии, где требуется стойкость к высокотемпературной газовой коррозии. Из них изготавливают ролики и подвески роликовых печей, колосники, горелочные камни, детали обжиговых и цементационных печей. В нефтепереработке — змеевики и опоры трубчатых печей, элементы реакторов каталитического крекинга. В энергетике — крепёж и экранные трубы котлоагрегатов, работающих при температуре до 1000 C. Также материал применяется для деталей термического оборудования: муфелей, реторт, тиглей и подовых плит.
Технологические особенности обработки
Заготовки удовлетворительно обрабатываются резанием после отжига, однако склонны к наклёпу, что требует снижения подачи на чистовых операциях. Сварка выполняется электродами аустенитного класса с ограничением погонной энергии для предотвращения горячих трещин. Горячая деформация проводится в диапазоне 1150–900 C с последующим ускоренным охлаждением. При эксплуатации в интервале 600–800 C возможно охрупчивание -фазы, поэтому детали, работающие в этом диапазоне, требуют периодического контроля структуры.
Вопросы и ответы
Чем сталь 20Х23Н13 отличается от 12Х18Н10Т?
20Х23Н13 содержит больше хрома (20–23 % против 17–19 %) и меньше никеля, что повышает жаростойкость до 1050 C, но снижает стойкость к влажной коррозии. 12Х18Н10Т — аустенитная сталь с титаном, рассчитанная на работу в агрессивных средах до 600 C.
При какой температуре заготовки 20Х23Н13 сохраняют жаростойкость?
Устойчивое окалинообразование начинается выше 1000 C. В воздушной среде детали работают до 1050 C длительно и до 1100 C кратковременно. В средах с сернистыми соединениями верхний предел снижается до 900–950 C.
Какой термообработке подвергают заготовки перед поставкой?
Заготовки отжигают при 1050–1100 C с охлаждением на воздухе или в воде для снятия напряжений и получения аустенитно-ферритной структуры. Твёрдость после отжига не превышает 200 HB.
Возможна ли сварка заготовок 20Х23Н13 без подогрева?
Сварка возможна без предварительного подогрева при толщине до 12 мм. Для больших сечений рекомендуется подогрев до 150–200 C и применение электродов с аустенитной структурой, например ОЗЛ-6 или аналогов.
