Прутки из сплава Х23Ю5Т — жаропрочные элементы для нагревательных систем
Прутки из сплава Х23Ю5Т — востребованная позиция для предприятий, изготавливающих трубчатые электронагреватели (ТЭН), промышленные печи сопротивления и элементы камер сгорания. Материал относится к группе хромоалюминиевых ферритных сплавов с высоким удельным электросопротивлением, что определяет его применение в качестве нагревательных элементов, работающих в окислительной атмосфере при температурах до 1250 C.
Х23Ю5Т легирован хромом (22,0–25,0 %), алюминием (4,5–5,8 %) и титаном (0,3–0,7 %). Титан вводится для повышения пластичности и стабильности структуры при длительной эксплуатации. Сплав не упрочняется термической обработкой, работает в рекристаллизованном состоянии. Благодаря формированию плотной плёнки AlO на поверхности, материал обладает высокой окалиностойкостью в воздушной среде, однако не предназначен для работы в атмосферах, содержащих серу, азот или восстановительные газы.
Технические характеристики прутков Х23Ю5Т
Прутки поставляются в горячекатаном или кованом состоянии, диаметром от 8 до 120 мм. Механические свойства зависят от сечения: для прутков до 30 мм предел прочности составляет 540–735 МПа, относительное удлинение — не менее 16 %. Твёрдость после поставки не превышает 255 HB. Удельное электросопротивление при 20 C — 1,29–1,45 Оммм/м, что обеспечивает стабильный тепловыделение при проектировании нагревателей.
Рабочая температура применения — 1100–1250 C. При нагреве свыше 1300 C наблюдается интенсивный рост зерна и охрупчивание, поэтому для ответственных узлов рекомендуется ограничивать температуру поверхности. Сплав склонен к хрупкости при комнатной температуре после длительной выдержки в интервале 400–600 C (475 C-хрупкость), что учитывается при монтаже и транспортировке.
Сортамент и нормативная база
Прутки Х23Ю5Т изготавливаются по ГОСТ 12766.1-90 и ТУ 14-1-4502-88. Допустимые отклонения по диаметру — по классу точности В или С. Длина прутков — от 1 до 4 метров, немерная с остатком не более 15 % от партии. Кривизна на 1 метр — не более 4 мм для диаметров до 40 мм.
| Диаметр, мм | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Удельное сопротивление, Оммм/м | Макс. рабочая температура, C |
|---|---|---|---|---|
| 10 | 590–735 | 16 | 1,29–1,45 | 1250 |
| 25 | 540–690 | 18 | 1,29–1,45 | 1200 |
| 50 | 490–640 | 20 | 1,29–1,45 | 1150 |
Применение прутков Х23Ю5Т
Основное назначение прутков — изготовление нагревательных элементов сопротивления косвенного действия. Заготовки подвергаются механической обработке, нарезке резьбы или гибке в спирали. Типовые сферы использования:
- спирали и зигзагообразные нагреватели для камерных и шахтных печей сопротивления;
- стержневые нагреватели для ванн расплавленных солей и щелочей;
- элементы ТЭН для промышленных электрокалориферов и сушильных установок;
- нагреватели для муфельных печей лабораторного и производственного назначения;
- токоподводящие стержни в установках вакуумного напыления (при условии защиты от восстановительной среды);
- комплектующие для печей обжига керамики и фарфора.
При конструировании нагревателей из Х23Ю5Т необходимо учитывать значительный температурный коэффициент сопротивления: при нагреве от 20 до 1000 C сопротивление возрастает в 1,05–1,10 раза. Это требует расчёта пусковых токов и выбора аппаратуры защиты с запасом. Сварка прутков выполняется аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом, соединение допускается только в холодной зоне нагревателя.
Особенности заказа и входного контроля
При поставке каждая партия сопровождается сертификатом качества с указанием химического состава и механических свойств. Рекомендуется проводить входной контроль на соответствие удельному электросопротивлению, так как отклонение этого параметра влияет на мощность готового нагревателя. Прутки диаметром более 60 мм могут иметь осевую рыхлость, поэтому для ответственных изделий применяется ультразвуковой контроль.
Вопросы и ответы
До какой температуры можно эксплуатировать прутки Х23Ю5Т?
Длительная рабочая температура — до 1250 C в окислительной атмосфере. Кратковременно допускается нагрев до 1300 C, однако при этом ускоряется рост зерна и снижается ресурс.
Подвергается ли сплав Х23Ю5Т термической обработке?
Сплав не упрочняется закалкой или старением. Он применяется в рекристаллизованном состоянии после отжига при 800–850 C, который снимает наклёп после механической обработки.
Какая сварка применима для прутков Х23Ю5Т?
Допускается аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом с присадочной проволокой того же состава. Сварные соединения размещаются только в зоне с температурой ниже 400 C.
Какой диаметр прутков наиболее востребован для ТЭН?
Для стержневых нагревателей ТЭН применяются прутки диаметром 8–16 мм. Более крупные сечения используются для мощных печных спиралей и токоподводов.
