Стальной круг 20Х23Н18: жаростойкий прокат для высокотемпературных агрегатов
Стальной круг 20Х23Н18 — сортовой прокат из жаростойкой аустенитной стали, легированной хромом (22–25 %) и никелем (17–20 %). Сплав сохраняет окалиностойкость при непрерывной эксплуатации до 1100 C и кратковременно — до 1150 C. Прокат поставляется в горячекатаном или кованом состоянии, реже — в термически обработанном, с нормированными механическими свойствами и стойкостью к газовой коррозии в продуктах сгорания топлива.
Сортамент и технические параметры
Круг выпускается диаметром от 5 до 270 мм. Горячекатаный прокат диаметром до 100 мм поставляется в прутках длиной 2–6 м, кованый — до 200 мм и более. Предельные отклонения по диаметру соответствуют обычной или повышенной точности прокатки. Кривизна прутков не превышает 0,5 % длины. Твёрдость в состоянии поставки — не более 200 HB. Допускается правка, обточка и шлифование под конкретный размер заготовки.
| Диаметр, мм | Предел текучести, МПа | Временное сопротивление, МПа | Относительное удлинение, % | Твёрдость, HB |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 240 | 550 | 35 | 200 |
| 40 | 240 | 550 | 35 | 200 |
| 80 | 235 | 530 | 30 | 210 |
| 120 | 230 | 510 | 28 | 220 |
Химический состав и структура
Основа сплава — аустенитная матрица, стабилизированная никелем. Углерод — до 0,20 %, кремний — до 1,0 %, марганец — до 2,0 %, сера — до 0,020 %, фосфор — до 0,035 %. Хром формирует плотную оксидную плёнку CrO, препятствующую высокотемпературному окислению. Структура — аустенит с возможными включениями карбидов хрома по границам зёрен. Склонность к межкристаллитной коррозии после сварки ограничивают термической обработкой или применением стабилизированных аналогов.
Технологические свойства
- Обрабатываемость резанием — удовлетворительная, требует твёрдосплавного инструмента и обильного охлаждения.
- Свариваемость — ограниченная; рекомендуется аргонодуговая сварка с последующей термообработкой.
- Пластичность при горячей деформации — высокая, ковка ведётся в диапазоне 1150–900 C.
- Склонность к наклёпу — умеренная, требует промежуточных отжигов при холодной обработке.
- Теплопроводность — пониженная, что учитывают при нагреве заготовок под обработку.
Области применения
Круг 20Х23Н18 востребован в производстве деталей, работающих в окислительных средах при высокой температуре. Из него изготавливают:
- крепёж и элементы подвесок печей сопротивления, колосниковых решёток;
- детали горелочных устройств, форсунок и газовых трактов котельных агрегатов;
- арматуру термических печей, муфели, реторты, направляющие рольгангов;
- элементы выхлопных систем энергетических установок и газотурбинных агрегатов;
- заготовки для последующей механической обработки в нефтехимическом и металлургическом оборудовании.
Условия эксплуатации
Прокат рассчитан на длительную работу в печной атмосфере с избытком кислорода, в продуктах сгорания природного газа и мазута. В восстановительных средах и средах с высоким содержанием серы окалиностойкость снижается. Предельная рабочая температура зависит от механической нагрузки: при напряжении свыше 50 МПа её ограничивают 900–950 C. В интервале 600–800 C возможно охрупчивание при длительной выдержке, что учитывают при проектировании ответственных узлов.
Вопросы и ответы
Какова максимальная рабочая температура круга 20Х23Н18?
Окалиностойкость сохраняется до 1100 C при отсутствии значительных нагрузок. Под напряжением свыше 50 МПа рабочую температуру ограничивают 900–950 C.
Чем 20Х23Н18 отличается от 12Х18Н10Т?
Более высокое содержание хрома и никеля обеспечивает повышенную жаростойкость. Сталь 12Х18Н10Т рассчитана преимущественно на коррозионную стойкость при умеренных температурах.
Требуется ли термообработка после сварки?
Да, для снятия внутренних напряжений и предотвращения межкристаллитной коррозии рекомендуется аустенизация при 1050–1100 C с охлаждением на воздухе или в воде.
В каких средах применение ограничено?
В восстановительных атмосферах, средах с высоким содержанием сероводорода и расплавленных солях окалиностойкость падает, что требует замены материала.
