Трубы диаметром 50 мм из стали 40Х: характеристики и применение
Трубы диаметром 50 мм из стали 40Х — это горячедеформированный или холоднодеформированный трубный прокат из конструкционной легированной хромсодержащей стали. Марка 40Х по ГОСТ 4543 содержит 0,36–0,44 % углерода и 0,8–1,1 % хрома, что обеспечивает сквозную прокаливаемость в сечениях до 25–30 мм и предел текучести после улучшения (закалка 860 C в масле + отпуск 500–520 C) на уровне 785–835 МПа. Труба 50 мм — промежуточный типоразмер между трубой 45 мм и трубой 57 мм, востребованный в гидро- и пневмоцилиндрах, буровом инструменте, несущих элементах металлоконструкций.
Сортамент и нормативная база
Труба 50 мм из 40Х выпускается по нескольким стандартам, различающимся способом производства и точностью размеров:
- ГОСТ 8732–78 — горячедеформированная бесшовная, стенка 3,5–8 мм, обычная точность;
- ГОСТ 8734–75 — холоднодеформированная бесшовная, стенка 1–8 мм, повышенная точность;
- ГОСТ 9567–75 — обсадные и насосно-компрессорные трубы, резьбовое исполнение;
- ТУ 14-3Р-55–2001 — трубы для машиностроения с нормированным пределом текучести;
- ГОСТ 13663–86 — профильные трубы (квадрат 50 50 мм, прямоугольник 50 40 мм).
Наружный диаметр 50 мм при стенке 5 мм даёт внутренний проход 40 мм — типовое решение для штоков и гильз гидроцилиндров. Масса погонного метра горячедеформированной трубы 50 5 мм составляет 5,55 кг, холоднодеформированной 50 3 мм — 3,48 кг.
Механические свойства и термообработка
Сталь 40Х в состоянии поставки (нормализация) имеет твёрдость 170–217 HB и временное сопротивление 615–730 МПа. После закалки с 860 C в масле и высокого отпуска 500–520 C достигается сочетание прочности и ударной вязкости KCU 49–59 Дж/см. Критический диаметр прокаливаемости в масле — 25 мм, в воде — 40 мм, что ограничивает применение трубы 50 мм с толстой стенкой без дополнительного охлаждения.
| Типоразмер | Стенка, мм | в, МПа | т, МПа | Твёрдость, HB |
|---|---|---|---|---|
| 50 3,0 | 3,0 | 640 | 490 | 187–217 |
| 50 4,0 | 4,0 | 640 | 490 | 187–217 |
| 50 5,0 | 5,0 | 640 | 490 | 187–217 |
| 50 6,0 | 6,0 | 640 | 490 | 187–217 |
| 50 8,0 | 8,0 | 640 | 490 | 187–217 |
Технологические операции
Труба 50 мм из 40Х хорошо обрабатывается резанием в улучшенном состоянии, сваривается контактной стыковой сваркой с последующей местной термообработкой. Резьба накатывается или нарезается резцом; для обсадных исполнений применяется муфтовое соединение. Гибка в горячем состоянии выполняется при 850–900 C с радиусом не менее 2,5 D. Холодная гибка возможна при отношении R/D 4 без образования гофр.
Области применения
- гильзы и штоки гидроцилиндров экскаваторов, прессов, подъёмников;
- буровые штанги и переходники установок колонкового бурения;
- несущие элементы рам сельхозтехники, прицепных устройств;
- трубопроводы высокого давления систем гидроразрыва пласта;
- оси, валы, втулки узлов прокатного оборудования;
- детали крепления горно-шахтного оборудования.
Вопросы и ответы
Чем труба 50 мм из 40Х отличается от трубы из стали 20?
Сталь 40Х содержит хром и больше углерода, что даёт после закалки предел текучести 785–835 МПа против 245–275 МПа у стали 20. Труба 50 мм из 40Х применяется в нагруженных узлах, где требуется износостойкость и прочность, а не только герметичность.
Какая термообработка рекомендуется для трубы 50 5 мм из 40Х?
Закалка с 860 C в масле и высокий отпуск 500–520 C. Для тонкостенных труб 50 3 мм возможна изотермическая закалка в соляной ванне при 320–350 C для снижения поводок.
Сваривается ли труба 50 мм из 40Х без трещин?
Да, при предварительном подогреве 200–250 C и последующем отпуске 650 C. Без подогрева в зоне термического влияния образуется мартенсит, склонный к холодным трещинам.
Какой внутренний диаметр у трубы 50 5 мм?
Внутренний проход составляет 40 мм при наружном диаметре 50 мм и стенке 5 мм. Допуск по внутреннему диаметру для холоднодеформированной трубы — 0,4 мм.
