Заготовки из стали (кольца) 15ХМ в Минске

Заготовки из стали (кольца) 15ХМ — жаропрочные поковки для энергетического машиностроения

Заготовки из стали 15ХМ в виде колец — это кованые полуфабрикаты, предназначенные для изготовления фланцев, корпусных элементов арматуры, обечаек и переходных элементов трубопроводов, работающих при повышенных температурах. Материал относится к группе хромомолибденовых конструкционных сталей перлитного класса и легирован хромом (0,80–1,10 %) и молибденом (0,40–0,55 %) при содержании углерода 0,10–0,18 %. Такое сочетание обеспечивает устойчивую работу металла в интервале температур до 500–550 C без существенной потери прочностных характеристик.

Кольцевые заготовки 15ХМ производятся методом горячей объемной штамповки или свободной ковки с последующей раскаткой на кольцераскатном стане. Это позволяет получать изделия с направленной макроструктурой, ликвидацией осевой рыхлости и минимальным количеством дефектов усадочного происхождения. Механические свойства заготовок формируются в процессе нормализации с высоким отпуском, что обеспечивает сорбитную структуру и стабильный комплекс характеристик по всему сечению кольца.

Технические характеристики и свойства

Кольцевые заготовки из стали 15ХМ поставляются в термообработанном состоянии (нормализация + отпуск) с гарантированными механическими свойствами. Временное сопротивление разрыву составляет 440–590 МПа, предел текучести — не менее 275 МПа, относительное удлинение — не менее 21 %, ударная вязкость KCU при +20 C — не менее 59 Дж/см. Твердость после полной термической обработки находится в диапазоне 120–179 HB.

Ключевым эксплуатационным преимуществом стали 15ХМ является ее сопротивление ползучести при длительном нагружении. При температуре 500 C и напряжении 100 МПа расчетный ресурс материала составляет не менее 100 000 часов. Это делает кольцевые заготовки 15ХМ пригодными для элементов, работающих в условиях стационарных и циклических тепловых нагрузок.

Сортамент и геометрические параметры

Кольцевые заготовки 15ХМ изготавливаются в широком диапазоне типоразмеров. Наружный диаметр варьируется от 200 до 3000 мм, внутренний — от 100 до 2700 мм, высота (ширина) кольца составляет от 40 до 600 мм. Масса заготовок может достигать 12 тонн. Допуски на геометрические размеры регламентируются нормативной документацией и зависят от метода производства и последующей механической обработки.

Для заготовок, предназначенных под расточку и обточку, предусматриваются припуски на механическую обработку. По требованию заказчика возможна поставка колец с предварительно обработанными торцевыми поверхностями или с полной механической обработкой до чистовых размеров.

Области применения

Кольцевые заготовки из стали 15ХМ востребованы в отраслях, где требуется сочетание жаропрочности, технологичности и стабильности свойств при циклических теплосменах:

• фланцы и бобышки паропроводов высокого давления на тепловых электростанциях;
• корпусные детали запорной и регулирующей арматуры для пара и горячей воды;
• обечайки и днища кожухотрубчатых теплообменников нефтеперерабатывающих производств;
• переходные кольца и вставки в трубопроводных обвязках котлов-утилизаторов;
• элементы крепежных узлов и дистанционные кольца в реакторных установках;
• заготовки для изготовления зубчатых венцов и бандажей в приводах с умеренными тепловыми нагрузками.

Технологические особенности обработки

Сталь 15ХМ обладает удовлетворительной обрабатываемостью резанием в отожженном или нормализованном состоянии. Рекомендуемые режимы точения — при скорости 80–120 м/мин с подачей 0,2–0,4 мм/об твердосплавными пластинами марок Т5К10 или МС2210. Сварка колец 15ХМ между собой или с другими элементами выполняется электродами типа Э-09Х1МФ (ЦЛ-20) с предварительным подогревом до 200–300 C и последующим отпуском для снятия сварочных напряжений.

При проектировании деталей из кольцевых заготовок 15ХМ следует учитывать склонность стали к отпускной хрупкости при медленном охлаждении в интервале 450–550 C. Для ответственных изделий рекомендуется контроль механических свойств на образцах, вырезанных в тангенциальном направлении относительно оси кольца.

Контроль качества и нормативная база

Каждая партия кольцевых заготовок 15ХМ сопровождается сертификатом качества с указанием химического состава, результатов механических испытаний и данных неразрушающего контроля. По требованию заказчика выполняется ультразвуковой контроль на сплошность по всей площади сечения, а также контроль твердости по торцевым поверхностям.

Химический состав стали 15ХМ регламентируется ГОСТ 4543, а требования к поковкам и заготовкам — ГОСТ 8479. Допускается изготовление колец по ТУ предприятия-изготовителя с ужесточенными нормами по содержанию серы и фосфора (не более 0,025 % каждого) для повышения сопротивления горячему растрескиванию при сварке.

Вопросы и ответы