Сталь марки 22К
| Марка: 22К (заменитель: 25К) Класс: Сталь конструкционная углеродистая качественная Вид поставки: лист толстый ГОСТ 5520-79 , ГОСТ 19903-74. Использование в промышленности: днища, фланцы, цельнокованые и сварные барабаны паровых котлов. полумуфты, патрубки и другие детали, работающие при температуре от —40 до 450 °С под давлением. |
| Химический состав в % стали 22К | ||
| C | 0,18 - 0,26 | |
| Si | 0,17 - 0,4 | |
| Mn | 0,7 - 1 | |
| Ni | до 0,3 | |
| S | до 0,04 | |
| P | до 0,04 | |
| Cr | до 0,4 | |
| Ti | до 0,05 | |
| Cu | до 0,3 | |
| Fe | ~97 | |
| Зарубежные аналоги марки стали 22К | ||
| США | 1022, K02700 | |
| Германия | 20Mn5 | |
| Япония | SMnC420 | |
| Англия | 120M19 | |
| Дополнительная информация и свойства |
| Термообработка: Нормализация 940 - 960oC, Отпуск 630 - 650oC, Охлаждение воздух, 65 oC/ч. Температура ковки: °С: начала 1280, конца 700. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе. Температура критических точек: Ac1 = 724 , Ac3(Acm) = 845 , Ar3(Arcm) = 815 , Ar1 = 682 Свариваемость материала: ограниченно свариваемая. Способ сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка. ЭШС - требуется последующая термообработка. Флокеночувствительность: не чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: не склонна. |
| Механические свойства стали 22К | ||||||
| Состояние поставки | Сечение, мм | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | KCU (Дж / см2) | |
| в состоянии поставки | после механического старения | |||||
| не менее | ||||||
| Листы категорий: 2-5, 10, 11, 16, 18 | До 60 Св.60 | 265 255 | 430-590 | 22 | 59 | 29 |
| Механические свойства стали 22К в зависимости от температуры испытания | |||||
| Температура испытания, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж /см2) |
| Листы толщиной 30-70 мм горячекатаные | |||||
| 20 100 200 300 400 500 600 | 245-295 225-275 215-265 215-235 225 195 110-130 | 500-520 460-490 --- --- 450-470 280-310 135-165 | 22-26 --- --- --- --- 19-29 20-34 | 50-61 --- --- --- 59-63 60-68 66-68 | 83-113 69 39-108 22-103 49-76 44-60 53-71 |
| Листы толщиной 30-70 мм, нагрев 930 °С, выдержка 2 ч, охлаждение со скоростью 80-100 град/ч. Отпуск 600-650 °С, охлаждение 50 град/ч | |||||
| 20 200 300 400 500 600 | 225-245 185-215 165-185 155-165 135-145 110 | 460-470 390-430 390-430 390 255-265 160 | 31-36 26-27 25-27 27-29 28-31 33-41 | 61-66 64-65 59-62 73-75 80-82 87-88 | 118-157 206-235 216-284 127-186 88-108 206-255 |
| Образец прокатанный толщиной 6 мм, длиной 30 мм. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость дформации 0,09 1/с. | |||||
| 700 800 900 1000 1100 | 81 56 49 45 26 | 120 72 84 59 42 | 57 49 60 59 75 | 90 63 86 86 100 | --- --- --- --- --- |
| Механические свойства стали 22К в зависимости от тепловой выдержки | |||||||
| Термообработка | Тепловая выдержка | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (Дж / см2) | |
| Время, ч | Температура, °С | ||||||
| Нагрев 920-940 °С, охлаждение 100 град/ч, отпуск 600 °С 5 ч, охлаждение 50 град/ч | 20000 30000 20000 30000 | 450 450 500 550 | 230 240 230 255 | 470 470 440 435 | 29 25 31 34 | 59 59 64 64 | 82 --- 98 78 |
| Механические свойства 22К при испытаниии на длительную прочность | |||||
| Температура испытания, °С | Предел ползучести, МПа | Скорость ползучести %/ч | Предел длительной прочности, МПа, не менее | Длительность испытания, ч | Температура, °С |
| 400 400 450 450 | 132 208 63 94 | 1/100000 1/10000 1/100000 1/10000 | 139 98 59 47 | 10000 100000 100000 100000 | 450 450 500 525 |
| Ударная вязкость стали 22К KCU, (Дж/см2) | |||
| Т= +20 °С | Т= -20 °С | Т= -40 °С | Термообработка |
| 118-157 | 77-113 | 11-138 | Листы толщиной 30-70 мм, нагрев 930 °С, выдержка 2 ч, охлаждение 80-100 град/ч, отпуск 600-650 °С, охлаждение 50 град/ч |
| Предел текучести σ0,2, МПа (ГОСТ 5520-79) | ||||
| Температура испытания | ||||
| 200 | 250 | 300 | 320 | 350 |
| 215 | 205 | 190 | 185 | 175 |
| Коррозийные свойства в воде | |
| Температура, °С | Глубина, мм/год |
| 565 600 | 0,08-0,13 0,44-0,70 |
| Физические свойства стали 22К | ||||||
| T (Град) | E 10- 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м3) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
| 20 | 2.11 | 51.7 | 7859 | 173 | ||
| 100 | 2.08 | 11.75 | 51 | 7834 | 470 | 219 |
| 200 | 2.05 | 12.2 | 48.5 | 7803 | 483 | 292 |
| 300 | 2 | 12.8 | 44.4 | 7770 | 381 | |
| 400 | 1.91 | 13.2 | 42.7 | 7736 | 525 | 487 |
| 500 | 1.8 | 13.5 | 39.3 | 7699 | 571 | 601 |
| 600 | 1.65 | 13.85 | 35.6 | 7659 | 758 | |
| 700 | 14.6 | 31.9 | 7617 | 925 | ||
| 800 | 12.7 | 25.9 | 7624 | 1094 | ||
| 900 | 12.4 | 26.4 | 7600 | 1135 | ||
| 1000 | 13.4 | 27.7 | 7548 | 1167 | ||
| 1100 | 14.2 | 28.5 | 7496 | 1194 | ||
| 1200 | 14.8 | 29.8 | 1219 | |||
Электрошлаковая сварка стали 22К: котельные стали представляют группу углеродистых конструкционных сталей, широко применяемых в производстве барабанов котлов среднего и высокого давления. Примером котельных сталей можно назвать стали 22К, 20К и 15К, из них наиболее широкое применение получила сталь 22К. При температуре +520° С предел текучести стали 22К составляет не менее 180 Мн/м2 (18 кгс/мм2), относительное удлинение δ5>20%.
Котельную низкоуглеродистую сталь сваривают с применением флюса АН-8 и проволоки Св-10Г2. В табл. 9.8 приведены рекомендуемые режимы электрошлаковой сварки котельных сталей (электродные проволоки диаметром 3 мм).
Число электродных проволок подбирают в зависимости от толщины свариваемых кромок. Указанные режимы уточняют в зависимости от конкретных условий сварки: химического состава основного металла, жесткости свариваемого изделия, качества подготовки кромок.
Сварные конструкции из котельных сталей, изготовленные с применением электрошлаковой сварки, подвергают последующей термообработке: нормализации при температуре 900-910° С и последующему отпуску при температуре 650-670° С.
Термообработка сварного соединения обеспечивает прочностные характеристики сварного соединения на уровне свойств основного металла, но не улучшает его предела выносливости. После сварки и термообработки предел выносливости сварного соединения стали 22К остается равным 84 МН/м2 против 152 МН/м2 для основного металла. После снятия усиления сварного шва предел выносливости повышается до 137 МН/м2, а после чеканки (наклепа) поверхности шва без снятия усиления предел выносливости достигает 175 МН/м2. Испытание образцов производили на базе 10 млн. циклов.
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | - относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | - предел упругости, МПа | Jк | - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | - предел текучести условный, МПа | σизг | - предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | - относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | - предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | - относительный сдвиг, % | n | - количество циклов нагружения | |
| sв | - предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | - удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | - относительное сужение, % | E | - модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2 | T | - температура, при которой получены свойства, Град | |
| sT | - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | - твердость по Бринеллю | C | - удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | - твердость по Виккерсу | pn и r | - плотность кг/м3 | |
| HRCэ | - твердость по Роквеллу, шкала С | а | - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), 1/°С | |
| HRB | - твердость по Роквеллу, шкала В | σtТ | - предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | - твердость по Шору | G | - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
