Труба нержавеющая бесшовная из стали 12Х18Н10Т: характеристики и ГОСТ 9941-81

Труба нержавеющая бесшовная, изготавливаемая по ГОСТу 9941-81 из стали марки 12Х18Н10Т, является одним из наиболее популярных видов изделий данного типа. Высокая популярность бесшовных труб из нержавеющей стали этой марки объясняется широкой универсальностью их характеристик.

Труба 12Х18Н10Т производится из самой популярной марки нержавеющей стали

Такие трубы можно с успехом применять для решения широкого перечня задач, связанных с необходимостью транспортировки жидких и газообразных сред. Благодаря свойствам стали 12Х18Н10Т изделия из нее могут успешно эксплуатироваться в условиях постоянного воздействия повышенного давления и высокой температуры, а также длительное время контактировать с химически агрессивными веществами, не утрачивая при этом своих первоначальных характеристик.

Ознакомиться с требованиями ГОСТ к бесшовным нержавеющим трубам можно, скачав документ в формате pdf по ссылке ниже.

Виды бесшовных труб из стали марки 12Х18Н10Т

Под требования ГОСТа 9941-81 попадают не только трубы 12Х18Н10Т, но и бесшовные трубные изделия, изготавливаемые методами холодного и теплого деформирования из других марок нержавеющих сталей общего назначения. Согласно положениям указанного ГОСТа, сортамент таких труб составляют изделия, наружный диаметр которых находится в интервале 5–273 мм, а стенки имеют толщину от двух десятых до двадцати двух мм. Требования ГОСТа 9941-81 касаются не только геометрических параметров бесшовных труб из нержавейки, но и технических характеристик таких изделий.

Допускаемая длина нержавеющих труб, передаваемых на склад или потребителям, которая также оговаривается ГОСТом, определяется их наружным диаметром и толщиной стенки.

Требования к длине нержавеющих труб

В стандартном исполнении данный параметр может находиться в интервале 4–7 м, но ГОСТ 9941-81 также допускает, что трубы бесшовного типа из нержавеющей стали могут отпускаться потребителям в следующих вариантах длины.

• Трубы, толщина стенок которых не превышает полмиллиметра, имеют немерную длину. При этом минимальная длина таких труб не может быть меньше 0,75 м, а максимальная не должна превышать наибольшее стандартное значение.
• Трубные изделия с толщиной стенки, находящейся в интервале 0,5–1 мм, делают немерной длины, величина которой не выходит за пределы 1 метра и максимального стандартного значения.
• Трубы, толщина стенок которых более 1 мм, имеют немерную длину, величина которой находится в интервале 1,5–12,5 м.
• Выпускают также нержавеющие трубы мерной длины, минимальное значение которой не выходит за пределы длин немерных изделий, а максимальное – за границы наибольшей длины, оговоренной ГОСТом. Для трубопроката, длина которого соответствует этой категории, максимальное предельное отклонение данного параметра не должно превышать 15 мм. Нормативный документ допускает, что длина мерных труб может быть больше оговоренных стандартом параметров, но для производства таких изделий необходима предварительная договоренность между производителем и потребителем.
• Есть трубы с длиной, которая кратна мерной, при этом наименьшее значение такой кратности, в соответствии с положениями ГОСТа 9941-81, составляет 300 мм. При производстве такого трубопроката на каждую сторону разреза допускается оставлять припуск, величина которого не должна превышать 5 мм. Кроме того, стандарт оговаривает величину предельного отклонения от полной длины таких изделий, которое не должно превышать +15 мм.
• При наличии у потребителя необходимости в нержавеющих трубах, длина которых превышает 12,5 м, ГОСТ допускает возможность их изготовления, но это также необходимо предварительно согласовать с производителем.
• Трубные изделия, наружный диаметр которых не превышает 25 мм, по договоренности заказчика такой продукции и ее производителя могут выпускаться с длиной, доходящей до 16 м.

Труба нержавеющая котловая КВД 57х4 длиной 6,5 метра

ГОСТ 9941-81 классифицирует трубы 12Х18Н10Т и изделия, выполненные из других марок сталей, не только по вариантам их длины и другим геометрическим параметрам, но и по степени их точности. Так, трубы бесшовного типа из нержавеющих стальных сплавов могут соответствовать обычной, высокой и повышенной точности.

С геометрическими параметрами бесшовных трубных изделий связаны величины предельных отклонений толщины их стенок, а также наружного диаметра. ГОСТ 9941-81 также регламентирует и величину допустимой кривизны трубопроката бесшовной категории, которая, если ее замерять на отрезке трубы длиной 1 метр, не может превышать:

• 1 мм – для труб любого диаметра, толщина стенок которых составляет полмиллиметра и более;
• 2 мм – для труб с толщиной стенок менее полумиллиметра и наружным диаметром, превышающим 15 мм.

Визуальный осмотр поверхности труб является одним из этапов контроля качества

Для нержавеющих бесшовных труб с наружным диаметром менее 15 мм, толщина стенок которых не превышает полмиллиметра, такой параметр, как величина допустимой кривизны, в стандарте не оговаривается. Единственное требование заключается в том, что на их поверхности не должно быть резких перегибов.

Концы бесшовных труб, согласно ГОСТу 9941-81, должны быть обрезаны строго под углом 90°, а после выполнения такой обрезки их следует зачистить от заусенцев. При зачистке на поверхности труб могут сформироваться шероховатость и фаска, наличие которых допускается стандартом. Потребитель труб, толщина стенки которых превышает 5 мм, при необходимости может указать, что на их обрезанных концах должна быть специально выполнена фаска под сварку.

Формула расчета массы

В положениях ГОСТа 9941-81 нет точных сведений о том, сколько весит один погонный метр бесшовной нержавеющей трубы. Объясняется это тем, что под требования данного стандарта попадает сортамент труб бесшовного типа, для изготовления которых может быть использовано порядка 20 марок нержавеющих сталей общего назначения.

Между тем в данном ГОСТе представлена формула, применяя которую, можно легко определить удельный вес трубы с определенными геометрическими параметрами.

Формула расчета массы погонного метра трубы

В ГОСТе для удобства приведены величины плотности всех марок сталей, из которых производятся трубы данной категории. В частности, для 12Х18Н10Т данный параметр составляет 7,9 г/см³. В качестве примера можно определить вес одного погонного метра бесшовной трубы из нержавеющей стали данной марки:

M = 3,14/1000 × (50–4) × 4 × 7,9 = 4,56 кг.

Используя вес одного погонного метра нержавеющей трубы, рассчитанный по такой формуле, можно легко определить, сколько будет весить изделие, имеющее определенную длину. Для этого достаточно умножить полученный вес на общую длину трубопроката.

Основные характеристики

Химический состав стального сплава 12Х18Н10Т, из которого изготавливаются бесшовные трубы, оговариваются требованиями ГОСТа под номером 5632. Согласно положениям данного нормативного документа, в составе такой стали (если она по требованию заказчика должна отличаться хорошей свариваемостью) не может содержаться более 0,02% такой вредной примеси, как сера. В соответствии со стандартом, в химический состав нержавеющей стали данной марки в незначительном количестве могут входить элементы редкоземельной группы.

Характеристика стали 12Х18Н10Т

Содержание основных химических элементов в сплаве 12Х18Н10Т

Несмотря на то, что бесшовный трубопрокат должен подвергаться термообработке, в ГОСТе допускается, что можно обойтись без нее, а также без процедуры осветления поверхности. В таких случаях дополнительно оговаривать с потребителем необходимо и механические свойства труб, и допустимую степень кривизны их поверхности.

Высокая популярность бесшовных труб из нержавеющего стального сплава марки 12Х18Н10Т объясняется тем, что по своим механическим свойствам и эксплуатационным характеристикам они считаются одними из лучших.

Технологические особенности стали

К механическим свойствам, в частности, относятся следующие параметры стального сплава данной марки:

• предел текучести – не менее 22 кгс/мм² (216 МПа) (этот параметр, очень важный для сталей, характеризует величину напряжения, при достижении которого деформационные процессы, протекающие в металле, будут продолжать развиваться в нем даже без последующего увеличения нагрузки);
• предел прочности – 56 кгс/мм² (549 Н/мм²);
• величина относительного удлинения – не менее 35%.

По требованию заказчика тесты на растяжение бесшовных нержавеющих труб могут проводиться при 350°.

Физические свойства стали марки 12Х18Н10Т

Внутри и снаружи труб, изготовленных из нержавеющей стали указанной марки, не должно быть таких дефектов, как трещины, плены, рванины и закаты. Если же они после осуществления контроля обнаружены, то, согласно нормативному документу, можно устранять их при помощи местной зачистки, обточки и расточки, локальной или сплошной шлифовки. При выполнении таких механических операций важно следить за тем, чтобы геометрические параметры трубы, такие как толщина стенки и наружный диаметр, не оказались в результате за пределами отклонений, указанными в ГОСТе.

Положениями нормативного документа оговаривается и цвет бесшовных труб из нержавейки, который должен быть светлым. При этом отдельные трубные изделия данной категории могут иметь матовую поверхность, отличающуюся серым оттенком, что обусловлено особенностями технологии их производства. Основная часть труб данного типа подвергается травлению в вакууме или в защитной среде, которое выполняется после термической обработки. Такая обработка (как было сказано выше, факультативная) выполняется для того, чтобы устранить с поверхности изделия цвета побежалости.

Зарубежные аналоги стали марки 12Х18Н10Т

В соответствии с положениями нормативного документа, бесшовные трубы из стального сплава марки 12Х18Н10Т по требованию потребителей могут подвергаться дополнительным испытаниям на:

• расплющивание;
• раздачу;
• способность выдерживать гидравлическое давление.

Кроме того, в отдельном пункте договора, заключенного между производителем и потребителем, может быть оговорено требование, в соответствии с которым материал изготовления труб должен обладать высокой устойчивостью к межкристаллитной коррозии.

В том случае, если бесшовные трубы из данного стального сплава не были подвергнуты термообработке и их не испытывали методами расплющивания или раздачи, то их проверка на устойчивость к межкристаллитной коррозии не выполняется.

Требования ГОСТа 9940-81

Нержавеющий стальной сплав марки 12Х18Н10Т также используется для производства бесшовных труб в соответствии с ГОСТом 9940-81. По данному нормативному документу, бесшовные трубные изделия изготавливаются методом горячего деформирования, для чего используются нержавеющие стали общего назначения.

Бесшовные трубы, которые производятся по ГОСТу 9940-81, могут иметь диаметры, находящиеся в интервале 57–325 мм, и толщину стенок 3,5–32 мм. Стандартная длина таких труб, которые могут соответствовать обычной и высокой степени точности, может составлять от 3 до 8,5 метров. Положениями ГОСТа 9940-81 также оговариваются остальные геометрические параметры труб данной категории, физико-механические свойства материала, из которого они изготовлены, предельно допустимые отклонения кривизны поверхности изделий, их наружного диаметра и толщины стенок.

Допустимые отклонения геометрических размеров труб зависят от точности изготовления

По требованиям к химическому составу материала изготовления бесшовных нержавеющих труб ГОСТ 9940-81 мало чем отличается от положений предыдущего нормативного документа. Определить массу труб можно по той же методике, которая представлена выше.

Государственным стандартом под номером 9940-81 предусматривается, что бесшовные трубы, изготовленные из нержавейки, в зависимости от пожеланий заказчика могут подвергаться или не подвергаться термической обработке, соответствовать дополнительным требованиям по своей устойчивости к межкристаллитной коррозии. Кроме того, потребители труб данного типа могут дополнительно оговаривать с их производителем методы испытаний таких изделий, которые проводятся по методикам, оговоренным положениями ГОСТа 9941-81.

Нержавеющая бесшовная труба г/д используется чаще всего для транспортировки различного вида жидкостей и газов

Значимым отличием ГОСТа 9940-81 от стандарта под номером 9941-81 является то, что его требованиями не предусмотрена обязательная термическая обработка бесшовных нержавеющих труб. Объясняется это тем, что трубы, соответствующие данному стандарту, как уже говорилось выше, производятся методом горячего деформирования, а это уже предполагает, что материал их изготовления был подвергнут значительному термическому воздействию. Последнее необходимо для облегчения пластической деформации материала изготовления труб и одновременно придает ему требуемые физико-механические свойства.

Следует отметить, что различия в характеристиках бесшовных нержавеющих труб, произведенных по ГОСТам 9940-81 и 9941-81, как раз и объясняются разными технологиями изготовления. Так, бесшовные трубы из нержавейки, полученные методом горячего деформирования, отличаются хорошей пластичностью и гибкостью, но обладают меньшей прочностью и устойчивостью к механическим воздействиям, чем холодно- и теплодеформированные. Например, можно сравнить следующие параметры труб из нержавеющего стального сплава марки 12Х18Н10Т, произведенных по ГОСТам 9940-81 и 9941-81:

Сравнение нержавеющих труб, произведенных по различным технологиям

За счет повышенной прочности бесшовные нержавеющие трубы, изготовленные методами холодного и теплого деформирования, вне зависимости от своих геометрических параметров, должны выдерживать номинальную нагрузку, предусмотренную требованиями нормативного документа. Именно этим объясняется, что труборокат данной категории может производиться с меньшими величинами наружного диаметра и толщины стенок, чем изделия, изготавливаемые по ГОСТу 9940-81. Так, если сравнивать холодно- и теплодеформированные трубы с горячекатаными изделиями одного наружного диаметра (273 мм), изготовленными из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, то первые допускается производить с толщиной стенки 3–14 мм, тогда как для вторых этот параметр должен составлять 11–20 мм. При этом пределы текучести таких изделий, поскольку изготовлены они из стали одной марки, полностью совпадают и составляют 22кгс/мм² (216 МПа).

Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что холодно- и теплодеформированные бесшовные трубы, произведенные из стали марки 12Х18Н10Т, целесообразнее использовать в тех случаях, где требуется высокая прочность при незначительном весе трубных конструкций, а горячекатанные изделия будут оптимальными тогда, когда особенно важными свойствами являются гибкость и пластичность используемых труб.

Причины популярности труб 12Х18Н10Т

Бесшовные трубы, изготовленные из стали марки 12Х18Н10Т, отличаются высокой востребованностью. Они нашли широкое применение в машиностроении, топливной, энергетической, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Основные причины такой популярности заключаются в физико-механических свойствах данного сплава, определяемых, в первую очередь, его химическим составом.

Нержавеющий сплав марки 12Х18Н10Т – это материал с аустенитной структурой, относящийся к сталям хромоникелевой категории. Согласно положениям ГОСТа, он предназначен для эксплуатации в условиях постоянного воздействия химически агрессивных сред и повышенных температур.

Труба 12Х18Н10Т обладает лучшими свойствами нержавейки: легко сваривается, не магнитится и устойчива к коррозии

Если расшифровать маркировку этого стального сплава, станет понятно, что в его составе содержатся следующие химические элементы: углерод – 0,12%, хром – 17–19%, никель – 9–11%, титан – 5%. Кроме того, в нержавеющей стали данной марки также присутствуют кремний (0,8%) и марганец (2%). Благодаря такому сбалансированному химическому составу стальной сплав данной марки отличается не только высокой коррозионной устойчивостью, но также жаропрочностью и жаростойкостью.

Помимо этого, достоинствами стали данной марки, из которой по различным технологиям производятся бесшовные трубы, являются:

• хорошая свариваемость;
• возможность выполнения обработки методами как горячей, так и холодной деформации.

Сферы применения трубопроката из стали 12Х18Н10Т

Уникальный химический состав, а также другие свойства нержавеющего стального сплава марки 12Х18Н10Т делают его устойчивым к межкристаллитной коррозии, а также коррозии, возникающей под воздействием:

• химических веществ (солей, щелочей, кислот);
• почвы и влажной атмосферы.

Рекомендуемые сферы применения (нажмите для увеличения)

Главным достоинством сплава данной марки является то, что изделия из него практически не поддаются воздействию агрессивных сред, что и позволяет успешно применять их даже в самых сложных условиях. Наглядными показателями исключительно высокой коррозионной устойчивости стали рассматриваемой марки является то, что изделия из нее эффективно используют даже в таких агрессивных средах, как:

• серная кислота с концентрацией 100%, нагретая до 65°;
• 65%-й раствор азотной кислоты, нагретый до 85°;
• 80%-й раствор азотной кислоты, нагретый до 65°;
• раствор фосфорной кислоты с концентрацией 40%, нагретый до 100°;
• раствор, состоящий из серной и азотной кислот в соотношениях 70+25% или 60+10% соответственно, нагретый до 70°;
• растворы органических кислот (таких как уксусная, лимонная, муравьиная и др.);
• растворы сильных щелочей (NaOH и KOH).

Змеевики из нержавеющей трубы используются в охладителях, теплообменниках и холодильных установках

Благодаря таким уникальным свойствам стальной сплав марки 12Х18Н10Т рекомендуется применять для изготовления трубных изделий и сварной арматуры, эксплуатируемых на предприятиях химической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности.

Такое свойство стального сплава данной марки, как жаростойкость, обеспечивает устойчивость поверхности труб, которые из него изготовлены, к химическому разрушению при эксплуатации в газовых средах, температура которых превышает 550°. Следует иметь в виду, что такая устойчивость возможна тогда, когда трубы эксплуатируются в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

Нержавейка марки 12Х18Н10Т – подходящий материал для изготовления самодельного теплообменника камина или банной печи

Температура газовой среды, при которой труба из стали 12Х18Н10Т может на протяжении 10 000 часов эксплуатироваться без ущерба своему качеству, не должна превышать 800°. Если температуру воздушной среды поднять хотя бы до 85° градусов, то на поверхности такой нержавеющей трубы начнется интенсивное образование окалины. Достаточно низкую устойчивость сталь данной марки проявляет в средах, содержащих серу.

Уровень жаростойкости бесшовных нержавеющих труб, изготовленных из стального сплава марки 12Х18Н10Т, определяет сферу их применения. Так, их используют для изготовления:

• различных элементов печной арматуры;
• теплообменных аппаратов;
• муфелей;
• реторт;
• электродов для оснащения зажигательных искровых свечей;
• элементов выхлопных систем (коллекторы и патрубки).

Кроме того, такие трубы применяются тогда, когда использовать изделия, изготовленные из безникелевых стальных сплавов, не представляется возможным.

Свойства этой марки стали позволяют изготавливать тонкостенные воздушные теплообменники

Как уже говорилось выше, нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т также отличается и жаропрочностью, что позволяет успешно использовать изделия из этого материала в ситуациях, когда они в течение длительного времени подвергаются воздействию не только высоких температур, но и механических нагрузок. Параметры жаропрочности, которой обладают стали данной марки, позволяют в определенных условиях использовать изделия из них от 50 до 100 тысяч часов.

При этом следует иметь в виду, что оптимальной температурой, при которой может быть выдержан такой период эксплуатации, является 600°. В качестве жаропрочного сплава сталь марки 12Х18Н10Т может быть использована для изготовления элементов выхлопных систем, а также другой продукции, условия эксплуатации которой не выходят за рамки допустимых для данного материала.

Выпускной коллектор их нержавеющей трубы 12Х18Н10Т

На современном рынке представлено большое разнообразие сталей нержавеющей категории, отдельные параметры которых могут превосходить свойства сплава 12Х18Н10Т. В частности, очень популярным материалом является сталь марки 14Х2, из которой тоже производятся бесшовные холоднодеформированные трубы. Однако в большинстве случаев все такие сплавы отличаются одной-двумя выдающимися характеристиками, а говорить об универсальности их применения не приходится. Именно поэтому изделия из таких стальных сплавов можно эксплуатировать лишь в узкоспециализированных областях, в то время как трубы и другую продукцию, для изготовления которых была использована нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, можно использовать практически повсеместно.

О преимуществах применения бесшовных труб, изготовленных из нержавеющего стального сплава марки 12Х18Н10Т, говорит и то, что такие изделия могут успешно эксплуатироваться под давлением и при длительном воздействии на их поверхность температур от –196 до +600°. Однако это возможно, если такие трубы не контактируют с агрессивными средами. В противном случае верхний предел температуры, при которой трубы длительное время не будут утрачивать своих первоначальных характеристик, снижается до +350°.

Следует также учитывать, что стоимость бесшовных труб, изготовленных из нержавеющей стали данной марки, достаточно высока, поэтому применять их целесообразно в тех случаях, когда от используемых изделий требуются повышенная надежность и исключительно высокая устойчивость к коррозии.