Характеристика стали марки 13ХФА
13ХФА — Конструкционная легированная повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости сталь. Трубы отличаются от нефтегазопроводных труб обычного исполнения по ГОСТ 8731, ГОСТ 8732, повышенной хладостойкостью, повышенной стойкостью к общей и язвенной коррозии, стойкостью к сульфидному коррозионному растрескиванию и образованию водородных трещин. Сваривается с ограничениями, способы сварки: РДС, АДС под флюсом.
Нашла свое применение для изготовления трубной заготовки и труб бесшовных горячедеформированных нефтегазопроводных повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости, предназначенные для использования в системах транспортирующих газ, системах нефтегазопроводов, технологических промысловых трубопроводов, транспортирующих нефть и нефтепродукты, а также в системах поддержания пластового давления в условиях северной климатической зоны при температуре окружающей среды от -60°С до +40°С, температурой транспортируемых сред от +5°С до +40°С и рабочим давлением до 7,4 МПа; бесшовных горячедеформированных труб повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости (ст.13ХФА), с наружным диаметром от 60 до 426 мм класса прочности не менее К52, для внутрипромысловых трубопроводов, транспортирующих продукцию нефтяных скважин (газопроводов и напорных нефтепроводов при давлении до 4,6 МПа); для изготовления электросварных экспандированных прямошовных труб повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости, применяемых для газопроводов, технологических и промысловых трубопроводов на рабочее давление до 7,4 МПа транспортирующих нефть и нефтепродукты, для трубопроводов поддержания пластового давления в любых климатических зонах..
Состав и характеристики металла
Характеристики стали марки 13ХФ ГОСТ 4543-71 следует рассматривать исходя из её состава и основных свойств.
Скачать ГОСТ 4543-71
Химический состав
По химическому составу она относится к категории углеродистых легированных сталей. В соответствие с установленным стандартом допускается следующий состав элементов. Как и в любой стали, основу составляет железо. В качестве добавок допускается углерод – в количестве 1,25-1,4, кремния до 0,4. Легирующих добавок: марганца – не более 0,45, хрома – до 0,7, никеля – до 0,35, ванадия более 0,25.
Физические свойства
Основные физические свойства соответствуют установленным ГОСТам и имеют следующие значения:
- коэффициент линейного расширения изменяется от 11,9 (ТКЛР×106 1/град) при температуре в 100 °С до 14,9 (ТКЛР×106 1/град) при повышении температуры до 700 °С;
- модуль упругости около 2,1МПа при нормальной температуре, понижается до коэффициента 1,89МПа при 900 °С и более;
- плотность сплава не превышает 7680 кг/м3;
- удельная теплоёмкость около 540 Дж/(кг×град);
- удельное электрическое сопротивление R×109 Ом.
Структура стали 13ХФА при закалке от 930 °С
Металл имеет ярко выраженную феррито-перлитную структуру. В основном она имеет округлую форму, ориентированную в направлении возможной деформации, что определяет её свойства.
Механические свойства
Эти свойства 13ХФА определяется входящими в состав сплава химическими элементами. Основные числовые характеристики, полученные при температуре в 20 °С имеют следующие значения:
- величина ударной вязкости составляет 196 кДж/м2;
- допустимый предел кратковременной прочности находится в интервале от 502 до 686 МПа;
- реализуемый предел текучести находится в интервале от 353МПа до 519 МПа;
- максимальная величина относительного удлинения не превышает 25%.
Все приведенные свойства и характеристики соответствуют установленным требованиям ГОСТ для всех изделий из 13ХФА.
Труба бесшовная 325х8 мм 13хфа
13ХФА обладает определёнными достоинствами, что позволяет использовать её для решения целого круга специфических задач. К таким достоинствам относятся:
- устойчивость к длительному воздействию низких и высоких температур (от -60 °С до +40 °С);
- может выдерживать достаточно высокие внешние физические нагрузки (что свидетельствует о хороших показателях прочности);
- высокая износоустойчивость;
- все изделия обладают отличной свариваемостью;
- транспортируемые внутри таких труб растворы могут нагреваться до 40 °С;
- трубы, изготовленные из этого материала, способны выдержать внутреннее давление вплоть до 7,4 МПа;
- 13ХФА очень стойкая к образованию различного вида трещин (сульфидных или водородных).
Химический состав стали 13ХФА
| Стандарт | C | S | P | Mn | Cr | Si | Ni | Cu | N | Al | V | Mo | Zn | Sn | Sb | Pb | Bi | Nb |
| TУ 1383-010-48124013-03 | до 0.15 | до 0.005 | до 0.018 | до 0.7 | 0.5-0.7 | 0.17-0.37 | до 0.3 | до 0.25 | до 0.008 | 0.02-0.05 | 0.04-0.09 | — | до 0.001 | до 0.001 | до 0.001 | до 0.001 | до 0.001 | — |
| TУ 1317-233-0147016-02 | 0.13-0.17 | до 0.015 | до 0.018 | 0.45-0.65 | 0.5-0.7 | 0.17-0.37 | до 0.3 | до 0.25 | до 0.008 | 0.02-0.05 | 0.04-0.09 | — | — | — | — | — | — | — |
| TУ 1317-006.1-593377520-2003 | 0.11-0.17 | до 0.015 | до 0.015 | 0.4-0.65 | 0.5-0.7 | 0.17-0.37 | до 0.25 | до 0.25 | до 0.008 | 0.02-0.05 | 0.04-0.09 | — | — | — | — | — | — | — |
| TУ 1319-369-00186619-2012 | 0.12-0.17 | до 0.005 | до 0.015 | 0.47-0.65 | 0.52-0.68 | 0.19-0.38 | до 0.25 | до 0.3 | до 0.01 | 0.02-0.05 | 0.04-0.07 | — | — | — | — | — | — | — |
| TУ 1381-116-00186654-2013 | до 0.13 | до 0.005 | до 0.015 | до 0.7 | 0.5-1 | 0.17-0.4 | до 0.3 | до 0.3 | до 0.01 | 0.02-0.05 | 0.04-0.1 | до 0.3 | — | — | — | — | — | до 0.04 |
По ТУ 1383-010-48124013-03 химический состав приведен для стали марки 13ХФА. Для обеспечения мелкозернистости и связывания азота в нитриды и карбонитриды допускается введение титана и ниобия не более 0,030 % и 0,040 % соответственно. Для глобуляризации неметаллических включений сталь раскисляется силикокальцием или церием. Суммарное содержание Nb+V+Ni ≤ 0,15 %.
По TУ 1317-006.1-593377520-2003 химический состав приведен для стали марки 13ХФА. Массовая доля водорода в стали в металле трубы не должна превышать 1,0 ppm (2,0 ppm — в ковшевой пробе). Допускается введение ниобия и титана из расчета получения массовой доли до 0,030 % и 0,010 % соответственно. В раскисленную сталь для глобуляризации сульфидных включений вводят кальций (силикокальций) или церий из расчета получения массовой доли 0,050 %.
По ТУ 1381-116-00186654-2013 химический состав приведен для стали марки 13ХФА. Массовая доля кальция в стали должна быть не более 0,0050% (50ppm). Для глобуляризации включений сталь обрабатывается кальцийсодержащими материалами. Допускается легирование стали РЗМ. Соотношение Ca/S не менее 1, допускается отклонение от регламентированного соотношения Ca/S при условии обеспечения соответствия требований ТУ по коррозионным характеристикам. Допускается добавка титана из расчета получения массовой доли в стали не более 0,030 %. Сталь должна быть подвергнута вакуумной дегазации: массовая доля водорода в жидкой стали после дегазации должна быть не более 2,5ppm. Массовая доля водорода принимается по документу о качестве листового проката. При содержании водорода более 2,5ppm слябы должны подвергаться противофлокеновой обработке (ПФО) в отапливаемых или неотапливаемых кольцах. Массовая доля Nb+V не более 0,15 %. Допускаемые отклонения по химическому составу: по углероду +0,010%, по марганцу +0,020%, по кремнию ±0,050%, по сере +0,0010%, по фосфору +0,0030%, по алюминию +0,010%, по меди +0,050%, по никелю +0,050, по хрому ±0,050%, по ванадию +0,020%, по азоту +0,0010%. Значение углеродного эквивалента не должны превышать 0,43, а параметра стойкости против растрескивания Рcm не должны превышать 0,24.
По ТУ 1319-369-00186619-2012 химический состав приведен для стали марки 13ХФА по ковшевой пробе. Сталь должна подвергаться модифицирующей обработке сплавами кальция и (или) редкоземельными элементами (церием и др.). В случае использования модифицирующего элемента только кальция, отношение массовой доли кальция к массовой доле серы в стали должно быть не менее 1,0. Общая массовая доля кальция не более 0,0060 %. Содержание водорода в жидкой стали должно быть не более 2,5 ppm. Допускается введение в сталь титана, ниобия и других карбонитридообразующих элементов. Суммарная массовая доля титана, ниобия и ванадия должна быть не более 0,15 %. Величина углеродного эквивалента не должна быть более 0,40 % для труб с толщиной стенки менее 14 мм, и не более 0,43 % для труб с толщиной стенки 14 мм и более.
Сталь 13ХФА конструкционная легированная
Расшифровка стали 13ХФА
- Согласно ГОСТ 4543-2016 цифра перед буквенным обозначением указывает среднюю массовую долю углерода (С) в стали в сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 13ХФА равно 0,13%.
- Буква Х означает, что сталь легирована хромом, а отсутствие цифр за буквой указывает, что содержание хрома в стали не превышает 1,5%.
- Буква Ф означает, что сталь легирована ванадием, а отсутствие цифр за буквой указывает, что содержание ванадия в стали не превышает 1,5%.
- Буква А указывает на то, что сталь является высококачественной, т.е. с повышенными требованиями к химическому составу и макроструктуре металлопродукции из нее по сравнению с качественной сталью.
Характеристики и назначение
Сталь 13ХФА является конструкционной легированной высококачественной сталью и относится к группе хромованадиевых сталей.
Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||||
| С | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Al | Ti | V | B | |
| 13ХФА | 0,11-0,17 | 0,17-0,37 | 0,40-0,65 | 0,50-0,70 | — | — | 0,020-0,060 | — | 0,04-0,09 | — |
ПРИМЕЧАНИЕ. Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано в 7.1.2.3 ГОСТ 4543-2016.
Твердость по Бринеллю (ГОСТ 4543-2016)
Твердость по Бринеллю металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенном (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм должна соответствовать нормам, указанным в таблице ниже.
| Марка стали | Твердость НВ, не более |
| 13ХФА | + |
ПРИМЕЧАНИЕ. Знак «+» означает, что контроль твердости проводят для накопления статистических данных, результаты контроля заносят в документ о качестве.
Механические свойства [1]
| Наименование испытания | Единица измерения | Результаты |
| Вязкая составляющая, KCV (-50°C) | % | 95-100 |
| Ударная вязкость, KCV (-50°C) | Дж/см2 | 295,4-400,1 |
| Ударная вязкость, KCU (-60°C) | Дж/см2 | 305,8-431,6 |
| Твердость по Роквеллу | HRB | 84-88.3 |
| Полосчатость | баллы | 1 |
| Величина зерна | баллы | 9 |
| Предел текучести, σ0.2 | МПа | 442-482 |
| Временное сопротивление разрыву, σв | МПа | 553-585 |
| Отношение σt/σв | МПа | 442-482 |
| Относительное удлинение | % | 27,4-30,8 |
Библиографический список
- Указанные параметры выписаны из сертификата качества для трубы бесшовной нефтегазопроводной ⌀273х24 ТУ 14-3Р-124-2012, кл.пр.К52, ст.13ХФА
Узнать еще
Сталь 40 конструкционная углеродистая качественная…
Рессорно-пружинная сталь 75
Сталь 45 конструкционная углеродистая качественная…
Сталь 45ХН2МФА конструкционная легированная…
Механические свойства стали 13ХФА
| Вид поставки | Сечение, мм | sТ|s0,2, МПа | σB, МПа | d5, % | KCU, кДж/м2 | HRC | HRB | HV, МПа |
| Листовой прокат для труб по ТУ 1381-116-00186654-2013 (образцы поперечные, в графе KCU указано KCV-40°С) | ≥375 | 510-610 | ≥23 | ≥882 | — | ≤92 | — | |
| Трубы бесшовные горячедеформированные нефтегазопроводные повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости по ТУ 1383-010-48124013-03. В состоянии поставки (указаны мехсвойства металла труб и KCV-40 °С) | ≥350 | ≥510 | ≥20 | ≥784 | — | ≤92 | — | |
| Трубы бесшовные горячедеформированные термообработанные в состоянии поставки по ТУ 1319-369-00186619-2012. В графе KCU указано KCV-50°С/KCU-60°С) | 372-491 | ≥510 | ≥23 | ≥981/588 | — | ≤92 | — | |
| Трубы бесшовные нефтегазопроводные термообработанные в состоянии поставки по TУ 1317-006.1-593377520-2003 (образцы, в состоянии поставки указан класс прочности, в графе KCU указано значение KCV-50 °С) | 89-426 | 372-491 | ≥510 | ≥23 | ≥980 | — | ≤92 | — |
| Трубы бесшовные нефтегазопроводные термообработанные в состоянии поставки по ТУ 1317-233-0147016-02 (образцы, в состоянии поставки указан класс прочности, в графе KCU указано значение KCV-50 °С) | — | 338-470 | 502-627 | ≥25 | ≥980 | — | ≤92 | — |
| Трубы по ТУ 1381-116-00186654-2013 (образцы поперечные, в графе KCU указано KCU-60°С/KCV-20°С) | ≥350 | 510-630 | ≥20 | ≥392/392 | ≤22 | — | ≤250 |
Сварочные материалы для сварки стали 13хфа
Тройники из стали 13ХФА с конструкцией по ГОСТ 17376-2001 – наиболее экономичное решения для обустройства трубопроводов с химически агрессивными средами и низкими температурами внешней среды. Стойкость стали 13ХФА к коррозии позволяет применять такие тройники на объектах добычи нефти и газа. Хладостойкость этого материала допускает применение при температурах от минус 60 до плюс 40°C с температурой среды от плюс 5 до плюс 40°C под давлением до 7,5 МПа.
Изготовление тройников из стали 13ХФА
ГОСТ 17380-2001 на технические условия бесшовных деталей трубопроводов не описывает применение стали 13ХФА. Однако прочностные характеристики этого материала позволяют изготавливать тройники из стали 13ХФА по геометрии ГОСТ 17376-2001.
Полуфабрикатами для изготовления тройников 13ХФА могут являться бесшовные трубы по ТУ 1317-006.1-593377520-2003, ТУ 1308-226-0147016-02, ТУ 1317-233-0147016-02 и другими техническими условиями. «Компания Энергостандарт» предлагает только продукцию известных и ответственных производителей, отвечающую всем требуемым конструктивным, физическим и химическим характеристикам.
Химический состав стали 13ХФА
Механические характеристики и химические свойства тройников 13ХФА определяет состав этого материала. Конструкционная легированная сталь 13ХФА используется для изготовления горячедеформированных труб для промысловых и магистральных нефтепроводов и газопроводов, промысловых водоводов невысоких давлений.
Подробно характеристики стали 13ХФА описаны в ГОСТ 5640-68.
В стали 13ХФА содержится от 0,08% до 0,13% углерода, и в среднем марганца 0,54%, кремния 0,28%, хрома 0,55%, никеля 0,3%, вредных примесей серы и фосфора 0,02 и 0,05% соответственно. Сталь 13ХФА имеет феррито-перлитную структуру с цементитом, преимущественно округлой формы, полосчатость определяется общей ориентировкой структуры в направлении деформации без чётко выраженных полос.
Наиболее близкими заменителями стали 13ХФА являются материалы 15ХФА, 20ХФА, 09СФА.
Коррозионная стойкость тройников 13ХФА
Выгодным свойством стали 13ХФА является проявление качественных свойств при низком уровне легирования. Это определяет получение ценных свойств материала при относительно небольших затратах на легирующие элементы.
Нефтепромысловые объекты характеризуются высоким содержанием сероводорода, углекислоты и кислорода. Тройники ГОСТ 17376-2001 из стали 13ХФА могут применяться на средах с минерализацией до 100 мг/л.
Тройники 13ХФА значительно превосходят по коррозионной стойкости тройники из стали 09Г2С. Марганец, входящий в состав материала 09Г2С, ухудшает коррозионную стойкость, так как более активен, чем железо, и образует окислы и сульфиды. Параметры их кристаллических решёток отличаются от оксидов и сульфидов железа. В результате продукты коррозии разрыхляются и отслаиваются от поверхности металла.
Сталь 13ХФА является хромсодержащей. Этот металл образует аморфный гидроксид, который покрывает поверхность стали, скрепляет между собой кристаллы карбоната железа и предохраняет их от растворения средой. Об этом свидетельствуют исследования, проведённые на нефтяных месторождениях Западной Сибири и Республики Коми.
Сталь 13ХФА обеспечивает тройникам скорость общей коррозии не более 0,35 мм/год и стойкость к сульфидному растрескиванию под механическим напряжением не менее 0,75∙σ0,2. Стойкость к водородному растрескиванию по длине трещин (CLR) – не более 1%, по толщине трещин (CTR) – не более 3%.
Прочность тройников 13ХФА ГОСТ 17376-01
Тройники 13ХФА соответствуют классу прочности К52 и выше, что соответствует пределу прочности σв = 500 – 627 МПа и предел текучести σт = 334 – 470 МПа.
Сталь 13ХФА почти вдвое твёрже (HB=248 МПа) стали 09Г2С. Это свидетельствует о большем сопротивлении эрозии тройников 13ХФА по сравнению с тройниками 09Г2С.
Монтаж и эксплуатация тройников 13ХФА
Тройники ГОСТ 17376 из стали 13ХФА имеют хорошую свариваемость. Невысокое содержание углерода исключает закалку и перегрев в процессе сварки, благодаря чему пластичность не снижается, а зернистость не увеличивается. Сварка может производиться и без подогрева.
Сталь 13ХФА Москва и Московская область
Сталь имеет широкий спектр применения в машиностроении, производственной отрасли, строительстве, судостроении, авиастроении и многих других сферах промышленности. Существует множество марок сталей, большинство из них производятся на заказ, есть марки которые постоянно находятся на складе ввиду регулярного спроса. Компания Ресурс реализует сталь 13ХФА напрямую от производителя. При постоянном спросе мы готовы предложить взаимовыгодные условия поставки многих марок стали. В том числе и 13ХФА.
Выгодная цена на марку 13ХФА определяется минимальной наценкой и отсутствием посредников. Мы несем полную ответственность за поставленный материал и гарантируем качество поставки. Стоимость продукции определяется складскими и логистическими затратами, мы имеем возможность поставки стали напрямую с завода производителя, это дает возможность нашим клиентам вести стабильно свой бизнес.
