Свойства стали 10Х17Н13М2Т и сферы ее применения

Кислотостойкая и жаропрочная сталь 10Х17Н13М2Т входит в число наиболее востребованных отечественных марок нержавейки. В статье приведем обзор данного сплава, его основные особенности.

Сплав 10Х17Н13М2Т – это конструкционная сталь аустенитного класса с высокими показателями коррозионной и химической стойкости, жаропрочности. Сплав является высоколегированным, и именно добавки определяют многие его ключевые свойства.

Информацию об основных составляющих можно узнать по буквам и цифрам в маркировке. Согласно ГОСТу цифра, с которой начинается обозначение конструкционных сталей, указывает массовую долю углерода в десятых долях процента. Далее указываются буквы, соответствующие ключевым легирующим элементам, и цифры, обозначающие их содержание в целых единицах процента.

Полная расшифровка марки 10Х17Н13М2Т выглядит следующим образом.

• Цифра «10» в начале названия обозначает, что в соответствие с ГОСТ 5632-2014 содержание углерода в сплаве должно составлять не более 0,10%.
• Буквой «Х» обозначается легирующий элемент хром, а следующая за ней цифра указывает его среднее содержание в марке в процентах – 17% (по ГОСТу от 16% до 18%).
• Присутствие никеля обозначает литера «Н», а цифра рядом указывает, что его массовая доля составляет около 13%.
• «М2» – указывает, что содержание молибдена в стали около 2%.
• Буква «Т» соответствует титану. Цифра для данного компонента не указана, это значит, что его содержится в составе менее 1%.

В маркировке указываются только элементы, определяющие ключевые свойства сплава. Полный состав включает большее число компонентов и регламентируется для данного сплава ГОСТ 5632-2014:

• железо (Fe) – от 61,7%;
• углерод (C) – до 0,1%;
• кремний (Si) – до 0,8%;
• хром (Cr) – 16-18%;
• никель (Ni) – 12-14%;
• молибден (Mo) – 2-3%;
• марганец (Mn) – до 2%;
• титан (Ti) – до 0,7%;
• фосфор (P) — до 0.035%;
• сера (S) — до 0.02%.

Специальный сплав нержавеющей стали 10Х17Н13М2Т обладает улучшенными свойствами и разрабатывался для деталей и оборудования, которое работает в сильноагрессивной среде – воздействие низких или высоких температур (до 600 градусов), температурные перепады, контакт с едкими химическими веществами. Материал отличается способностью выдерживать постоянное действие сильных кислот (серной, кипящей фосфорной), органических веществ, горячего (до 100 градусов) водяного пара. Даже в таких экстремальных условиях сталь 10Х17Н13М2Т не разрушается, сохраняет свою структуру, прочность и стойкость к коррозии в течение длительного срока службы. Это надежный сплав, который можно использовать для изготовления ответственных деталей и узлов, емкостей для кислот, промышленных трубопроводов.

Основные механические и физические параметры данной стали определены ГОСТом:

• плотность – 7,95 г/см3;
• твердость НВ 10-1 – 200 МПа;
• напряжение на разрыв – 510-530 МПа (то есть это сталь повышенной прочности);
• модуль упругости – 150-207 ГПа;
• текучесть – 196-235 МПа;
• теплопроводность – 14,7 Вт/мК;
• удельная теплоемкость – 504 Дж/ (кг·град);
• магнитная проницаемость – 1,01-3,0 Гс/Э (очень небольшая для стали, то есть сплав не магнитится).

Для эксплуатации главными преимуществами нержавейки 10Х17Н13М2Т являются следующие:

• прочность;
• высокая износостойкость;
• высокая стойкость к коррозии в стандартных атмосферных условиях и агрессивных средах (обычная оцинкованная сталь в 500 раз менее устойчива к ржавлению, чем 10Х17Н13М2Т);
• жаропрочность, устойчивость к большому диапазону температур;
• стойкость к воздействию различных кислот и едких веществ, продуктов нефтехимии;
• благодаря отличной химической стойкости она может безопасно контактировать с продуктами питания, органическими веществами, паром, что позволяет отнести сплав к категории «пищевых»;
• доступность для обработки, отсутствие ограничений по свариваемости;
• немагнитность.

Сплав марки 10Х17Н13М2Т востребован для широкого круга задач, поэтому сортамент поставки разнообразный и представлен всеми видами проката – листы различной толщины, бесшовные трубы различного диаметра, ленты, полосы, отводы, прутки, фланцы, проволока, круги и другое. По российским стандартам все изделия должны соответствовать ГОСТам и ТУ (свои для каждого типа изделий).

Некоторые марки сталей близки по свойствам и могут быть взаимозаменяемы в определенных пределах. Есть аналоги и у сплава 10Х17Н13М2Т. Среди российских марок, производимым по ГОСТу, в качестве таких могут рассматриваться следующие:

• 03Х17Н14М3;
• 08Х22Н6М2Т;
• 08Х17Н15М3Т;
• 10Х17Н13М3Т;
• 15Х25Т.

Среди зарубежных марок, произведенных по собственным стандартам различных стран, также есть хотя не полные, но довольно близкие аналоги. Вот некоторые их них:

• США – сплавы 316-й серии по стандарту AISI, из которых наиболее близкий аналог 316Ti (обладает очень сходными характеристиками, но более склонен к намагничиванию, чем российская марка);
• общий стандарт ЕС –- 4571 и X6CrNiMoTi17-12-2;
• Германия (стандарт DIN) – 1.4571, 1.4583, X10CrNiMoNb18-12;
• Чехия – 17348;
• Франция – Z6CNDT17-12;
• Япония – SUS316Ti;
• Китай – OCr18Ni12Mo2Ti.

Нержавейка 10Х17Н13М2Т с отличной свариваемостью, стойкая к агрессивным средам и температуре, востребована для множества задач в самых разных отраслях – в первую очередь химической, нефтехимической, электротехнической, металлургической, энергетической, машиностроительной, пищевой. Из данного сплава выпускают:

• агрегаты для изготовления уксусной кислоты;
• оборудование для синтеза полимеров – искусственного каучука, этаноламинов, изопрена и других;
• аппараты для синтеза мочевины;
• агрегаты для промышленного выращивания кристаллов;
• промышленные трубопроводы для агрессивных веществ, нефтехимии;
• емкости и сосуды для кислот и едких веществ;
• лабораторное оборудование для химической и фармацевтической промышленности;
• оборудование для пищевого производства – молочные трубы, различные бочки, емкости, жаропрочная посуда;
• оборудование для промышленных печей, теплообменников;
• лопасти газовых турбин;
• поковки дисков и валы для компрессорных машин.

В частном строительстве надежная жаропрочная нержавейка 10Х17Н13М2Т востребована для изготовления печного оборудования, дымоходов. Иногда эта качественная и довольно простая в обработке сталь с характерным хромистым блеском используется для воплощения различных задумок архитекторов и дизайнеров: детали из нее могут нести полезную функциональную нагрузку (например, в кровельных конструкциях), а могут использоваться просто для создания «технологического» антуража, инсталляций.

Для того чтобы сталь 10Х17Н13М2Т приобрела свои высокие антикоррозионные свойства, а также для получения более прочной и равномерной структуры, устранения остаточных напряжений необходима специальная термическая обработка – закалка. Для этого изделие нагревают в специальных печах до 1045-1110 градусов. Время нагрева и выдержки определены стандартами и зависит от формы и толщины изделия.

Полученный в итоге сплав обладает всеми заявленными по стандарту свойствами, для него допустимы все виды обработки – резка, прокат, ковка, гибка, сварка. Ковка осуществляется при 1180 градусах в начале процесса со снижением до 850 градусов в конце и последующим охлаждением на воздухе. Свариваемость стали 10Х17Н13М2Т – без ограничений всеми видами сварки, термообработка сварного соединения не требуется.