Нормативное сопротивления растяжению сжатию металла стенки 09г2с

Изделия из низколегированной конструкционной стали 09Г2С востребованы во многих отраслях производства, что подкрепляется широким предложением сортамента продукции этой марки. Благодаря своим физическим свойствам, сталь 09Г2С заслуженно заняла свою позицию на рынках современного спроса и предложений.

Характеристики стали 09Г2С предоставляют возможность применять её в качестве основного материала при изготовлении деталей, которые предназначены для работы в температурном диапазоне рабочей среды от -70 ºС до + 425 ºС, что при проектировании изделий привлекает к себе внимание ещё большего числа конструкторов.

Сталь 09Г2С

Химический состав стали 09Г2С

Перед тем, как перейти к подробному рассмотрению химического состава, нужно понять, что означает расшифровка стали 09Г2С. Буквы «С» и «Г» сообщают о том, что в составе сплава имеется марганец и кремний. Но в каком количестве? Давайте разберёмся.

Первая цифра, стоящая в начале названия марки, сообщает о количестве углерода, содержащегося в сплаве, и отображаемая в сотых долях. Соответственно, процент углерода в сплаве 09Г2С составляет примерно 0,09. Следующие цифры показывают содержание легирующих элементов: марганца в этом сплаве содержится около 2% и менее 1% кремния.

Химический состав стали 09Г2С

Помимо основных легирующих элементов, химический состав стали 09Г2С содержит в себе нижеследующие составляющие периодической таблицы:

Суммарное количество легирующих компонентов в низколегированных сплавах не превышает значения 2,5%.

Удельный вес стали 09Г2С равен 7850 кг/м3, но нужно заметить, что плотность стали непостоянна и может иметь небольшой разброс значений, которые находятся в прямой зависимости от количества легирующих элементов.

Но в любом случае, относительно небольшой вес готового изделия, в котором при изготовлении деталей прибегли к использованию стали этой марки, имеет большое преимущество по сравнению с другими более тяжеловесными сплавами.

Физические свойства

• Конструкционная сталь 09Г2С обладает высокой способностью сохранять свои характеристики при работе под давлением в широком температурном интервале, долговечна, устойчива к нагрузкам с переменным вектором силы, а также подвергается термической обработке, которая оказывает значительное влияние на показатели механических показателей.
• Коэффициент линейного расширения (КЛР), который описывает способность сплавов сохранять свой объём при увеличении температуры при постоянном показателе давления, изменяется всего на 2,4×10-6 единицы при изменении температуры со 100 ºС до 500 ºС (1,14×10-5 при 100 ºС против 1,38×10-5 при 500 ºС). Наглядное описание характеристик линейного расширения приведено ниже:

Несмотря на то, что сталь 09Г2С является низколегированной, она не проявляет такое свойство, как флокеночувствительность. Малое присутствие углерода в сплаве обеспечивает удовлетворительный показатель свариваемости деталей из стали этой марки. Нужно отметить, что высокое содержание углерода в сплавах при его выгорании приводит к возникновению дополнительных микропор, а также к образованию закалочной структуры, что отрицательно сказывается на качестве сварного шва, а в стали 09Г2С этого не наблюдается.

Изменение микроструктуры стали 09Г2С в зависимости от температуры

Сварка стали 09Г2С не требовательна к типу электродов и может проходить с использованием таких способов сварки, как ручная дуговая, электрошлаковая, автоматическая дуговая сварка под флюсом и с газовой защитой.

Сплав марки 09Г2С не имеет ограничений по свариваемости материала, а детали из листового проката с сечением до 40 мм могут подвергаться сварке без предварительной разделки кромок. Детали, подготовленные к сварке, не нуждаются в дополнительной химической или термической обработке.

Миграция легирующих элементов по всему сечению сварного шва обеспечивает его высокие прочностные характеристики и одновременно хорошие технические показатели ударной вязкости.

Для уменьшения признаков возникновения закалочной структуры, неизбежно формирующейся при сварке, сварное изделие следует подвергнуть высокотемпературному отпуску с температурой нагрева от 600 до 660 ºС.

Охлаждение изделия должно быть медленным, с печью, что поможет избежать коробления его отдельных частей.

Допускается не проводить термическую обработку деталей, прошедших сварку, и имеющих толщину поперечного сечения до 36 мм.

Механические свойства

Механические свойства стали 09Г2С описывают следующие характеристики для сортового и фасонного проката сечением до 10 мм:

Для того, чтобы определить класс прочности (КП) испытываемого образца, следует обратиться к ГОСТу 19281-2014, в котором подробно показаны все ключевые характеристики, на которые следует опираться при проведении испытаний или оценке готового протокола на категорию прочности.

Стоит не забывать, что этот механический показатель напрямую зависит от химического набора соответствующих компонентов, и присутствие в большем процентном содержании какого-либо элемента может сыграть ключевую роль при формировании показателей прочности при обработке этой стали.

Механические свойства стали 09Г2С

В зависимости от класса прочности, изменяется и такой показатель механических характеристик, как твёрдость. Зависимость этих двух показателей прямая: чем выше категория прочности материала, тем выше и значение твёрдости.

Обычно твёрдость низколегированных сплавов измеряется по методу Бринелля, и показатель твёрдости обозначается в единицах НВW, но в зависимости от требований, предъявляемых к изделию, и месту контроля (основной материал или материал сварного шва), может изменяться и метод измерения твёрдости.

В таком случае, твердость материала может быть выражена в единицах по шкале Роквелла, Виккерса и т.д.

Режим термообработки стали назначается согласно критическим точкам:

В зависимости от требуемых показателей механических свойств, назначается режим термической обработки. Нормализация и закалка стали 09Г2С проходит при высокотемпературном нагреве от 930 до 950 ºС. Зависимость мехсвойств от температурного режима отпуска приведена ниже:

1. Как следует из таблицы, чем выше температурный режим сопутствующего отпуска, тем ниже у сплава сопротивление разрыву.
3. Термическая обработка способствует образованию сплава с двухфазной структурой, дисперсность зерна которого и определяет основные показатели механических свойств материала.

Скачать ГОСТ 19281-2014

Применение сплава

Высокая прочность материала, удовлетворительные показатели механических свойств в широком диапазоне температур, а также способность к изменению свойств сплава после проведения термической обработки, неизбежно приводит к тому, что детали и изделия из стали 09Г2С находят своё применение практически во всех сферах производства и машиностроения. Из стали 09Г2С изготавливаются строительные конструкции, трубы для транспортировки различных жидкостей (воды, нефти и др.) и газов, резервуары различного назначения, паровые котлы, нефтепромысловое оборудование и различные детали машин, в т. ч. сельскохозяйственного направления.

Гайки из стали 09Г2С
Трубы из стали 09Г2С
Стальные уголки из 09Г2С

Богатый выбор различных сортаментов, разнообразие толщин приводят к тому, что к использованию этого сплава обращаются всё большее число производителей различных металлоизделий.

При механизированной сварке и в частном использовании находит своё применение и сварочная проволока марки 09Г2С. Такая проволока может иметь медное напыление, а может быть и вовсе без покрытия. Большим плюсом такой проволоки является относительно малое количество легирующих компонентов.

Производство стали 09Г2С

Основным сырьём при производстве марки стали 09Г2С служит чугун, который оптимизируют, повышая количество углерода и улучшая свойства сплава за счёт внедрения легирующих составляющих. В основе изготовления стали этой марки лежит ряд направлений:

• мартеновский;
• электротермический;
• конверторный.

Пример применения стали 09Г2С

Сталь 09Г2С проявляется отличным материалом при проектировании деталей и конструкций, которые будут работать в условиях низких температур, с одновременным сохранением своих высоких прочностных и пластичных характеристик, а низкие затраты при проведении монтажных работ, лишь в очередной раз подкрепляют позиции этой марки на рынке современного спроса и предложений.

Сталь 09Г2С: характеристики, расшифровка, химический состав

За счёт небольшого процентного содержания углерода в ст 09г2с, сварка изделий из неё очень проста. Сварочные работы выполняют с подогревом или без него. При сварке стальные элементы не подвергаются закалке, и перегреву. А это означает, что не увеличивается зернистость сплава, и не понижается уровень пластичности. 09Г2С не изменяет свои качества даже после термической обработки.

Для сварки элементов из стали 09Г2С подходит любой вид электродов для сварочных работ по малоуглеродистым и низколегированным сталям (Э50А или Э42А).

При выборе метода сварки необходимо учитывать твердость стали 09г2с по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу и пр. (зависит от вида элемента), потому что этот показатель влияет на твердость сварных швов.

Не поддаются свариванию только изделия, которые были подвержены химической или термической обработки.

Форма поставки стали 09Г2С

Область применения

Основная область применения марки 09Г2С — изготовление трубного проката, арматуры и пр. изделий для металлоконструкций на сварке.

За счёт большой прочности сталь активно применяют в строительстве, так как из неё можно изготовить более тонкие и лёгкие детали, элементы, что обеспечивает экономию расхода металла.

Простые сварочные работы для изделий и деталей из 09Г2С дают возможность изготовить из листов данной стали любые, самые сложные по конфигурации конструкции, которые используют в химической, нефтеперерабатывающей, судостроительной и пр. сферах.

Благодаря закалке и отпуску, данная сталь незаменима при производстве трубопроката и арматуры для трубопроводов.

А стойкость к минусовым температурным режимам, морозоустойчивость, даёт возможность использования трубных изделий из 09Г2С в северных областях с низкими температурами.

Помимо этого, такой большой диапазон температур обеспечивает применение стали при сильных деформациях при длительном эксплуатационном периоде.

Аналоги 09Г2С

Марка 09Г2С (аналоги — 10Г2С, 09Г2, 09Г2Т,09Г2ДТ).

Сталь 09Г2С — Сталь конструкционная низколегированная

Наиболее часто прокат из стали 09Г2С применяется для создания различных строительных конструкций. Это стало возможно благодаря высокому уровню механической прочности элемента, что дает уникальную возможность создавать в совокупности с другими марками сталей значительно более тонкие элементы конструкции.

Еще одна положительная сторона использования именно этой марки стали – возможность эксплуатации готовых изделий при температуре, которая находится в диапазоне от -70 градусов Цельсия до +450 градусов Цельсия.

Помимо всего прочего, стоит отметить также простоту свариваемости деталей, создаваемых из листового проката этого материала, что открывает уникальные возможности для создания сложнейших конструкций для различных  отраслей современной промышленности. С помощью процедур по закалке и отпуску материал доводится до состояния, когда из него можно производить высококачественную арматуру.

Стоит еще раз упомянуть о тот факте, что материал выдерживает низкие температуры, благодаря чему трубопроводная арматура может использоваться в северных регионах без опаски возникновения повреждений.

Применение стали 09Г2С

Данная марка стали очень часто применяется для создания конструкций сварного типа. Материал может свариваться двумя способами – без подогрева или же с предварительным разогревом материла до 120 градусов Цельсия.

За счет того, что в составе данного типа стали очень мало углерода, процесс сваривания довольно прост, ведь материал не перегревается и не закаливается.

Проще говоря, отсутствуют стандартные побочные эффекты, которые обычно проявляются сильным снижением уровня пластичности стали или размера зерна материала.

Положительные стороны использования стали 09Г2С

Несомненным плюсом данного типа стали является отсутствие хрупкости материала, а также снижения уровня вязкости после температурного воздействия Это свойство выделяет сталь 09Г2С среди других представителей данного класса с высоким содержанием различных присадок ил углерода, которые из-за этого кардинально меняют свои свойства после термообработки, а также значительно более хуже поддаются свариванию.

После обработки данный тип стали приобретает двухфазную структуру, что гарантирует ей высокий уровень выносливости, а также устойчивость к разрушению, которая также повышается в три раза.

Повышенный уровень пластичности материала дает разрешение на использование стали 09Г2С в листовой штамповке, когда необходимо получить деталь сложной конфигурации.

В таких ситуациях сталь 09Г2С всегда в приоритете перед многочисленными высокопрочными сталями.

Особенности сварки стали 09Г2С

Сварка данного типа стали может происходить с использованием любого типа электрода. Главное, чтобы он был изначально предназначен для сталей с низким уровнем углерода или сталей легированного типа.

В случае обработки сваркой листов материала, толщина которых не превышает сорока миллиметров, то процесс может проходить без разделки кромок.

Если же задействован многослойный вариант сваривания, то для стали 09Г2С лучше всего использовать каскадную сварку, которая предотвратит возможный перегрев выбранного места сварки.

Для достижения наилучших результатов после сварки изделие необходимо разогреть до температуры +650 градусов Цельсия, продержав в таком режиме час, а затем охладить с помощью воды или холодного воздуха. Благодаря вышеупомянутой манипуляции, можно в разы повысить прочность сварочного соединения, устранив при этом зоны напряженности.

Химический состав марки стали 09Г2С

Зарубежные аналоги стали 09Г2С

Механические свойства стали 09Г2С при температуре 20oС

Ударная вязкость стали 09Г2С KCU (Дж/см3) при низких температурах

Механические свойства стали 09Г2С при повышенных температурах

Механические свойства стали 09Г2С в зависимости от температуры  отпуска

Технологические свойства стали 09Г2С

Температура критических точек 09Г2С

Предел выносливости стали 09Г2С

Предел текучести стали 09Г2С

Физические свойства стали 09Г2С

Расшифровка маркировки стали 09Г2С

• Маркировка 09Г2С расшифровывается следующим образом:
• 09 – доля углерода составляет 0,09% (допустимый максимум – 0,12%);
• Г2 – в сплаве присутствует до 2% марганца (типовое значение – 1,3-1,7%);
• С – в состав входит кремний, но не более 1% (0,5-0,8%).

Поскольку на долю примесей суммарно приходится не более 2,5%, данный сплав относится к низколегированным металлам.

При производстве особое внимание уделяется процентному содержанию углерода, повышенная концентрация которого может спровоцировать возникновение микротрещин в сварных швах, из-за чего резко снижается прочность всей конструкции.

Основные свойства стали 09Г2С

К главным особенностям сплава 09Г2С относятся высокая прочность, сохранение механических характеристик в широком температурном диапазоне, а также возможность влиять на свойства посредством термической обработки.

Этим обусловлено применение данного материала практически во всех сферах промышленности и строительства. Из него изготавливаются строительные конструкции, оборудование для нефтехимии, детали машин, резервуары и трубы.

Еще одной отличительной особенностью сплава является хорошая свариваемость.

Подготовленные для сварки участки не нуждаются в предварительной термической или химической обработке, а само сваривание можно проводить широкодоступным оборудованием (подойдут любые электроды, рассчитанные на работу с низколегированными металлами). Благодаря низкому содержанию углерода в сварном шве не образуется микротрещин и микропор, что делает соединения прочными и долговечными.

Виды изделий из стали марки 09Г2С

Сталь 09Г2С – один из наиболее востребованных сплавов в современной промышленности. При невысокой себестоимости она сочетает в себе оптимальный набор эксплуатационных характеристик, благодаря чему находит применение в производстве широкой номенклатуры изделий, таких как:

• котлы для систем отопления;
• резервуары, способные эксплуатироваться при повышенных значениях температуры и давления;
• трубы для транспортировки жидкостей и газов;
• металлопрокат и фасонные изделия;
• листовая сталь широкого спектра применения.

Из стали марки 09Г2С выпускается обширный ассортимент листовой продукции, отличающейся толщиной, наличием постобработки поверхности и другими особенностями.

Металлопрокатные изделия помимо двутавров выпускаются в трех вариантах:

• квадрат со стороной от 63 до 200 мм;
• круг диаметром от 28 до 180 мм;
• полоса от 12×40 до 50×160 мм.

Кроме того, из стали данной марки изготавливается существенная часть фасонных изделий (швеллеры, уголки) для нужд современной промышленности.

Основные характеристики

Главная причина востребованности рассматриваемой марки стали заключается в повышенной надежности изделий и строительных металлоконструкций, выполненных из нее.

Данный сплав обеспечивает наилучшее сочетание прочности и простоты обработки, а широкий температурный диапазон позволяет использовать изделия из него на нефтяных и газовых разработках, расположенных в регионах с суровым климатом.

Конструкции из стали марки 09Г2С сочетают в себе хорошие эксплуатационные характеристики с низкими затратами на монтаж и обслуживание.

К основным достоинствам данного сплава относятся:

• сохранение механических и эксплуатационных свойств в широком диапазоне температур (от -70 до + 475 °C), что позволяет использовать данную сталь на Крайнем Севере;
• высокая прочность и другие механические характеристики, делающие данный сплав оптимальным материалом для большинства ответственных конструкций (мосты, опоры, детали крупных машин);
• сталь хорошо поддается механической обработке, легко сваривается, благодаря чему является оптимальным выбором для быстрого возведения прочных металлических конструкций;
• детали, изготовленные из рассматриваемой стали, не нуждаются в отжиге, закалке и прочих видах термической обработки.

Производство труб из стали 09Г2С

При производстве трубной продукции заготовки из низколегированного металла разогреваются до определенной температуры, после чего производится их нарезка на фрагменты необходимой размерности. Далее полученные болванки отправляются на прошивной стан, где при высокой температуре из них формируются толстостенные гильзы, предназначенные для дальнейшей обработки на раскатном стане.

Поступающая на раскатный стан заготовка имеет правильную форму и ровную поверхность без заусенцев, благодаря чему в процессе раскатки получается труба правильной формы, соответствующая заданным размерам.

На последнем этапе раскатки производится калибровка труб и устранение торцевых неровностей, после чего изделия отправляются на правильный стан.

В процессе правки овальное сечение приводится к идеальному кругу, а труба окончательно приобретает требуемые характеристики.

Точность формы и размеров обеспечивает ультразвуковой и электромагнитный контроль, которому подвергаются все изделия.

Этот же этап позволяет выявить внутренние дефекты, несоответствие толщины стенок предъявляемым требованиям и другие проблемы.

На протяжении всего процесса производства непрерывно контролируется плотность металла, которая должна соответствовать характерному для стали марки 09Г2С значению 7850 кг/м3.

Области применения

Высокие показатели прочности, простота обработки и низкая себестоимость делают данный сплав оптимальным выбором для большинства сфер бытовой и промышленной деятельности. Ассортимент изготавливаемой из него продукции включает:

• резервуары, работающие с экстремальными значениями температуры и давления;
• системы отопления, водо- и газопроводные магистрали;
• мосты, опоры и другие нагруженные конструкции;
• объекты военного назначения;
• оборудование для нефтегазовой промышленности;
• машино- и судостроение;
• металлоконструкции, рассчитанные на работу в экстремальных условиях;
• хозяйственная техника.

Аналоги в других странах

В ассортименте зарубежных производителей присутствуют низколегированные металлы с похожими характеристиками.

Они обладают такими же физико-химическими свойствами и тоже легированы углеродом, марганцем и кремнием. Области применения также соответствуют тем, для которых применяется рассматриваемый сплав.

Преимущественно это производство разнообразного проката, профильных изделий и труб для различных целей.

1. Основные аналоги сплава 09Г2С в разных странах:
2. 09G2S (производится в Болгарии);
3. SB49 (в Японии);
4. 13Mn6, 9MnSi5 (в Германии);
5. 12Mn (в Китае);
6. VH2 (в Венгрии);
7. 9SiMn16 (в Румынии).

Данные сплавы могут незначительно отличаться по химическому составу, но в функциональном и эксплуатационном смысле являются полноценной заменой стали 09Г2С. Благодаря аналогичным механическим и физическим характеристикам они без ограничений могут применяться в тех же отраслях.

Заключение

Сталь 09Г2С – один из наиболее востребованных сплавов для производства резервуаров, металлоконструкций, деталей машин, инструментов, металлопроката, профильной и трубной продукции. Оптимальный состав обеспечивает металлическим изделиям высокую прочность и долговечность, в то же время сплав хорошо поддается нарезке, механической обработке и сварке.

Для сохранения всех свойств стали необходимо тщательно контролировать все этапы производственного цикла (как при получении самого сплава, так и при последующем изготовлении изделий и конструкций из него).

Для сохранения характеристик стали необходимо, чтобы процентное содержание углерода не превышало 1,2%, иначе ухудшится качество самой стали и существенно снизится прочность сварных соединений.

С учетом высоких требований, предъявляемых к изделиям из стали 09Г2С, такие ошибки недопустимы.