Сталь 12МХ относится к группе теплоустойчивых низколегированных сталей перлитного класса, предназначенных для эксплуатации в условиях повышенных температур и давления. Данная сталь обладает оптимальным сочетанием механических свойств и термостойкости, что делает её подходящей для изготовления оборудования, используемого в нефтегазовой отрасли.

Химический состав стали 12МХ представлен в таблице 1.1.:

Таблица 1.1. Химический состав в % стали 12МХ

Механические свойства стали 12МХ при температуре 20° C приведены в таблице 1.2.:

Таблица 1.2. Механические свойства стали 12МХ

при t=20° C

Твёрдость материала после отжига не должна превышать 217 HB, что подтверждает его способность сохранять необходимые механические свойства после термической обработки.

Таким образом, сталь 12МХ, обладая сбалансированным химическим составом и соответствующими механическими свойствами, является оптимальным выбором для применения в нефтегазовом оборудовании, где требуется высокая прочность, термостойкость и надёжность в эксплуатации.

1.2.1. Технология сварки конструкций из стали 12МХ

Теплоустойчивость сварных соединений оценивают отношением длительной прочности металла соединения и основного металла – коэффициентом теплоустойчивости.

Теплоустойчивые стали должны обладать жаростойкостью, длительной прочностью, стабильностью свойств во времени и сопротивлением ползучести: их пластическая деформация при постоянной нагрузке с течением времени должна возрастать незначительно, чтобы работать при высоких температурах,. Все это достигается введением в состав сталей 0,5…2,0% хрома, 0,2…1,0% молибдена, 0,1 …0,3% ванадия и иногда небольших добавок редкоземельных элементов. Сочетание механических свойств изделий из теплоустойчивых сталей достигается термообработкой: нормализацией или закалкой с последующим высокотемпературным отпуском. Это обеспечивает мелкозернистую структуру, состоящую из дисперсной ферритокарбидной смеси.

Физическая свариваемость теплоустойчивых сталей, определяемая отношением металла к плавлению, металлургической обработке и к последующей кристаллизации шва не вызывает затруднений. Современные сварочные материалы и технология сварки обеспечивают требуемые свойства и стойкость металла шва против горячих трещин, но в тоже время сварные соединения обладают склонностью к холодным трещинам и к разупрочнению металла в зоне термического влияния (ЗТВ). Поэтому требуется использовать сопутствующий сварке местный или предварительный общий подогрев изделия. Это уменьшит разницу температур в зоне сварки и на периферийных участках, что снижает возникающие напряжения в металле. Уменьшается скорость охлаждения металла после сварки больше аустенита превращается в мартенсит при высокой температуре, когда металл пластичен. Напряжения, возникающие из-за разницы объемов этих фаз, будут меньше, при этом вероятность образования холодных трещин снизится. В свою очередь применяя подогрев, нужно учитывать, что излишне высокая температура приводит к образованию грубой ферритно-перлитной структуры, не обеспечивающей необходимую длительную прочность и ударную вязкость сварных соединений. С целью снизить опасность возникновения холодных трещин можно, произвести отпуск деталей, выдерживая их при температуре 150…200 °С сразу после сварки в течение нескольких часов. За это время завершится превращение остаточного аустенита в мартенсит и удалится из металла большая часть растворённого в нем водорода. Разупрочнение теплоустойчивых сталей в ЗТВ зависит также от параметров режима сварки. Повышение погонной энергии сварки увеличивает мягкую разупрочняющую прослойку в ЗТВ, которая может быть причиной разрушения жёстких сварных соединений при эксплуатации, особенно при изгибающих нагрузках. Основные способы сварки конструкций из теплоустойчивых сталей – это дуговая и контактная стыковая. Последнюю используют для сварки стыковых соединений труб нагревательных котлов в условиях завода изготовителя.