Сплав 36НХ

Сплав 36НХ (обозначение по ГОСТ — ЭП713) относится к группе III прецизионных сплавов по ГОСТ 10994-74 — сплавам с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). Основа системы Fe–Ni, в которую введена хромистая добавка, обеспечивающая повышенную коррозионную стойкость по сравнению с базовым инваром 36Н.

Место 36НХ в семействе инварных сплавов

Инварный эффект возникает в системе Fe–Ni при содержании никеля около 35–37 %: магнитострикция аустенита компенсирует тепловое расширение решётки, в результате чего суммарное линейное расширение сплава оказывается аномально малым. Сплав 36НХ реализует этот эффект при одновременном легировании хромом (0,4–0,6 %), что улучшает стойкость к атмосферной и жидкостной коррозии. Это делает его предпочтительным по сравнению с 36Н для конструкций, работающих в условиях влажных паров криогенных жидкостей или технологических сред.

По поведению ТКЛР 36НХ применим как в диапазоне криогенных температур (вплоть до –258 °C), так и при климатических условиях, что определяет его нишу — несущие элементы и трубопроводные конструкции криогенных установок.

Химический состав 36НХ по ГОСТ 10994-74

Химический состав установлен ГОСТ 10994-74. Для варианта 36НХ-Ш, изготовленного методом электрошлакового переплава, действует ТУ 14-1-2526-78 с несколько иными допусками по примесям.

Элемент	ГОСТ 10994-74	ТУ 14-1-2526-78 (36НХ-Ш)
Fe, железо	Основа	Основа
Ni, никель	35–37 %	35–37 %
Cr, хром	0,4–0,6 %	0,4–0,6 %
Mn, марганец	0,3–0,6 %	0,3–0,6 %
Si, кремний	не более 0,3 %	не более 0,3 %
C, углерод	не более 0,05 %	не более 0,05 %
S, сера	не более 0,015 %	не более 0,020 %
P, фосфор	не более 0,015 %	не более 0,020 %
Cu, медь	не более 0,25 %	не более 0,25 %

В готовом металле допускаются отклонения в содержании хрома и марганца в сторону уменьшения до –0,10 % по каждому из элементов (ТУ 14-1-2526-78).

Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР)

ТКЛР — ключевой нормируемый параметр сплава. Стандартизован двумя документами с различными температурными диапазонами и допусками.

Нормативный документ	Температурный диапазон	ТКЛР, ×10−6 °C−1
ГОСТ 10994-74	от +20 до +100 °C	1,0–2,0
ГОСТ 10994-74	от +20 до −258 °C	1,0–2,0
ТУ 14-1-2526-78 (36НХ-Ш)	от +20 до +100 °C	0,6–2,2

Диапазон ТКЛР по ТУ шире, чем по ГОСТ, поскольку ТУ распространяется на заготовку электрошлакового переплава 36НХ-Ш. При приёмке трубной заготовки проверка ТКЛР проводится на образцах, вырезанных из готовых заготовок после термической обработки. Фактическое значение ТКЛР зависит от содержания примесей — прежде всего углерода — и от режима предшествующей термообработки.

Механические свойства

Ниже приведены нормируемые механические характеристики для трубной заготовки по ТУ 14-1-2526-78. Режим термической обработки: нагрев до 850–900 °C с выдержкой 15 минут, охлаждение на воздухе или с печью (образцы продольные).

Сечение заготовки, мм	σ0,2, МПа, не менее	σв, МПа, не менее	δ5, %, не менее
20–25	196	390	38

Коэффициент вытяжки заготовки по ТУ 14-1-2526-78 — не менее 2,8 по отношению площадей сечений слитка и заготовки.

Требования к макроструктуре: отсутствие трещин, газовых пузырей, заваротов корочки, расслоений и следов усадочной раковины, видимых невооружённым глазом. Степень центральной пористости, точечной неоднородности и ликвационного квадрата — не более 1 балла.

Нормативные документы

Производство и приёмка 36НХ (ЭП713) регламентируются следующими действующими документами.

Марочный стандарт и заготовки

Документ	Распространяется на
ГОСТ 10994-74	Сплавы прецизионные деформируемые. Марки. Химический состав.
ТУ 14-1-2526-78	Трубная заготовка (36НХ-Ш) для изготовления бесшовных труб
ТУ 14-1-3904-84	Заготовки кованые квадратные и прямоугольные из прецизионных сплавов
ТУ 14-11-245-88	Профили стальные фасонные высокой точности

Прокат и полуфабрикаты

Документ	Вид продукции
ГОСТ 14119-85	Прутки из прецизионных сплавов. Технические условия.
ГОСТ 14117-85	Лента из прецизионных сплавов. Технические условия.
ГОСТ 14118-85	Проволока из прецизионных сплавов. Технические условия.

Формы поставки

Сплав 36НХ (ЭП713) поставляется в следующих формах:

• трубная заготовка (ободранная, изготовленная свободной ковкой на прессах или радиально-ковочной машине) — для последующего изготовления бесшовных труб;
• заготовки кованые квадратные и прямоугольные;
• прутки горячекатаные и кованые;
• лента холоднокатаная;
• проволока холоднотянутая;
• фасонные профили высокой точности.

Форму поставки и сечение необходимо уточнять при оформлении заявки — номенклатура в наличии и сроки изготовления зависят от конкретной позиции. Поставка осуществляется по России.

Применение 36НХ в криогенной технике и трубопроводном строительстве

Основные области применения сплава 36НХ (ЭП713) определяются сочетанием сверхнизкого ТКЛР и приемлемых механических свойств в широком диапазоне температур — от криогенных до умеренно повышенных.

Трубопроводные конструкции для транспортировки и хранения криогенных жидкостей (жидкий азот, кислород, природный газ в сжиженном состоянии): малый ТКЛР сплава снижает термические напряжения в жёстко закреплённых трубопроводных системах при многократных циклах захолаживания и отогрева, что критично для надёжности соединений и опорных конструкций. Эта же особенность делает 36НХ пригодным для несущих рамных конструкций криостатов и оборудования, работающего при температурах жидкого гелия (–269 °C) и жидкого азота (–196 °C).

Смежные по функции прецизионные сплавы семейства инвар — в частности, 36Н — применяются для аналогичных задач без требований к коррозионной стойкости.