Сплав 15Х25Н40М2ВТ

Определитесь с маркой и напишите нам

Сплав 15Х25Н40М2ВТ — жаропрочный железоникелевый сплав аустенитного класса с высокой стойкостью к окислению и горячей коррозии. Расшифровка марки: 0,15% углерода, 25% хрома, 40% никеля, 2% молибдена, малые добавки вольфрама и титана. Основная форма поставки — трубы, изготовленные методом центробежного литья.

Литейная разновидность марки обозначается 15Х25Н40М2ВТЛ.

Химический состав сплава 15Х25Н40М2ВТ

Основу сплава составляет железо (остаток). Легирующие элементы и примеси — по таблице ниже.

Элемент	Содержание, %
Никель (Ni)	38,0–41,0
Хром (Cr)	24,0–27,0
Углерод (C)	0,10–0,25
Кремний (Si)	1,20–1,95
Молибден (Mo)	1,0–3,0
Марганец (Mn)	0,05–1,55
Титан (Ti)	0,20–0,60
Вольфрам (W)	0,20–0,80
Медь (Cu)	не более 0,20
Фосфор (P)	не более 0,025
Сера (S)	не более 0,025
Al, Zr, Pb, Sb, As — каждый	не более 0,01

Высокое содержание никеля (38–41%) обеспечивает аустенитную структуру и стабильность при длительном воздействии температур. Хром (24–27%) создаёт защитную оксидную плёнку, обеспечивающую жаростойкость. Молибден повышает длительную прочность. Кремний до 2% характерен для литейных жаропрочных сплавов: он улучшает жидкотекучесть и стойкость к высокотемпературному окислению. Малые добавки титана и вольфрама стабилизируют карбидную структуру и сдерживают ползучесть.

Физические и механические свойства

Характеристика	Значение
Плотность	8,1 г/см³
Температура плавления	1390–1420°C
Твёрдость по Бринеллю	не менее 178 HB
Предел прочности при растяжении (σв)	не менее 500 МПа
Предел текучести (σ0,2)	не менее 200 МПа
Относительное удлинение (δ)	не менее 25%

Сплав рассчитан на длительную работу в диапазоне рабочих температур стенки 760–1060°C при давлении до 3,92 МПа. Благодаря аустенитной структуре с упрочняющими фазами он сохраняет достаточную прочность и пластичность при нагреве, что принципиально для трубных элементов реакционных печей, испытывающих термоциклирование в процессе пуска и остановки.

Назначение и область применения

15Х25Н40М2ВТ — специализированный сплав для радиантных труб реакционных трубчатых печей нефтехимической и химической промышленности. Радиантные трубы — это змеевики радиационной камеры, обогреваемые излучением горелок; через них пропускается технологическое сырьё при температурах, при которых обычные жаростойкие стали исчерпывают ресурс.

Типичные технологические процессы, для которых применяются трубы из этого сплава:

• производство этилена и пропилена — пиролиз углеводородного сырья;
• паровая конверсия — производство водорода и синтез-газа;
• синтез аммиака;
• производство метанола, винилхлорида, сероуглерода;
• другие высокотемпературные каталитические и термические процессы в газовых средах.

Сплав стоек в окислительных и науглероживающих газовых средах при высоких температурах. Это определяет его преимущество перед менее легированными аустенитными сталями в реакторных печах с жёсткими температурными режимами.

Подробнее о трубных материалах для нефтехимии: труба нержавеющая 06ХН28МДТ (ЭИ943) — менее легированная альтернатива для умеренных температур. Для задач, требующих ещё более высокого содержания никеля, применяется сплав 08Х25Н40М7 с повышенным молибденом.

Форма поставки: центробежнолитые и деформированные трубы

Сплав 15Х25Н40М2ВТ поставляется в двух конструктивных исполнениях:

Центробежнолитые трубы — основная форма применения. Расплав заливается во вращающийся металлический кокиль: центробежные силы вытесняют неметаллические включения и газовые поры к наружной поверхности, формируя плотную однородную структуру стенки. Наружный диаметр — 85–320 мм, длина — по расчёту проекта. Трубы поставляются с механически обработанной внутренней поверхностью; наружная поверхность — по требованию заказчика.

Деформированные трубы — горячедеформированные бесшовные трубы; типоразмеры соответствуют ГОСТ 9940 (горячедеформированные) и ГОСТ 9941 (холодно- и теплодеформированные). Диаметр — до 224 мм.

После изготовления центробежнолитые трубы в обязательном порядке проходят пневматическое испытание давлением 0,59 МПа и гидравлическое испытание давлением 9,8 МПа с выдержкой не менее 10 минут. Затем готовые змеевики гидроиспытываются пробным давлением по проектной документации конкретной печи.

Свариваемость и термическая обработка

Сплав относится к ограниченно свариваемым. Сварка производится аргонодуговым методом (ручная или автоматическая) неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона с поддувом аргона во внутреннюю полость трубы для защиты обратной стороны шва. Сварочная проволока по химическому составу идентична основному металлу — выпускается по ТУ 14-131-994-2003. Перед сваркой и в процессе неё необходимо контролировать температуру стыка; каждый последующий слой накладывается после охлаждения предыдущего до 100°C.

Все сварные швы подлежат 100-процентному рентгено- или гаммапросвечиванию, а также контролю цветной дефектоскопией.

Термообработка центробежнолитых труб: по умолчанию не требуется; по требованию заказчика — по режиму, согласованному с изготовителем.

Термообработка деформированных труб: закалка при 1100–1150°C с охлаждением в воде или на воздухе. Допускается корректировка режима по согласованию с заказчиком.

Сплав склонен к охрупчиванию при отпуске — недопустим нагрев в температурном диапазоне, вызывающем выделение охрупчивающих фаз.

Нормативная документация

Изготовление и приёмка труб регулируются следующими документами:

• ТУ 26-02-5475-94 / ТУ 1333-047-00220302-02 — центробежнолитые трубы;
• ТУ 1320-003-18648658-00 — деформированные трубы;
• РД 3689-001-00220302/31-2004 — технические требования к радиантным трубам для реакционных трубчатых печей (проектирование, изготовление, поставка);
• ГОСТ Р 59109-2020 — элементы реакционных трубчатых печей, работающих под давлением.