Сравнение двух марок хром-молибдена
AISI 4130 и GB/T 3077 30CrMo представляют собой конструкционные стали с низким содержанием хрома-молибдена-, поставляемые в закаленном и отпущенном состоянии. Содержание хрома и молибдена в них практически одинаковое, поэтому они обладают одним и тем же семейством свойств: хорошая прокаливаемость, высокая прочность при умеренных размерах сечения и полезная устойчивость к повышенным-температурам. Практический вопрос для покупателей заключается не в том, похожи ли они на бумаге, а в том, можно ли одно заменить другим в конкретном трубопроводе или обрабатываемом компоненте.
4130 — это американская марка легированной стали, указанная в стандарте ASTM A519 для бесшовных механических трубок и в ASTM A29 для стержней.. 30CrMo — это китайская марка легированной конструкционной стали, на которую распространяется стандарт GB/T 3077. Компоненты для нефтегазовой отрасли, изготовленные по стандарту 4130, часто заказываются с двумя классами прочности на выбор: минимальный предел текучести 60 фунтов на квадратный дюйм, что составляет около 414 МПа, или 75 фунтов на квадратный дюйм, около 517. МПа. Если труба используется на нефтегазовом месторождении, в спецификацию покупки обычно добавляются испытания на удар.
Сравнение химического состава
| Элемент | 4130 (АСТМ А519/АИСИ) | 30CrMo (ГБ/Т 3077) |
|---|---|---|
| Углерод, С | 0.28 - 0.33 % | 0.26 - 0.33 % |
| Марганец, Мн | 0.40 - 0.60 % | 0.40 - 0.70 % |
| Кремний, Си | 0.15 - 0.35 % | 0.17 - 0.37 % |
| Хром, Кр | 0.80 - 1.10 % | 0.80 - 1.10 % |
| Молибден, Мо | 0.15 - 0.25 % | 0.15 - 0.25 % |
| Фосфор, Р | 0,040 % макс. | 0,030 % макс. |
| Сера, С | 0,040 % макс. | 0,030 % макс. |
Диапазоны содержания хрома и молибдена идентичны, поэтому эти две марки ведут себя одинаково после термообработки. Различия заключаются в количестве посторонних-элементов и остаточных пределах: GB/T 3077 устанавливает более жесткие ограничения по фосфору и сере, поэтому 30CrMo обычно является более чистой сталью с меньшим риском отпускного охрупчивания и лучшей вязкостью при низких-температурах. Немного более широкий диапазон марганца в 30CrMo дает немного большую прокаливаемость, тогда как более широкий диапазон кремния в 4130 оказывает лишь незначительное влияние на механические свойства.
Механические свойства и термическая обработка
Обе марки поставляются в закаленном и отпущенном состоянии и редко используются в-прокатном состоянии. GB/T 3077 присваивает 30CrMo минимальную прочность на разрыв 930 МПа, минимальный предел текучести 785 МПа, минимальное удлинение после разрушения 12 %, минимальное уменьшение площади 45 % и потолок твердости при отжиге около 229 HBW. Американский сорт обычно заказывается по классу прочности, а не по одной таблице, поэтому механические значения подтверждаются в сертификате заводских испытаний для заказанного состояния.
Типичная практика заключается в аустенизации в диапазоне, при котором карбиды полностью растворяются без укрупнения зерна, закалке в масле во избежание растрескивания в этом классе прокаливаемости и отпуске до целевого уровня прочности. Поскольку обе стали сильно реагируют на температуру отпуска, на этапе отпуска создается разница в свойствах между изделиями с температурой 60 и 75 фунтов на квадратный дюйм.
Можно ли заменить 30CrMo и 4130?
Поскольку содержание сплава эквивалентно, замена технически осуществима во многих механически обработанных и трубчатых компонентах, но ее никогда не следует рассматривать как автоматическую. Должны быть соблюдены три условия:
Принятие спецификации:Если в заказе на проектирование или поставку указан класс или стандарт, этот класс должен быть указан или формальное отклонение должно быть одобрено.
Эквивалентность свойств:заменитель должен соответствовать тем же требованиям к растяжению, текучести и твердости после того же цикла термообработки.
Особые требования к-сервису:ударная вязкость, пределы твердости для работы в кислой среде и уровни не-неразрушающего контроля должны быть повторно проверены-, поскольку более чистая сталь не означает автоматически эквивалентную вязкость после отпуска.
Применение и руководство по выбору
Оба сорта используются для изготовления бесшовных труб из легированной стали, прецизионных полированных труб, утяжеленных бурильных труб и других компонентов нефтегазовой отрасли, высокопрочных-крепежей и механически обработанных деталей, требующих прочности при умеренной жесткости. Выбор обычно определяется чертежом и конечным пользователем: в проектах, построенных по американским стандартам, обычно указывается 4130, тогда как в отечественных и экспортных проектах, ссылающихся на китайские стандарты, указывается 30CrMo. Там, где требуются испытания на удар при низкой температуре, более жесткие пределы содержания серы и фосфора для 30CrMo являются преимуществом при условии, что термообработка контролируется во избежание отпускной хрупкости. Если деталь изготавливается из прутка или трубы, а затем сваривается, углеродный эквивалент обоих марок требует предварительного нагрева и контролируемого охлаждения.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Являются ли 4130 и 30CrMo одной и той же сталью?
Они не идентичны, но принадлежат к одному и тому же семейству хром-молибдена и имеют одинаковые диапазоны хрома и молибдена. Основные различия заключаются в пределах содержания фосфора и серы, а также в пределах содержания марганца и кремния.
Вопрос: Какие классы предела текучести доступны для труб 4130?
Обычно заказывают два класса: минимальный предел текучести 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм, примерно 414 МПа, и 75 тысяч фунтов на квадратный дюйм, примерно 517 МПа. Точные значения подтверждены в сертификате стана для заданного режима термообработки.
Вопрос: Почему 30CrMo обычно чище, чем 4130?
GB/T 3077 ограничивает содержание фосфора и серы максимум 0,030 % по сравнению с максимумом 0,040 % в американском классе, поэтому остаточное содержание ниже и риск охрупчивания снижается.
Вопрос: Какая закалочная среда подходит для этих марок?
Закалка в масле является обычным выбором, поскольку обе марки обладают достаточной прокаливаемостью для прокаливания при умеренной толщине стенок, а масло снижает риск закалочного растрескивания по сравнению с водой.
Вопрос: Можно ли сваривать эти две марки?
Да, но обе они представляют собой средне-углеродистые легированные стали с относительно высоким содержанием углерода. Сварка требует предварительного подогрева, контролируемой температуры между проходами, расходных материалов с низким-водородом и термообработки после-сварки, если этого требует толщина стенки или условия эксплуатации.
Вопрос: Нужны ли заказы на нефть и газ испытания на воздействие?
Очень часто да. Испытание на удар не во всех случаях входит в основные таблицы материалов для этих марок, поэтому температура испытания, уровень энергии и частота отбора проб должны быть указаны в спецификации на покупку.
Вопрос: Приемлем ли 30CrMo в качестве прямой замены без квалификации?
Нет. Даже при эквивалентном химическом составе замена должна быть проверена химическими, механическими испытаниями и, если применимо, не-неразрушающими испытаниями, а также должна быть принята в соответствии со спецификациями конечного пользователя.
