Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная низколегированная 15Г2СФД

Сталь конструкционная низколегированная марки 15Г2СФД: описание, свойства и применение

Сталь 15Г2СФД – это высокопрочная конструкционная низколегированная сталь, разработанная для производства сварных конструкций, работающих в условиях низких температур и знакопеременных нагрузок. Она обладает оптимальным сочетанием прочности, пластичности, свариваемости и хладостойкости, что делает ее востребованной в различных отраслях промышленности.

 

Обозначение и расшифровка:

Обозначение стали 15Г2СФД расшифровывается следующим образом:

• 15 – указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента (0,15%).
• Г2 – указывает на содержание марганца (Mn) около 2% (цифра 2 после буквы "Г").
• С – указывает на присутствие кремния (Si) в составе стали.
• Ф – указывает на присутствие ванадия (V) в составе стали.
• Д – указывает на присутствие меди (Cu) в составе стали.

Наличие этих легирующих элементов обеспечивает стали 15Г2СФД улучшенные механические свойства, свариваемость и устойчивость к коррозии.

 

Химический состав стали 15Г2СФД (ГОСТ 19281-2014):

Элемент	Массовая доля, %
Углерод (C)	0.12 - 0.19
Марганец (Mn)	1.70 - 2.00
Кремний (Si)	0.40 - 0.70
Хром (Cr)	до 0.30
Никель (Ni)	до 0.30
Медь (Cu)	0.20 - 0.50
Ванадий (V)	0.05 - 0.12
Фосфор (P)	до 0.035
Сера (S)	до 0.040
Алюминий (Al)	до 0.05
Азот (N)	до 0.012
Мышьяк (As)	до 0.08

 

Влияние химических элементов:

• Углерод (C): Определяет прочность и твердость стали, но увеличивает ее хрупкость и снижает свариваемость.
• Марганец (Mn): Повышает прочность, твердость, износостойкость и прокаливаемость стали, а также улучшает ее свариваемость.
• Кремний (Si): Увеличивает прочность и упругость стали, улучшает ее жидкотекучесть при литье, способствует раскислению.
• Медь (Cu): Повышает коррозионную стойкость стали и несколько увеличивает ее прочность.
• Ванадий (V): Измельчает зерно, повышает прочность, вязкость и сопротивление усталости, улучшает свариваемость.
• Хром (Cr) и Никель (Ni): В небольших количествах повышают прокаливаемость и улучшают механические свойства стали.
• Фосфор (P) и Сера (S): Вредные примеси, снижающие пластичность, вязкость и свариваемость стали. Их содержание строго регламентируется.
• Алюминий (Al): Используется для раскисления стали, измельчает зерно и повышает ее пластичность.
• Азот (N): Может оказывать как положительное (упрочнение), так и отрицательное (старение) влияние на свойства стали.

 

Механические свойства стали 15Г2СФД (ГОСТ 19281-2014):

Механические свойства стали 15Г2СФД зависят от способа производства, толщины проката и режима термической обработки. Приведенные ниже значения являются ориентировочными и могут варьироваться в зависимости от конкретных условий.

Параметр	Значение
Предел текучести (σт), МПа	≥ 345 (для толщины до 20 мм)
Временное сопротивление (σв), МПа	490 - 630
Относительное удлинение (δ5), %	≥ 21 (для толщины до 20 мм)
Относительное сужение (ψ), %	≥ 50
Ударная вязкость (KCU), Дж/см²	≥ 294 при -40°C (после механического старения)

 

Физические свойства стали 15Г2СФД:

Параметр	Значение
Плотность, кг/м³	7850
Модуль упругости (E), ГПа	206 - 210
Коэффициент линейного расширения (α), 1/°C	11.5 - 12.5 x 10⁻⁶ (в диапазоне 20-100°C)
Теплопроводность (λ), Вт/(м·°C)	44 - 50
Удельная теплоемкость (c), Дж/(кг·°C)	480 - 500

 

Свариваемость стали 15Г2СФД:

Сталь 15Г2СФД обладает хорошей свариваемостью. Рекомендуется применять следующие методы сварки:

• Ручная дуговая сварка (РДС)
• Автоматическая дуговая сварка под флюсом (АДСФ)
• Полуавтоматическая дуговая сварка в защитных газах (МП)
• Электрошлаковая сварка (ЭШС)

При сварке толстостенных конструкций рекомендуется предварительный подогрев до температуры 100-150°C. После сварки может потребоваться термообработка для снятия остаточных напряжений.

 

Термическая обработка стали 15Г2СФД:

Для стали 15Г2СФД применяются различные виды термической обработки, в зависимости от требуемых свойств и условий эксплуатации:

• Нормализация: Нагрев до температуры 880-920°C с последующим охлаждением на воздухе. Улучшает структуру стали, повышает ее прочность и вязкость.
• Закалка: Нагрев до температуры 870-900°C с последующим охлаждением в воде или масле. Обеспечивает высокую твердость и прочность.
• Отпуск: Нагрев закаленной стали до температуры 550-650°C. Снижает внутренние напряжения и повышает пластичность.
• Отжиг: Нагрев до температуры выше температуры рекристаллизации с последующим медленным охлаждением. Снимает внутренние напряжения и улучшает обрабатываемость.

 

Применение стали 15Г2СФД:

Благодаря своим высоким механическим свойствам, хорошей свариваемости и хладостойкости, сталь 15Г2СФД находит широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Строительство: Металлоконструкции мостов, эстакад, опор ЛЭП, резервуаров для хранения нефти и газа, строительные фермы, колонны, балки, элементы каркасов зданий и сооружений, работающих в условиях низких температур.
• Машиностроение: Детали тяжелого машиностроения, корпусные детали, фланцы, поковки, валы, шестерни, оси, диски, крепежные элементы, работающие при высоких нагрузках и в условиях низких температур.
• Судостроение: Корпуса судов ледового класса, морские платформы, элементы оборудования, работающие в условиях морской среды и низких температур.
• Нефтегазовая промышленность: Трубопроводы, сосуды, работающие под давлением, элементы буровых установок, оборудование для переработки нефти и газа, конструкции, эксплуатируемые в условиях Крайнего Севера.
• Транспортное машиностроение: Рамы вагонов, элементы кузовов, детали ходовой части, работающие при динамических нагрузках и в условиях низких температур.
• Энергетика: Металлоконструкции опор линий электропередач, элементы гидро- и тепловых электростанций.

 

Виды металлопроката из стали 15Г2СФД:

Сталь 15Г2СФД поставляется в виде широкого ассортимента металлопроката:

• Листовой прокат: Тонколистовой и толстолистовой прокат, используемый для изготовления корпусных деталей, сварных конструкций, обшивки, емкостей.
• Сортовой прокат: Круг, квадрат, полоса, уголок, швеллер, двутавр, используемый для изготовления деталей машин, строительных конструкций, крепежных элементов.
• Трубы: Бесшовные и сварные трубы, используемые для транспортировки жидкостей и газов, в качестве элементов конструкций, для изготовления деталей машин и оборудования.
• Поковки и штамповки: Используются для изготовления сложных деталей, требующих высокой прочности и износостойкости.

 

ГОСТы, регламентирующие сталь 15Г2СФД и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 19281-2014: Прокат толстолистовой и широкополосный из сталей общего назначения. Технические условия. (Основной ГОСТ на сталь 15Г2СФД)
• ГОСТ 14637-89: Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия. (Может применяться для листового проката общего назначения)
• ГОСТ 27772-2015: Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия. (Может применяться для строительных конструкций)
• ГОСТ 82-70: Прокат стальной горячекатаный широкополосный универсальный. Сортамент.
• ГОСТ 535-2005: Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия. (Может применяться для сортового проката)
• ГОСТ 2590-2006: Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент.
• ГОСТ 2591-2006: Прокат стальной горячекатаный квадратный. Сортамент.
• ГОСТ 8239-89: Двутавры стальные горячекатаные. Сортамент.
• ГОСТ 8240-97: Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент.
• ГОСТ 8509-93: Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент.
• ГОСТ 8510-86: Уголки стальные горячекатаные неравнополочные. Сортамент.
• ГОСТ 10705-80: Трубы стальные электросварные. Технические условия. (Если применяются сварные трубы из стали 15Г2СФД)
• ГОСТ 8731-74: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические условия. (Если применяются бесшовные трубы из стали 15Г2СФД)
• СТО Газпром 2-2.2-138-2007: Трубы стальные для газопроводов. Общие технические условия. (Если трубы из стали 15Г2СФД используются в газопроводах)

 

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 15Г2СФД:

В различных цехах промышленных предприятий сталь 15Г2СФД используется в следующих операциях:

• Заготовительный цех:
  • Резка листового и сортового проката на заготовки с использованием газовой, плазменной или лазерной резки.
  • Рубка металла на гильотинах.
  • Правка и гибка металла на прессах и вальцах.
• Механический цех:
  • Обработка заготовок на токарных, фрезерных, сверлильных и шлифовальных станках для получения деталей заданных размеров и формы.
  • Изготовление крепежных элементов (болтов, гаек, шпилек) на резьбонарезных станках.
• Сварочный цех:
  • Сборка и сварка металлоконструкций с использованием ручной дуговой сварки (РДС), автоматической дуговой сварки под флюсом (АДСФ), полуавтоматической дуговой сварки в защитных газах (МП) и других методов.
  • Контроль качества сварных соединений (визуальный, ультразвуковой, рентгеновский).
• Термический цех:
  • Термическая обработка деталей и металлоконструкций (нормализация, закалка, отпуск, отжиг) для улучшения их механических свойств.
• Кузнечный цех:
  • Ковка и штамповка заготовок для получения деталей сложной формы.
• Литейный цех:
  • Изготовление отливок из стали 15Г2СФД (в редких случаях, когда требуется специальная форма детали).
• Цех металлоконструкций:
  • Изготовление и сборка крупных металлоконструкций (мостов, эстакад, резервуаров).
• Инструментальный цех:
  • Изготовление приспособлений, штампов и режущего инструмента (вспомогательные элементы, не основные).
• Гальванический цех:
  • Нанесение защитных покрытий на детали из стали 15Г2СФД (например, цинкование) для повышения их коррозионной стойкости.

 

Преимущества использования стали 15Г2СФД:

• Высокая прочность и надежность конструкций.
• Хорошая свариваемость, позволяющая изготавливать сложные сварные конструкции.
• Хладостойкость, обеспечивающая работоспособность конструкций в условиях низких температур.
• Устойчивость к знакопеременным нагрузкам, увеличивающая срок службы изделий.
• Оптимальное соотношение цены и качества.

 

Сталь 15Г2СФД является универсальным конструкционным материалом, обладающим широким спектром полезных свойств. Ее использование позволяет создавать надежные и долговечные конструкции, работающие в различных климатических условиях и при высоких нагрузках. При выборе стали 15Г2СФД необходимо учитывать требования конкретного проекта и соблюдать рекомендации по сварке и термической обработке.