Сталь 06ХН28МДТ: кислотостойкий сплав — состав, аналоги, применение

Что за марка 06ХН28МДТ

В ГОСТ 5632-2014 марка 06ХН28МДТ стоит не среди сталей, а в группе 7 «Сплавы на железоникелевой основе» под номером 7-5. Условное обозначение — ЭИ943, в старых справочниках встречается запись 0Х23Н28М3Д3Т. Сплавом на железоникелевой основе стандарт называет материал, у которого сумма никеля и железа больше 65 % при соотношении никеля к железу примерно 1:1,5. В 06ХН28МДТ около 28 % никеля и 37–46 % железа, поэтому формально это сплав, хотя в заказах его обычно называют сталью.

Расшифровка идёт по п. 4.1 ГОСТ 5632-2014: в марках сплавов цифрами обозначают только углерод и никель, остальные элементы — одной буквой без цифры.

• 06 — углерод до 0,06 %;
• Х — хром, 22–25 % (цифры в марке нет);
• Н28 — никель, в среднем 28 %;
• М — молибден, Д — медь, Т — титан.

По назначению ГОСТ относит сплав только к коррозионно-стойким: как жаростойкий или жаропрочный он марку не рекомендует. Структура — аустенит, основная область применения — сварное оборудование для серной кислоты и других кислых сред.

Химический состав по ГОСТ 5632-2014

Каждый элемент отвечает за свою среду. Special Metals описывает это на примере сплава 825 с той же схемой легирования: никель вместе с молибденом и медью даёт стойкость в восстановительных кислотах — серной и фосфорной, молибден помогает против питтинга и щелевой коррозии, хром — в окислительных средах вроде азотной кислоты. Титан при правильной термообработке связывает углерод и защищает сплав от межкристаллитной коррозии.

У марки два «родственника» в ГОСТ 5632-2014. 03ХН28МДТ — тот же состав с углеродом до 0,030 %: стандарт отмечает у неё повышенную стойкость к межкристаллитной и ножевой коррозии. 06ХН28МТ — без меди и с меньшим молибденом, для менее агрессивных сред: серной кислоты до 20 % при температуре не выше 60 °C и горячей фосфорной кислоты.

Аналоги: AISI 904L, Alloy 825 и Alloy 28

Полного зарубежного аналога у 06ХН28МДТ нет. Чаще всего называют AISI 904L, реже — Alloy 825 и Alloy 28 (1.4563): её приводит марочник сталей и сплавов. Все четыре марки построены по одной схеме — никель, хром, молибден, медь, — но пропорции отличаются заметно.

AISI 904L ближе всего по никелю (23–28 % против 26–29 %) и по назначению: Outokumpu пишет, что марку создавали для серной кислоты. Но молибдена в ней в полтора раза больше, меди — примерно вдвое меньше, а титана нет: от межкристаллитной коррозии 904L защищает низкий углерод, до 0,020 %. Из-за молибдена PREN у 904L выше, то есть к питтингу в хлоридах она стойче. Характеристики и сортамент 904L — на странице лист AISI 904L, там 06ХН28МДТ указана как ближайшая отечественная марка.

Alloy 825 ближе по набору легирующих: молибден 2,5–3,5 %, медь 1,5–3,0 %, титан 0,6–1,2 %. Но никеля в ней 38–46 %, и её выпускают по стандартам ASTM на никелевые сплавы: лист — B424, бесшовные трубы — B423 и B163. Special Metals связывает с никелем стойкость 825 к хлоридному растрескиванию, а по ASME Section VIII сплав допущен в сосуды давления до 538 °C против 371 °C у 904L. Плотность у 825 выше — 8,14 г/см³.

Замена одной марки другой — решение проектировщика. Если среда на границе стойкости, её подтверждают коррозионными данными для конкретной концентрации и температуры, а в заказе указывают стандарт и проверяют состав по сертификату. Как соотносятся марки разных систем, разобрано в статье аналоги марок нержавейки.

Коррозионная стойкость: кислоты и хлориды

Серная кислота

ГОСТ 5632-2014 рекомендует 06ХН28МДТ для сварных конструкций в серной кислоте разных концентраций при температуре до 80 °C, а также в кислых и сернокислых средах. Это рекомендация по применению, а не гарантированная скорость коррозии: в горячей кислоте средних концентраций её уточняют по коррозионным таблицам.

У аналогов критерии другие, и напрямую цифры не сравнить. Outokumpu относит 904L к немногим нержавеющим сталям, полностью стойким в серной кислоте во всём диапазоне концентраций 0–100 %, но только при температуре до 35 °C. Special Metals называет серную и фосфорную кислоты средами, где сплав 825 особенно полезен.

Фосфорная кислота

Для фосфорной кислоты ГОСТ отдельно упоминает родственную 06ХН28МТ: её рекомендуют для горячей фосфорной кислоты. Для самой 06ХН28МДТ справочные карточки называют растворы серной и фосфорной кислот с ионами хлора до 80 °C, а производитель электродов ОЗЛ-17У — оборудование в серной и фосфорной кислотах с примесями фтористых соединений.

Есть расхождение. Во многих марочниках к описанию 06ХН28МДТ добавлена оговорка «за исключением 55 %-ной уксусной и фосфорной кислот», а в ГОСТ 5632-2014 эта оговорка относится к 03ХН28МДТ. Поэтому для фосфорной и уксусной кислоты стойкость проверяют по данным для конкретной концентрации. Предел у сплавов этого уровня есть: по данным Sandmeyer, в экстракционной фосфорной кислоте с фтором (54 % P₂O₅, 1,1 % HF) при 60 °C 904L корродирует со скоростью 1,2 мм/год, 316L — больше 5 мм/год.

Хлориды: питтинг и растрескивание

Стойкость к питтингу оценивают индексом PREN = Cr + 3,3·Mo + 16·N. Для 06ХН28МДТ он около 33 по середине диапазонов и от 30 до 35 по границам ГОСТ — выше, чем у 316L (около 24), но ниже, чем у 904L. Как работает индекс и где он перестаёт помогать, разобрано в статье питтинговая коррозия.

К хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением стойкость растёт с никелем и молибденом, и обычные 304L и 316L здесь уязвимы (Outokumpu). По справочным данным, образцы 06ХН28МДТ не растрескались за 3000 часов при 320 °C в воде с хлоридами до 50 мг/кг и напряжении, равном пределу текучести. У 825 никеля больше, и VDM называет её практически невосприимчивой к такому растрескиванию.

Механические свойства, плотность и ГОСТы на прокат

Состав задаёт ГОСТ 5632-2014, а механические свойства, размеры и испытания — стандарты на вид проката. 06ХН28МДТ есть в стандартах на лист, ленту, сорт, поковки, двухслойный лист и трубы, но не во всех: в ГОСТ 9940-81 на горячедеформированные трубы марки нет.

Прочерк означает, что стандарт показатель не нормирует. Для ГОСТ 7350-77 в графе предела текучести указан σт. Для электросварных труб и сортового проката механические свойства из 06ХН28МДТ ГОСТ 11068-81 и ГОСТ 5949-2018 оставляют на согласование изготовителя с потребителем.

Плотность — 7,95–7,96 г/см³: 7,96 берёт ГОСТ 9941-81 для расчёта массы бесшовных труб, 7,95 — ГОСТ 11068-81 для электросварных. Лист толщиной 10 мм весит около 79,6 кг на квадратный метр. По данным марочника сталей и сплавов, теплопроводность сплава — около 13 Вт/(м·К) при 20–100 °C, модуль упругости при 100 °C — 191 ГПа.

Сварка, межкристаллитная коррозия и рабочие температуры

• Присадка. Варят материалом близкого состава: электродами ОЗЛ-17У (стержень из проволоки Св-01Х23Н28М3Д3Т) или этой же проволокой по ГОСТ 2246-70. Производитель ОЗЛ-17У указывает толщину металла преимущественно до 12 мм и сварку постоянным током обратной полярности.
• Тепловложение. Полностью аустенитный шов чувствителен к горячим трещинам — Outokumpu пишет это о 904L и советует варить с малым тепловложением. Тот же подход применяют и к 06ХН28МДТ.
• Оценки свариваемости расходятся. Марочник сталей и сплавов пишет «без ограничений», то есть без подогрева и термообработки после сварки; в другой справочной карточке сплав назван трудносвариваемым, способы — ручная дуговая и аргонодуговая сварка. Технологию для ответственного оборудования подтверждают аттестацией.
• Межкристаллитная коррозия. Титан связывает углерод, и ГОСТ 5582-75 и ГОСТ 7350-77 требуют, чтобы лист из 06ХН28МДТ не был склонен к МКК. Трубы по ГОСТ 9941-81 проверяют по требованию заказчика методом ВУ по ГОСТ 6032. Для ещё более жёстких требований есть 03ХН28МДТ с углеродом до 0,030 %. Механизм разобран в статье межкристаллитная коррозия.

Температура 80 °C в ГОСТ — это граница рекомендаций по коррозии в серной кислоте, а не предел прочности сплава. Для других сред и температур опираются на коррозионные данные и нормы на конкретное оборудование.

Где применяют 06ХН28МДТ

• Сернокислотные среды. ГОСТ 5632-2014 называет сварные конструкции, работающие до 80 °C в серной кислоте разных концентраций, в кислых и сернокислых средах.
• Производство минеральных удобрений. Справочная карточка марки называет сварные аппараты, теплообменники и детали для растворов серной и фосфорной кислот с ионами хлора до 80 °C, в том числе в производстве сложных минеральных удобрений.
• Фосфорная кислота с фторидами. Для оборудования из 06ХН28МДТ в серной и фосфорной кислотах с примесями фтористых соединений выпускают электроды ОЗЛ-17У.
• Теплообменники. ГОСТ 9941-81 предусматривает бесшовные трубы из сплава диаметром 14–85 мм со стенкой 1–5 мм.
• Крупные аппараты. ГОСТ 10885-85 допускает 06ХН28МДТ как плакирующий слой двухслойного листа: кислотостойкий слой работает в среде, а прочность корпуса даёт основной слой из конструкционной стали.

У зарубежных аналогов похожий круг задач. Sandmeyer называет для 904L оборудование производства серной и фосфорной кислот и фосфатных удобрений, VDM для 825 — травильные линии на серной кислоте и теплообменники в производстве фосфорной кислоты. Выбор между марками зависит от стандарта проекта, концентрации кислоты, температуры и содержания хлоридов и фторидов.