Сталь ASTM A105: свойства, марки и руководство по выбору [2026]

Почти во всех современных напорных трубопроводных системах наиболее распространённая спецификация углеродистой стали для кованых фланцев, фитингов и клапанов — A105. Будь то нефтеперерабатывающий завод, где перекачивают горячий вакуумный остаток при 400C, или химическое предприятие, работающее с крайне агрессивным сырьём, именно поковки A105 образуют важнейшие соединения, обеспечивающие герметичность и поддержание давления во всей системе. Поскольку на каждом нефтеперерабатывающем заводе, химическом предприятии и электростанции в трубопроводных системах установлены тысячи болтовых соединений A105, важно знать всё об углеродистой стали A105: от её химического состава и механических свойств до рейтингов «давление — температура», требований к нормализации и изменений спецификации, за которыми следует следить в 2026 году.

Что такое углеродистая сталь ASTM A105?

ASTM A105/A105 M устанавливает требования к кованым компонентам трубопроводных систем из углеродистой стали для работы под давлением при обычных и повышенных температурах. Спецификация распространяется на фланцы, компоненты трубных фитингов, клапаны и другие элементы трубопроводных систем, рассчитанные на эксплуатацию при температуре до 538C (1000F).

Область действия A105 охватывает поковки массой до 4 540kg (10 000lb). Для более тяжелых поковок применяется ASTM A266, стандарт на крупные поковки из углеродистой стали для сосудов под давлением. На практике это важно, например, для фланцев большого диаметра (обычно NPS24 и выше, Class 600+).

ASTM утвердила спецификацию A105 в 1926 году. Это один из старейших стандартов на материалы для трубопроводов, который регулярно обновляется по всему миру. Действующая редакция A105/A105 M-26 выпущена в феврале 2026 года. Эквивалент в Кодексе ASME по котлам и сосудам под давлением — SA-105; он принят на основе спецификации ASTM и содержит те же требования для применения ASME.

Почему это важно?

A105 — наиболее распространенная марка углеродистой стали для фитингов в трубопроводных системах. Если инженер указывает «CS» в перечне линий, то в последующей спецификации на фитинги и фланцы почти всегда будет A105. Всем, кто выбирает материалы для трубопроводов, важно знать, какие требования предъявляет эта спецификация и в каких случаях она не подходит.

A105 — углеродистая или легированная сталь?

A105 — низкоуглеродистая сталь, а не легированная. Хотя спецификация допускает следовые количества хрома (макс. 0.30), молибдена (макс. 0,12 %) и ванадия (макс. 0,08 %), суммарное содержание Cu + Ni + Cr + Mo + V ограничено значением 1,00 %. Это остаточные примеси, а не добавки для получения определенных свойств. Углеродистую сталь A105 классифицируют исключительно по содержанию углерода и марганца.

Для кованых компонентов трубопроводных систем из легированной стали, включая хромомолибденовую сталь для эксплуатации в условиях высокотемпературного воздействия водорода, см. ASTM A182F5, F9, F11, F22 и спецификацию на поковки из нержавеющей стали.

Это различие важно учитывать при закупке: заказ поковок из углеродистой стали ASTM A105 означает, что вы получите компонент из углеродистой стали с контролируемым вкладом остаточных элементов в прочность, а не легированный материал с заданной коррозионной стойкостью или свойствами при высокой температуре.

Химический состав и механические свойства A105

Химический состав стали A105 тщательно контролируют, чтобы обеспечить оптимальное сочетание прочности, свариваемости и обрабатываемости поковок для трубопроводов. Влияние каждого элемента, а также взаимодействие углерода и марганца объясняют, почему некоторым заводам удается стабильно выпускать поковки A105 более высокого качества.

Химический состав A105 (% по массе)

Основные замечания о составе:

• Максимум 1,00 % с учетом Cu, Ni, V и Mo. Суммарное содержание Cu + Ni + Cr + Mo + V не должно превышать 1,00 %.
• Содержание Cr + Mo не должно превышать 0,32 %
• Правило баланса C и Mn: при снижении содержания C ниже 0,35 % на 0,01 % допускается увеличить содержание Mn выше 1,05 % на 0,06 %, компенсируя это, но не более чем до 1,65 % Mn. В зависимости от применения такие корректировки могут быть оправданны. Заводы по-прежнему достигают требуемой прочности за счет меньшего содержания C и одновременно повышают свариваемость стали.

Что это означает на практике?

На качество A105 сильнее всего влияет баланс углерода и марганца. Углерод повышает прочность, но снижает пластичность, ударную вязкость и свариваемость. Марганец помогает обеспечить прочность и вязкость, сохраняя свариваемость. На заводах, где используют меньше углерода (0,20-0,25 %) и относительно больше марганца (0,80-1,05 %), получают поковки с заметно лучшей ударной вязкостью. Это важно учитывать, чтобы снизить чувствительность к хрупкому разрушению, о которой говорится ниже в разделе о нормализации.

Механические свойства A105

Примечание: это минимальные значения. Фактические результаты испытаний большинства поковок A105 значительно выше. В типовых сертификатах заводских испытаний указаны предел прочности при растяжении 75-85 ksi и предел текучести 40-50 ksi.

При минимальном пределе прочности при растяжении 485 MPa сталь A105 по свойствам занимает промежуточное положение между распространенными конструкционными сталями и марками для легированных поковок.

Я видел сталь A-106 с содержанием Mn 0,40 % (хотя оно опускалось до 0,37 %)… На их месте я бы избегал этого поставщика. В США и Японии обычно придерживались целевого диапазона Mn от 0,60 % до 0,90 %.

— weldstan, инженер-материаловед, форум Eng-Tips

Что следует учитывать?

Сертификаты заводских испытаний (MTR) многое говорят о качестве поковки A105. По сочетанию содержания марганца и углерода в MTR обычно можно оценить ударную вязкость конкретной бесшовной трубы из углеродистой стали A105 или комплекта кованых фитингов, установленных в той же трубопроводной системе.

Полный текст стандарта см. в ASTM A105/A105M на astm.org.

Фланцы, фитинги и клапаны A105

Для полного ряда кованых компонентов трубопроводных систем из углеродистой стали применяется спецификация на поковки A105. Фактические размеры изделий, классы давления и допуски регулируются отдельными стандартами ASME и MSS соответственно: A105 устанавливает только требования к материалу. Для компонентов по чертежам, изготовленных из одобренной заготовки, механическая обработка фланцев и корпусов клапанов по индивидуальному заказу в Zhenling служит ориентиром по объему обработки; сертификат материала и требования к приемке готового компонента должны быть указаны в заказе.

К распространенным изделиям из A105 относятся:

• Фланец с приварной шейкой — предпочтителен при высоких температурах и давлениях благодаря цельной ступице, которая (a) устраняет концентрацию напряжений рядом со сварным швом и (b) обеспечивает плавный переход окружного напряжения.
• Глухой фланец — для заглушения конца трубопровода, испытаний под давлением и будущего подключения ответвления.
• Свободный фланец — для низкого давления; упрощает монтаж при несоосности трубы на месте.
• Фланцы под приварку в раструб и резьбовые фланцы — для труб малого диаметра (обычно 2 дюйма или меньше).
• Кованые отводы, тройники, переходы и муфты по ASME B16.11.
• Корпуса задвижек, запорных и обратных клапанов по ASME B16.34.

Классы давления A105 соответствуют ASME B16.5 (для фланцев) и ASME B16.34 (для клапанов): Class 150, 300, 600, 900, 1500 и 2500. Применимые стандарты на размеры: ASME B16.5 (для трубных фланцев и фланцевых фитингов), ASME B16.11 (для кованых фитингов под приварку в раструб и резьбовых) и MSS SP-97 (для кованых фитингов ответвлений с интегральным усилением).

Почему рейтинги давления важны при выборе материала? Потому что рейтинги «давление — температура» для A105 указывают, какое давление выдерживает фланец при заданной температуре. Выбор типа и класса фланца без сопоставления этих рейтингов с фактическими условиями эксплуатации — ошибка в технических требованиях, которая может угрожать безопасности или привести к неоправданно тяжёлой конструкции.

Допустимое давление для A105 в зависимости от температуры по ASME B16.34 (bar)

Хочу обратить внимание на распространённую ошибку: при закупке трубопроводных компонентов выбирают класс давления, основываясь только на давлении в линии и не учитывая снижение допустимых параметров с ростом температуры. Фланец класса 300 может показаться избыточным для системы с давлением 30 бар, но рабочая температура, как выясняется, составляет 400 C. В этом случае допустимое давление для класса 300 снижается до 28.3 бар. Результат? Потребуется класс 600.

Для фланцевых соединений нужны болты, поэтому важно правильно выбрать шпильки: для фланцев A105, работающих при высоких температурах, обычно используют шпильки B7 с гайками 2H.

Полную методику расчета допустимого давления в зависимости от температуры см. в таблицах допустимых параметров клапанов и фланцев ASME B16.34.

A105 и A105N: когда важна нормализация

A105N — обозначение нормализованной поковки из стали A105. Заготовку из A105 нагревают примерно до 890-950 C (выше верхней критической точки превращения), выдерживают время, пропорциональное толщине сечения, а затем охлаждают на спокойном воздухе. Нормализация формирует мелкозернистую однородную структуру и, как считается, повышает вязкость материала.

ASTM A105 требует термической обработки некоторых поковок из A105, но не предписывает конкретный вид обработки. Как правило, допускаются нормализация, нормализация с отпуском, закалка с отпуском и даже отжиг. Если в сертификате поковки нет отдельного обозначения, буква «N» указывает, что выполнена нормализация.

Почему это различие стало критически важным после 2012 года:

Примерно в 2012 году инженеры и инспекторы в отраслях сосудов под давлением и трубопроводов начали сообщать о все более частых случаях крайне низкой ударной вязкости (наряду с другими механическими свойствами) у фланцев из углеродистой стали, в том числе марки A105, с одного или нескольких зарубежных заводов. Например, она составляла всего 3 ft-lbs при +70F (+21C), тогда как десятилетиями ранее была в пределах 15-25 ft-lbs. Это усиливало опасения по поводу риска разрушения при ударных испытаниях. Расследование причин выявило изменения в практике производства стали: снижение содержания марганца, добавление бора, ванадия и ниобия в качестве микролегирующих элементов (их часто не указывали в сертификатах заводских испытаний, MTR), а также непоследовательные процедуры термообработки.

Данные оказались настолько убедительными, что в редакции ASME Section VIII Division 1 2019 года освобождение от испытаний на ударный изгиб по кривой B заменили кривой A при выборе минимальной расчетной температуры металла (MDMT) для кованой стали A105 без термообработки. В результате расчетное значение температуры изменилось с -20F (-28C) на +18F (-8C). Согласно кодексу 2019 года, при расчетной температуре ниже этого значения требовались испытания на ударный изгиб или нормализация. Эту работу задокументировали в техническом бюллетене NCPWB за май 2016 года и информационном бюллетене ABSA IB16-018.

«До примерно 2012 года я бы согласился… Но с тех пор изменились поставки сырья и практика ковки по всему миру, а результаты экспериментов достаточно убедительно показывают, насколько хрупкими могут быть эти фланцы».

— TGS4, инженер-механик, участник форума Eng-Tips

В каких случаях следует указывать A105N?

• Для технологических трубопроводов по ASME B31.3 с расчетной температурой ниже +18F (-8C).
• Чтобы получить освобождение от испытаний на ударный изгиб материалов трубопроводов из углеродистой стали для эксплуатации при температуре до 0F (-18C).
• Для применения в сероводородсодержащей среде, когда требуется карта твердости, чтобы избежать испытаний на ударный изгиб по NACE MR0175/Funezav Gidakis.
• Для снижения риска хрупкого разрушения в критически важных для безопасности системах (клапаны ESD, системы сброса давления).
• Для проектов, в спецификации которых заказчик требует документального подтверждения нормализации.

Что изменилось? В отрасли всегда ошибочно считали, что кованая сталь A105 без термообработки подходит для эксплуатации при большинстве умеренных температур. Затем изменились цепочки поставок и практика производства стали, а ударная вязкость оказалась ближе к нижней границе проектных коэффициентов безопасности, чем ожидалось. Нормализация и термообработка ОБЯЗАТЕЛЬНЫ для исходных материалов A105 во многих критически важных системах, где безопасность должна обеспечиваться в статических условиях. Если в трубопроводной системе используется труба A106 Grade B, фитинги и фланцы того же класса из исходного материала A105 также следует нормализовать.

A105, A106 и A350 LF2: как выбрать спецификацию углеродистой стали

При закупке материалов для трубопроводных систем из углеродистой стали на типичном предприятии важны три основные спецификации. Спецификация на материал определяет способ производства (например, проводилась ли нормализация, а не только термообработка, применялся ли метод термообработки с охлаждением струей воды). Спецификации на размеры устанавливают допустимые минимальные и максимальные размеры. Проверяйте размеры фитингов: все компоненты трубопроводной системы — труба, фитинги и фланцы — должны подходить друг к другу.

A105, A106 Grade B и A350 LF2 — таблица спецификаций

Чем отличаются стали A36 и A105?

A36 — спецификация на конструкционную сталь и фасонный прокат (ASTM A36) для балок, колонн, косынок и других конструкционных элементов общего назначения. Главное отличие требований к химическому составу стали A36 и стали A105 в том, что они предусматривают разные свойства: более низкий минимальный предел текучести (36ksi для обеих марок, но для A36 не установлен максимальный предел прочности при растяжении), отсутствие обязательного диапазона твёрдости и отсутствие изделий, рассчитанных на работу под давлением (трубопроводные компоненты, рассчитанные на давление, выпускаются только по A105). A105 — спецификация на класс поковок исключительно для трубопроводных компонентов.

Эти спецификации и таблицы относятся к двум противоположным категориям изделий. Более экономичный лист A36 можно обработать, чтобы получить фланец, рассчитанный на давление, но он не будет соответствовать стандартам ASME B16.5 или ASME B16.34, не обеспечит требуемое направление волокон в поковке и не будет иметь обозначения допустимого давления в зависимости от температуры.

В обычных трубопроводных системах из углеродистой стали трубу A106 Grade B для магистральных трубопроводов обычно сочетают с коваными фитингами и фланцами A105. В высокотемпературных трубопроводных системах трубу A335 из легированной стали сочетают с поковками A182. В криогенных системах используют трубы A333 Gr.6 с поковками A350 LF2. Этот принцип действует и в других случаях: спецификацию на трубу необходимо подбирать с учетом спецификации на поковки для соответствующих условий эксплуатации.

Другие материалы по трубопроводным системам из углеродистой стали: обсадные трубы и насосно-компрессорные трубы, котельные трубы, а также трубы из углеродистой стали и их технические характеристики. Подробный разбор материала A106 см. на странице сравнения A106 на servicesteel.org.

Международные аналоги ASTM A105

При реализации проекта за рубежом могут использоваться разные спецификации одного и того же типового материала. В этой сравнительной таблице для A105 указаны наиболее распространённые эквивалентные материалы (однако понятие «эквивалент» требует оговорок, поскольку стандарты разных стран не устанавливают полностью идентичные требования к химическому составу).

Что означают эти случаи эквивалентности? Они могут служить ориентиром при выборе подходящего источника поставки материала, но также таят в себе риск ошибки. Если использовать P245GH как эквивалент, но фактическое содержание углерода в материале окажется на 50 % выше допустимого, он может по-прежнему считаться технически эквивалентным или даже превосходить требования по свариваемости и ударной вязкости при высоких значениях, но его прочность уже не будет соответствовать требованиям. Необходимо провести инженерную проверку, чтобы убедиться, что заменяющая спецификация по-прежнему подходит для вашего проекта.

Подробную таблицу эквивалентов см. на странице эквивалентов A105 на ssmalloys.com.

A105 для эксплуатации в сероводородсодержащей среде и особых условиях

При закачке H2S или других технологических условиях, способствующих образованию сероводорода, спецификация материала должна соответствовать NACE MR0175 «Нефтегазовая промышленность. Методы испытаний на совместимость материалов с сероводородсодержащей средой» — руководству и стандарту на применение стальных материалов в средах с H2S. Главную обеспокоенность вызывает коррозионная стойкость: сталь должна выдерживать сульфидное коррозионное растрескивание под напряжением (SSC) — разновидность водородного охрупчивания, которая может привести к хрупкому разрушению под нагрузками, значительно ниже предела текучести.

Какие требования NACE предъявляет к углеродистой стали? Максимальная общая твёрдость составляет 22 HRC (приблизительно 237 HBW). Твёрдость ASTM A105 может составлять 137-197 HBW, что соответствует примерно 15-22 HRC; при верхнем пределе A105 лишь соответствует требованию NACE. На этом этапе выбор между соответствием спецификации и пригодностью к эксплуатации может определить, завершится ли проект успешно.

Требования к A105 для эксплуатации в сероводородсодержащей среде обычно включают:

• Проверка твёрдости каждого изделия — не более 22 HRC (237 HBW), как требует NACE MR0175
• Надлежащая документация по термообработке (предпочтительна нормализация)
• Квалификация послесварочной термообработки (PWHT) для всех сварных соединений
• Полный комплект сопроводительной документации, включая результаты проверки твёрдости каждого изделия в сертификате MTR
• Сертификация материала на соответствие ASTM A105 и NACE MR0175

Покупателю важно указать «A105 по NACE MR0175» отдельной строкой в заказе на поставку. Это не другая сталь: для материала A105 лишь требуются дополнительные испытания и документация, подтверждающие его пригодность для эксплуатации в сероводородсодержащей среде.

Можно ли использовать A105 при криогенных температурах?

Нет. A105 не предназначена для эксплуатации при криогенных температурах ниже -29 °C (-20 °F). Согласно редакции норм ASME 2019 года, для кованой A105 без дополнительных испытаний на ударный изгиб минимальная расчётная температура металла дополнительно ограничена значением +18 °F (-8 °C). Для низкотемпературных применений используйте A350 LF2 (допускает эксплуатацию при температуре до -46 °C / -50 °F при обязательных испытаниях на ударный изгиб по Шарпи с V-образным надрезом) или A350 LF3 (допускает эксплуатацию при температуре до -101 °C / -150 °F) для криогенных условий.

При использовании обсадных труб, насосно-компрессорных труб или труб с покрытием FBE в арктических условиях или на шельфе необходимо учитывать те же проблемы, связанные с низкими температурами. Всегда проверяйте, соответствуют ли сопрягаемые поковки расчётной температуре трубопроводной системы.

Кованые изделия из углеродистой стали: изменения в 2025-2026 годах

Рынок кованых изделий из углеродистой стали и регулирующие его стандарты меняются, что напрямую влияет на закупку A105 и практику составления спецификаций. Ниже перечислены изменения, важные для проектов, которые проектируются и строятся в 2026 году.

Рост рынка: мировой рынок кованых изделий из углеродистой стали растёт примерно на 6,8 % в год в среднем до 2033 года. Рост обусловлен инвестициями в энергетическую инфраструктуру и расширением промышленности в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Это поддерживает стабильность поставок компонентов A105, хотя расширение производственных мощностей в регионах с менее устоявшейся практикой контроля качества по-прежнему вызывает обеспокоенность относительно стабильности качества.

Развитие стандартов: ASTM A105/A105M-26 опубликован в феврале 2026 года — это уже четвёртая редакция за пять лет, свидетельствующая об активной работе комитета по стандартам. Такой темп пересмотра необычен для спецификации, существующей почти 100 лет, и отражает реакцию отрасли на проблемы качества и ударной вязкости, о которых сообщалось с 2012 года.

Тенденция к нормализации: результаты исследований хрупкого разрушения после 2012 года продолжают приводить к тому, что в отрасли нормализация поковок A105 становится обязательной. Хотя спецификация ASTM по-прежнему допускает поставку поковок без дополнительной термообработки после ковки, изменение норм ASME 2019 года (переклассификация UCS-66 с кривой B на кривую A) уже сделало нормализацию практически обязательной для многих новых строительных проектов. Большинство крупных владельцев и операторов объектов уже указывают A105N по умолчанию независимо от минимальных требований норм.

Состояние цепочки поставок: поставки изделий из углеродистой стали для трубопроводных систем — труб, клапанов и фитингов (PVF) — остаются стабильными до 2026 года. Компоненты по стандартной спецификации A105 доступны на складе со сроком поставки 1-2 недели для большинства распространённых размеров и классов давления. Для нестандартных размеров, классов высокого давления (1500 и 2500) и компонентов по спецификации A105N срок поставки может составить до 4-8 недель в зависимости от графика производителя.

Часто задаваемые вопросы о стали A105

Какому материалу эквивалентна A105?

Посмотреть ответ

A105 приблизительно эквивалентна EN 10222-2 P245GH (Европа), JIS G3202 SFVC1 (Япония) и DIN 17200 C 22.8 (Германия). Обозначение для соответствия ASME — SA-105; оно полностью соответствует спецификациям ASTM. Здесь не рассматриваются некоторые другие свойства, однако перечисленные марки являются прямыми эквивалентами. Допустимые пределы химического состава различаются в стандартах, поэтому замену следует выполнять на основании инженерной проверки полных таблиц химических и механических свойств.

Чем A105N отличается от A105 с точки зрения термообработки?

Посмотреть ответ

Для A105N предусмотрена нормализация (дополнительная термообработка): плиту нагревают до 890-950 °C и охлаждают на спокойном воздухе. Спецификация A105 требует термообработки, но допускает любой из процессов: нормализацию, нормализацию с отпуском, закалку с отпуском или отжиг. Буквенный суффикс «N» гарантирует применение определённого процесса, который уменьшает размер зерна и повышает ударную вязкость. В связи с изменениями норм 2019 года A105N стала основной спецификацией для всех ответственных применений под давлением и широко применяется для снижения риска колебаний ударной вязкости поковок без дополнительной термообработки после ковки, выявленных в ходе исследований.

Какие методы ковки обычно применяют для A105?

Посмотреть ответ

Поковки A105 изготавливают ковкой в закрытых штампах, свободной ковкой или высадкой — в зависимости от компонента. Фланцы обычно производят кольцевой прокаткой или ковкой в закрытых штампах. Фитинги обычно изготавливают ковкой в закрытых штампах. В целом при ковке направление волокон металла контролируется значительно лучше, чем при литье или механической обработке прутка.

Какова коррозионная стойкость A105 по сравнению с нержавеющей сталью?

Посмотреть ответ

A105 — это углеродистая сталь с очень низким остаточным содержанием хрома, поэтому её коррозионная стойкость очень низка. На воздухе она быстро ржавеет, а в большинстве водных сред быстро подвергается коррозии без защитных покрытий или катодной защиты. Поковки из нержавеющей стали (A182 F304/F316) содержат 16-18 % хрома и образуют пассивную оксидную плёнку, обеспечивающую отличную коррозионную стойкость. A105 обычно выбирают за способность обеспечить требуемую прочность и низкую стоимость, компенсируя низкую коррозионную стойкость припуском на коррозию или защитными покрытиями компонентов системы.

Какие испытания и процедуры контроля качества необходимы для изделий из A105?

Посмотреть ответ

ASTM A105 требует испытаний на растяжение (1 на плавку), проверки твёрдости по Бринеллю и химического анализа (анализ плавки, а при необходимости — анализ готового изделия). Дополнительные требования могут включать испытания на ударный изгиб по Шарпи с V-образным надрезом (S1), капиллярный контроль (S6) и магнитопорошковый контроль. Заказчики ответственных изделий обычно добавляют ультразвуковой контроль 100 % изделий по SA-388, проверку твёрдости каждого изделия и идентификацию материала (PMI) при приёмке. Для эксплуатации в сероводородсодержащей среде также указывают картирование твёрдости по NACE MR0175.

Относится ли A105 к раскисленной углеродистой стали?

Посмотреть ответ

Да. ASTM A105 требует, чтобы сталь была полностью раскислена, то есть в процессе сталеплавильного производства в неё добавляли кремний (0,10-0,35 %) и/или алюминий. Это удаляет растворённый кислород и позволяет получить качественную однородную поковку без газовой пористости.

Как A105 помогает снизить затраты по сравнению с легированными сталями?

Посмотреть ответ

Поковки из стали ASTM A105 обычно стоят примерно на 40-50 % дешевле, чем поковки из легированных сталей A182 (F11,F22) того же размера и класса, тогда как поковки из нержавеющей стали A182 (F304, F316) того же размера и класса примерно на 70-80 % дороже. Это объясняется более низкой стоимостью сырья, а также тем, что все производители могут выпускать поковки A105. Поэтому, если условия эксплуатации это допускают — температура ниже 425 °C, а рабочая среда не вызывает коррозию и эксплуатация не является криогенной, — A105 обеспечивает необходимые механические свойства при минимальных затратах.