22.01.17. Обзор видов стали для производства труб Стальные трубы (наряду с чугунными и полимерными) пользуются большим спросом в разных отраслях. В зависимости от сферы использования труб к стали, из которой они изготовлены, предъявляются определенные требования. Она может обладать повышенной механической прочностью, стойкостью к коррозии, кислотостойкостью, выдерживать высокие или низкие температуры. В производстве труб применяется свыше ста марок стали, этот обзор посвящен самым ходовым.
Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкцийКонструкционными называются стали, которые применяются в строительстве и машиностроении. Они различаются содержанием легирующих добавок и вредных примесей. Конструкционные низколегированные стали в общей сложности содержат менее 2,5 % легирующих добавок (без учета углерода).
К этой категории, в частности, относится марка 09Г2С и ее заменители 09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С, содержащие 0,12 % углерода, добавки марганца (1,3-1,7 %), кремния (0,5-0,8 %), по 0,3 % никеля, хрома, меди и незначительные вкрапления других легирующих компонентов. Эти добавки повышают прочность и стойкость к коррозии, а стали находят применение в производстве газлифтных (предназначенных для подъема газа и нефти из недр) труб. Такие трубы эксплуатируются в суровых климатических условиях, поэтому должны выдерживать очень низкие температуры. Также требуется устойчивость к контакту с агрессивной средой, коррозии, способность выдерживать значительное давление.
Сталь 09Г2С отличается высокой прочностью и пластичностью. Она не склонна к поражению флокенами (образование полостей и трещин внутри структуры) и отпускной хрупкости (снижение ударной вязкости после закалки), хорошо противостоит нагрузкам. Сварку труб из такой стали можно производить в любых условиях, без ограничений. Их эксплуатация возможна в температурном диапазоне от -70 °С до +425 °С.
Для газопроводных труб применяется сталь 10Г2С1 (10Г2С1Д), кремнемарганцевая, с содержанием марганца 1,3-1,6 5%, кремния 0,9-1,2 %. Она отличается высокой прочностью и коррозионной стойкостью, устойчива к растрескиванию, образованию флокенов, не склонна к хрупкости, в том числе к повышению хрупкости при низких температурах (хладоломкости). Продукция из такой стали может подвергаться воздействию температур до +450 °С и выдерживает высокое давление.
Для магистральных труб подходит сталь 17Г1С, содержащая 1,15-1,6 % марганца и 0,4-0,6 % кремния. Трубы из нее выдерживают высокое давление и могут эксплуатироваться при температурах от -40 °С до +475 °С; сварка осуществляется без ограничений.
Для котельных труб, которые транспортируют рабочую среду температурой до 280 °С, применяется сталь 15ГС, содержащая 0,9-1,3 % марганца и 0,7-1 % кремния.
Сталь конструкционная углеродистая качественнаяКачественными считаются стали с пониженным, до 0,035 %, содержанием вредных примесей — фосфора и серы. Благодаря этому снижается их ломкость при низких температурах (хладоломкость) и склонность к образованию трещин при обработке под давлением при высоких температурах (красноломкость). Такие стали пригодны для ответственных сварных конструкций.
В частности, сталь 20ПВ, принадлежащая к этой группе, применяется для изготовления труб, которые используются с паровыми котлами высокого давления как элементы трубопроводов, коллекторов и перегревателей. Эту сталь еще называют «котельной», трубы из нее выдерживают давление и температуру пара при высоких и сверхкритических параметрах. Она относится к низкоуглеродистым (содержание углерода 0,18-0,24 %), имеет незначительные добавки марганца (0,35-0,65 %) и кремния (0,17-0,37 %) и минимальное содержание вредных примесей (до 0,015 %).
Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качестваСталь обыкновенного качества отличается более высоким содержание примесей фосфора и серы, до 0,05 %. Некоторые стали этой категории применяются в трубопрокатном производстве. Из стали Ст2-3ПС/СП изготавливают электросварные трубы, которые могут использоваться только при плюсовых температурах, выдерживают температуру до 300 °С и давление до 1,6 Н/мм2. Это низкоуглеродистые стали с незначительным содержанием легирующих добавок, они достаточно пластичны; свариваются без ограничений.
Электросварные прямошовные трубы
Конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества делятся на четыре группы, внутри каждой есть своя классификация. Так, для сталей группы А более важны механические свойства, а для группы Б — химический состав. В группе А выделяют кипящие (КП), спокойные (СП, обычно индекс не указывается) и полуспокойные (ПС) стали. В процессе плавления в печи сталь раскисляется, при этом из нее удаляется закись железа. Если закись удалена не полностью, после разлития в изложницы сталь будет кипеть и застынет с образованием газовых пузырей. Их наличие приводит к появлению трещин в процессе сварки, поэтому кипящую сталь обычно не используют в качестве конструкционной. Полуспокойные стали содержат минимум закиси, а спокойные не содержат ее вообще. Спокойные стали дороже всего в производстве, кипящие — наиболее дешевые.
Сталь конструкционная легированнаяОсновная особенность легированных сталей — содержание легирующих компонентов, которые улучшают физические и химические характеристики стали. Кремний, марганец и никель повышают твердость, но содержание свыше 1 % легирующих элементов, кроме никеля, делает сталь хрупкой. Никель и кремний повышают предел текучести стали, ее устойчивость к незначительным пластическим деформациям. Кремний также делает ее более устойчивой к низким температурам. Для повышения прокаливаемости стали, то есть увеличения толщины закаленного слоя, используют молибден, ванадий и бор (в малых дозах). Никель и хром обеспечивают стойкость к коррозии, а медь еще и кислотостойкость.
По суммарному объему легирующих добавок, кроме углерода, легированные стали делятся на:- низколегированные — до 2,5 %;
- среднелегированные — 2,5-10 %;
- высоколегированные — свыше 10 %.
По процентному содержанию углерода стали делятся на:- безуглеродистые — до 0,03 %;
- низкоуглеродистые — до 0,25 %;
- среднеуглеродистые — 0,25-0,6 %;
- высокоуглеродистые — 0,6-2 %.
По сочетанию этих двух параметров и способу закалки конструкционные легированные стали подразделяют на:- цементируемые — низко- и среднелегированные низкоуглеродистые;
- улучшаемые — низкоуглеродистые среднелегированные;
- высокопрочные комплексно-легированные — среднеуглеродистые с термоупрочнением;
- высокопрочные мартенситостареющие — безуглеродистые с закалкой и старением на воздухе при высоких температурах.
В производстве труб в основном применяются цементируемые легированные стали. Если важна стойкость к коррозии, используется сталь с высоким содержанием хрома.
Одна из наиболее ходовых марок для бесшовных горячекатаных труб — сталь 30ХГСА и ее заменители (40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 35ХГСА). Она является среднеуглеродистой, содержит по 0,8-1,1 % хрома и марганца и 0,9-1,2 % кремния. Сталь относится к ограниченно свариваемым, подвержена образованию флокенов и склонна к отпускной хрупкости.
Сталь жаропрочная низколегированнаяЖаропрочность (окалиностойкость) стали — это ее устойчивость к газовой коррозии под действием высоких температур. При температуре свыше 550 °С в газовой атмосфере на поверхности изделий из железных сплавов образуется оксид железа (окалина). Чтобы предотвратить это явление, в сплав добавляют никель, хром, алюминий. Значительно повышает жаропрочность молибден, в меньшей степени — кремний. Содержание углерода в большинстве марок стали этой категории не превышает 0,15-0,18 %.
Газовая коррозия приводит к хрупкости труб
Данные стали широко применяются в производстве:- котельных, пароперегревательных, паропроводных труб (12ХМ, 12Х2МФСР, 15ХМФКР, 15Х5, 12Х2МФБ, 15ХМ, 15Х2М2ФБС, 15Х1М1Ф);
- труб для трубопроводов высокого давления (15Х1М1Ф);
- коллекторных труб (15ХМФКР, 15ХМ);
- труб для установок гидрогенизации (18Х3МВ).
Процентное соотношение легирующих добавок в разных сталях этой группы различается, что обуславливает возможности их применения. Самые высокие температуры (до 600-650 °С) выдерживает, не окисляясь, сталь мартенситного класса 15Х5М, содержащая 4,5-6 % хрома. А вот трубы из сталей 12ХМ, 15ХМ, в которых содержание добавок хрома и молибдена менее 1 %, выдерживают температуры до 500 °С.
Сталь коррозионно-стойкая жаропрочнаяЭти стали относятся к высоколегированным, наиболее значительно в них содержание хрома и никеля. В сочетании с минимальным содержанием углерода это обеспечивает устойчивость к разнообразным агрессивным средам.
Наиболее широкое применение находит сталь 03Х21Н32М3Б. Трубы из нее можно использовать для добычи и переработки нефти и газа (содержат значительные примеси хлоридов или сероводорода), для трубопроводов, по которым транспортируется морская вода. Также трубы выдерживают температуру пара до 750 °С.
Нефтедобывающая установка
Стали 06Х16Н15М2Г2ТФР-ИД, 06Х18Н10Т, 12Х12М1БФР-Ш и 09Х18Н10Т применяются в производстве особотонкостенных труб, в частности труб для нужд АЭС. Электросварные трубы из стали 08Х14Ф находят применение в нефтехимической промышленности, а из стали 10Х9МФБ-Ш изготавливают трубы для паровых котлов.
Водопроводные трубы, профильные трубы для строительных нужд изготавливаются из недорогой углеродистой конструкционной стали обычного качества. Но чем жестче условия эксплуатации труб и строже предъявляемые к ним требования, тем дороже сталь для их изготовления за счет более сложной технологии производства, а в ряде случаев — и повышенного содержания легирующих добавок.
Infogeo.ru |
http://www.infogeo.ru | 7877
|
Infogeo.ru