1.2.1 Условия эксплуатации сварных соединений трубопроводов.

В зависимости от назначения и условий работы к трубам и их соединениям предъявляют определенные требования, установленные ГОСТом или специальными техническими условиями. В настоящее время наша промышленность выпускает сварные и бесшовные (цельнокатаные) трубы, при этом производство сварных труб как наиболее производительное и экономичное непрерывно возрастает. Сварные трубы, применяемые при прокладке магистральных и производственных (так называемых технологических) трубопроводов, изготовляют с наружным диаметром от 6 до 1400 мм при толщине стенки от 0,3 до 25 мм.

Сварные трубы изготовляют по ГОСТ 10704-63, 10705-63, 10706-76, 10707-73 и 8696-74. Их выпускают с прямым продольным сварным швом или со спиральным швом. Трубы с прямым продольным швом изготовляют из листовой стали. Горячекатаные листы правят в обычных валковых правильных машинах. Затем на специальных дробеструйных установках зачищают свариваемые кромки от ржавчины и окалины на ширину 30 ...50 мм.

Разделку кромок под сварку производят на кромкострогальных станках. При этом скашивают кромки так, чтобы после формовки образовался угол разделки в пределах от 30° до 60° в зависимости от толщины заготовки. При двустороннем сварном шве угол внутренней разделки несколько больше угла наружной разделки, а притупление кромок составляет 3 ... 5 мм.

Формовку листов под сварку производят на листозагибочных вальцах или прессах. Затем заготовку подают к сварочному стану. Соединение кромок заготовки можно производить либо автоматической сваркой под флюсом, либо контактной сваркой сопротивлением или оплавлением. Чаще всего применяют стан автоматической сварки под флюсом, который имеет устройство для сближения кромок заготовки и подачи ее под сварку, сварочную головку и устройство для подачи флюса в разделку кромок шва и отсоса неиспользованного флюса.

При соединении кромок тонкостенных труб часто применяют прессовую сварку с индукционным нагревом свариваемых кромок заготовки. Трубы со спирально-сварным швом диаметром до 1200 мм изготовляют из узкого листа. Это имеет большое экономическое значение, так как снижается себестоимость производства труб. Важным преимуществом спирально-сварных труб являются высокие механические свойства, позволяющие изготовлять трубы из более тонкой листовой заготовки. При этом экономия металла по сравнению с прямо-шовными трубами достигает 30 ... 35%.

1.2.2 Классификация низколегированных сталей.

Низколегированные стали образуют группу сталей, которые проявляют более высокие механические свойства по сравнению с обычными углеродистыми сталями. Это является результатом добавок таких легирующих элементов как никель, хром и молибден. Для многих низколегированных сталей главная функция легирующих элементов заключается в увеличении прокаливаемости стали, чтобы оптимизировать затем прочностные и вязкие свойства средствами термической обработки. В некоторых случаях, однако, легирующие элементы применяют для того, чтобы повысить сопротивление стали каким-либо специфическим воздействиям.

Низколегированные стали можно, в свою очередь, классифицировать:

1. по химическому составу на базе основных легирующих элементов: никелевые, хромоникелевые, молибденовые, хромомолибденовые и тому подобные стали;

2. по термической обработке: закаленные и отпущенные (мартенситные), нормализованные и отпущенные, отожженные и так далее;

3. по свариваемости.

Стали могут иметь огромное разнообразие химических составов и, кроме того, одни и те же стали могут получать различные термические обработки. Поэтому существуют определенные «нахлесты» в той классификации низколегированных сталей, которая представлена выше.

По этой причине низколегированные стали чаще делят на четыре больших группы, такие как:

1. низколегированные мартенситные (улучшаемые) стали;

2. среднеуглеродистые высокопрочные стали;

3. шарикоподшипниковые стали;

4. хромомолибденовые стали.

Низколегированные мартенситные стали.

Низколегированные мартенситные стали характеризуются относительно высокой прочностью с минимальным пределом текучести 690 МПа и хорошей ударной вязкостью и пластичностью, коррозионной стойкостью и свариваемостью. Их также называют низколегированными улучшаемыми сталями, имея в виду улучшение термической обработкой. Из этих сталей изготавливают плиты, листы, прутки, профили и кованые изделия. Они широко применяются для изготовления сосудов под давлением, землеройного и шахтного оборудования, а также ответственных элементов больших стальных конструкций.

Среднеуглеродистые высокопрочные стали.

Среднеуглеродистые высокопрочные стали являются конструкционными и имеют очень высокую прочность. Минимальный предел текучести сталей этого класса достигает 1380 МПа.

ГОСТ 4543-71 разбивает эти сплавы на пять групп – по возрастанию степени легирования. По мере увеличения степени легирования возрастает размер сечения изделия, на котором может быть достигнута сквозная прокаливаемость. Самые прочные стали из пятой группы легируются 1,2-1,5 % хрома; 3,0-3,4 % никеля; 0,35-0,45 % молибдена и 0,1-0,2 % ванадия.

Примером такой стали может служить хромомолибденовая сталь 30ХМ из третьей группы по ГОСТ 4543-71 (аналог знаменитой стали 4130, из которой за рубежом делают велосипедные рамы). Минимальные предел текучести стали 30ХМ составляет 735 МПа, минимальный предел прочности – 930 МПа, а минимальная ударная вязкость KCU – 78 Дж/см².

Шарикоподшипниковые стали.

Шарикоподшипниковые стали должны обладать высокой твердостью. Поэтому они обычно имеют содержание углерода около 1 %. Для хорошей прокаливаемости при закалке в масле эти стали имеют от 0,4 дл 1,65 % хрома. Иногда применяют низколегированную подшипниковую сталь (0,10-0,20 % углерода). В этом случае высокой твердости поверхности добиваются цементованием.