Ахметов и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа (2006)

ментальные стали) долях процента. Например, конструкционная сталь,

содержащая 0,42…0,5% С; 0,5…0,8% Мn; 0,8…1,0% Сr; 1,3…1,8% Ni; 0,2…0,3% Мо и 0,1…0,18% V, обозначается маркой 45ХН2МФ.

В зависимости от количества легирующего элемента легированная сталь, как было сказано ранее, подразделяется на:

—низколегированные с содержанием легирующего элемента до 2,5%,

—среднелегированные (легированные) с содержанием легирующего элемента от 2,5 до 10%,

—высоколегированные с содержанием легирующего элемента >10%.

Книзколегированным конструкционнымсталямотносятся низ-

коуглеродистые свариваемые стали, содержащие недорогие и недефицитные легирующие элементы (до 2,5%) и обладающие повышенной прочностью и пониженной склонностью к хрупким разрушениям по сравнению с углеродистыми сталями. В общем объеме производства эти стали составляют 10…15%, их наиболее широко применяют в капитальном строительстве и для изготовления труб магистральных газопроводов, металлоконструкций машин и механизмов, в судостроении и других отраслях народного хозяйства.

Легированные конструкционные стали применяются для наибо-

лееответственныхитяжелонагруженныхдеталеймашин.Практически всегда эти детали подвергаются окончательной термической обработке — закалке с последующим высоким отпуском в районе 550…680°С (улучшение), что обеспечивает наиболее высокую конструктивную прочность, т.е. высокую прочность в сочетании с высокой пластичностью,вязкостьюималойсклонностьюкхрупкимразрушениям.Ведущая роль легирующих элементов вэтих сталях заключаетсявсущественном повышении их прокаливаемости. Основными легирующими элементами для этой группы сталей являются хром, марганец, никель, молибден, ванадий и бор, содержание углерода находится в пределах 0,25…0,50%.

Легированным конструкционным сталям свойственна повышенная анизотропия свойств, т.е. различие свойств в зависимости от направления деформации при ковке или прокатке. Уменьшение анизотропии свойств достигается металлургическими способами (уменьшением в стали сульфидов и других неметаллических включений, изменением условий горячей пластической деформации и пр.). Эти стали чувствительны также к образованию флокенов, что требует проведения после ковки специальной термической обработки.

По основным свойствам(по специальным свойствам) в зависимости от назначения легированная сталь разделяется на следующие группы:

Сталь повышенной прочности. Обычно это низколегированные стали (табл. 2.12).

331

Применяются для аппаратуры, работающей при повышенных давлениях и температуре до 475° С. Легируют в основном Mn от 1 до 2%, введение которого повышает прочность стали и позволяет экономить до 20% металла. Это стали марок 16ГС; 09Г2С; 10Г2С1. Стали неустойчивы во многих агрессивных средах.

Теплоустойчивыестали.Механическиесвойстваэтихсталейизменяются незначительно с повышением температуры: отличаются высоким сопротивлением ползучести и пределом длительной прочности.

Теплоустойчивые стали предназначены для изготовления деталей, работающихвнагруженномсостояниипритемпературеот200до600°С

втечение длительного времени (до 100 000 часов). Основным легирующим элементом является Мо. К этим сталям относятся стали марок: 15М; 20М; 12ХМ; 12МХ; 15ХМ; 15Х5М; 20Х5МЛ; 15Х5ВФ; 20Х8ВЛ.

Обычно это низко- и среднелегированные стали. Коррозионно-стойкие (нержавеющие или кислотостойкие) стали

обладают стойкостью против различных видов коррозии и хорошо сопротивляются воздействию кислых сред.

Во всех сталях, предназначенных работать в агрессивных средах,

впервую очередь содержится Сr. Однако чисто хромистые стали обладают низкой прочностью, поэтому их легируют Ni; Mn; Ti; Mo.

Наиболее распространены стали типа 18-8 (18 % Cr и 8 % Ni); 12Х18Н10Т (Х18Н10Т); 08Х18Н10Т (0Х18Н10Т).

Жаростойкие стали и сплавы (окалиностойкие), обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при t > 550°С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

Окалиностойкость сталям придают главным образом Cr; Si; Al; Ni. К окалиностойким относятся стали марки 10Х17; 08Х13 и т.д., хромоникелевые стали типа 18-8 и сплавы типа нихром: с 80% Ni и 20% Cr, сплавы на никелевой основе с высоким содержанием Cr — Н78Т.

Маркировка марок жаропрочных и жаростойких сплавов на железоникелевой и никелевой основах состоит только из буквенных обозначений элементов, за исключением никеля, после которого указывается цифра, обозначающая его среднее содержание в процентах.

Например,сплав,содержащий<0,07%С;19,0…22,0%Сr;2,4…2,8%Тi; 0,6…1,0 % Аl; <4,0 % Fе, остальное никель, обозначается ХН77ТЮ

(ЭИ437).

Стали для отливок маркируют так же, как и деформируемые, но с добавлением буквы «Л» в конце марки.

Жаропрочные стали и сплавы, способные работать в нагружен-

ном состоянии в течение определенного времени и обладающие при

332

этом достаточной жаростойкостью, то есть обладающие одновременно свойствами теплоустойчивости и окалиностойкости (применяются при t>550°С).

Эти стали легируют в основном Cr и Mo; 15Х5М; Cr и Ni; 14Х17Н2; 20Х23Н18; 15Х5ВФ.

При выборе марки легированной стали необходимо тщательно изучить требования, предъявляемые к ней по условиям эксплуатации: прочность при температуре эксплуатации и коррозионную стойкость

вданной среде.

Втабл. 2.12 указаны пределы применяемости легированной стали по назначению.

Таблица 2.12 — Классификация легированной стали

по назначению

333

2.8.2.1.3. Марки сталей, рекомендуемых для сварных аппаратов

Для изготовления стальных аппаратов применяются следующие стали в виде полуфабрикатов:

—сталь углеродистая обыкновенного качества по ГОСТ380, поставляемая в виде листового, сортового и фасонного проката, труб, поковок

ит.д., по степени раскисления — спокойная (сп), полуспокойная (пс), реже — кипящая (кп), по требованиям от 2-й до 6-й категорий;

—сталь качественная углеродистая конструкционная, поставляемая в виде листового проката по ГОСТ 5520 и в виде сортового проката

итруб по ГОСТ 1050;

—сталь низколегированная (с содержанием легирующих элементов до 2,5%), поставляемая в виде листового проката по ГОСТ 5520

иГОСТ 19282, сортового и фасонного проката, труб и поковок по ГОСТ 19281;

—сталь легированная конструкционная (с содержанием легирующих элементов до 10%), поставляемая в виде сортового проката, труб

ипоковок по ГОСТ 4543;

—сталь теплоустойчивая по ГОСТ 20072, поставляемая в виде листового и сортового проката и труб;

—стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные по ГОСТ 5632, поставляемые в виде листового проката, труб и поковок;

—стали и сплавы с особыми свойствами, поставляемые в виде листового и сортового проката и труб по специальным ТУ;

—стали двухслойные, поставляемые в виде листового проката по ГОСТ 10885 и специальным ТУ с основным слоем из углеродистых, низколегированных и легированных сталей и плакирующим слоем из коррозионностойких материалов;

—отливки из конструкционной, нелегированной и легированной сталей, поставляемые по ГОСТ 977.

В табл. 2.13 приведены марки стали, рекомендуемые для сварных

аппаратов с инертными средами, работающих без давления и устанавливаемых на открытом воздухе или в неотапливаемом помещении в зависимости от средней температуры самой холодной пятидневки.

334

Таблица 2.13 — Марки сталей, рекомендуемые

для сварных аппаратов, работающих без давлений с инертными средами (ОСТ 26—291—94)

2.8.2.1.4. Листовая сталь

Из листовой стали изготовляются корпусы (обечайки), днища, фланцы, различные тарелки, трубные решетки и многие другие детали аппаратов. Листовой прокат – основной материал для большинства аппаратов.

Рекомендуемые марки, технические требования, виды испытаний и условия применения листовой стали в зависимости от рабочих параметров приведены в табл. 2.14 для листовой и двухслойной стали.

При заказе углеродистых сталей обыкновенного качества по ГОСТ 14637, углеродистых и низколегированных сталей по ГОСТ 5520 должна указываться категория сталей.

В табл. 2.14 представлены рекомендуемые марки листовой стали. Рекомендуемые состав и размеры стального листового проката приведен в табл. 2.15, в табл. 2.16 приведены рекомендуемые размеры листовой горячекатаной стали, рекомендуемые размеры листовой хо-

лоднокатаной стали приведены в табл. 2.17.

Технологическое оборудование кроме высоких нагрузок испытывает в ряде случаев агрессивное воздействие коррозионноактивных сред. В этом случае агрегаты, узлы и детали оборудования должны изготавливаться из коррозионностойких сталей. В нашей стране принята десятибалльная шкала коррозионной стойкости материалов, которая приведена в таблице 2.19.

335

Продолжение таблицы 2.14

337