3.2.2 Стали

Обширной группой конструкционных материалов на железной основе являются стали. Стали занимают исключительно важное место в технике благодаря своей прочности, вязкости, способности выносить динамические нагрузки, способности отливаться, коваться, штамповаться, прокатываться, свариваться, хорошо обрабатываться резаньем, термически обрабатываться и, что черезвычайно важно, изменять свои свойства в широчайших пределах в зависимости от состава, способа обработки, а также благодаря своей дешевезне и доступности.

Для изготовления стальных аппаратов приминяется следущие стали:

- сталь углеродистая обыкновенного качества по ГОСТ 380-71, поставляемая в виде листового, сортового и фассоного проката, труб, паковок и т.д., премущественно группы В. По степени раскисления стали бывают – спокойные, полуспокойные, реже – кипящие и обозначаются соответственно: сп, пс, кп. По требованиям стали подразделяются от 2-ой до 6-ой категории. Марки сталей имеют следущие обозначения, последовательно указывается: группа и марка стали, степень раскисления, категория требований.

Группа стали, характерезующая поставку ее заводов изготовителем:

- А – по механическим свойствам;

- Б – по химическом составу;

- В – по механическому свойству и химическому составу.

«Полуспокойные стали» - это стали точного типа. Указанные виды сталей в маркировках обозначают соответственно: сп, пс, кп.

Саму сталь обыкновенного качества обозначают Ст и цифрами 0,1,2,3,..,6. Чем больше цифра, тем больше содержание углерода ,выше прочность и ниже пластичность.Например: БСт2кп, ВСт4сп, Стали группы А обозначаются Ст2сп,Ст3пк, СТ6сп и т.д.

В зависимости от степени раскисления различают 3 вида сталей. «Спокойные стали» содержат минимальное количество FeO,что обеспечивает «спокойное» застывание стали в изложнице. «Кипящие стали» полностью нераскисленны , поэтому при застывании в изложнице из металла выделяются пузырьки СО, образующиеся за счет реакции FeO с углеродом стали. Эти стали обладают худшими механическими и технологическими показателями, но наиболее дешевы.

В сталях обыкновенного качества предназначеных для изготовления аппаратов сваркой, содержание углерода не должно превышать 0.4%. При большом содержании углерода стали склонны к воздушной заклки, в результате чего в зоне сварки при охлаждении могут возникнуть высокие напряжения и закалочные трещины.

Стали, подвергающие в процессе изготовления аппаратов чистке и вальцовке, должны иметь относительное удленение не менее 17%. Это вызвано, в частности, тем что при чистке и вальцовке обечаек, днищ материал подвергаются большим пластическим деформациям.

Условия приминяемости: эти стали могут работать в диапозоне температур -30 °С – 200°С и при давлениях не выше 1.6 МПа.

- сталь качественная углеродистая конструкционная, поставляемая в виде листового проката ГОСТ 5520- 79 и в виде сортового проката и труб ГОСТ 1050-74.

Обозначаются сталь и двумя цифрами, указывающие на среднее содержание углерода в сотых долях %. Эти стали выпускаются следущих марок: 05, 08, 10, 15 и так далее с шагом 5 до стали марки 85.Например : сталь 08, сталь 20, сталь 35. Для обозначения котельных марок сталей в конце ставится буква К. Например: сталь 15К.

Конструкционные качественные стали содержат 0,25- 0,80% марганца, порядка 0,2% хрома и кремния. Эти стали используют для изготовления аппаратов, работающих при давлении до 20 МПа , в интервале температур от -40 до 450˚С.

Углеродистые стали достаточно устойчивы к серной кислоте концентрацией 70-95% и температуре до 60˚С, к слабощелочным растворам и растворам некоторых солей. Поэтому они получили широкое распростронение в этих производствах, либо для изготовления корпусов аппаратов, которые футируют кислотоупорными материалами.

Легированные стали имеют обозначения следущее (комплекс цифр и букв , позволяющих сразу определить химический состав стали):

- первые две цифры указывают на содержание углерода в сотых долях %, затем последовательно указываются буквы легирующего компанента, за каждой из букв одной или двумя цифрами указываются примерное содержание данного элемента в %. Отсутствие цифры за буквой означает, что содержание данного элемента меньше 1.5%.

Для изготовления оборудования, работающего в более агрессивных условиях и при высоких температурах используют легированные стали, содержащие никель , хром, ванадий и др.

Обозначение легирующих компонентов в марках сталей:

С- кремний Д – медь Т - титан

А – азот Е – селен Ф- ванадий

Б – ниобий М – молибден Х – хром

В – воьфрам Н – никиль К - кобальт

Г – марганец Р – бор Ц - цирконий

Ю – алюминий

«А» - азот в конце обозначения не ставится. Наличие в конце буквы «А» обозначает высокачественную сталь, а буква «Ш» через дефис – особо высококачественную.

Буква «Л» в конце обозначение стали означает литую сталь.

Пример сталь: 08Х17М15М3Т – содержт углерда – 0,8% ,хрома – 17%, никеля – 15%, молибдена – 3%, титана до 1,5%.

Легированные стали в свою очередь подразделяются:

- сталь низколегированная - (с содержанием легирующего элемента до 2,5%);

- сталь легированная конструкционная (с содержанием легирующих элементов до 10%); эти стали поставляются в виде сортового проката, труб, паковок.

- сталь высоколегированная и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные, с содержанием легирующих элементов более 10% , по ГОСТ 5632- 72 , поставляемые в виде листового проката, труб и паковок;

- сталь теплоустойчивая по ГОСТ 20072 – 72, поставляемая в виде листового проката , труб, паковок;

- стали двухслойные , поставляемые в виде листового проката по ГОСТ 10885 – 75 и специальные ТУ с основным слоем из углероистых , низколгированных и легированных сталей и плакитирующим слоем из коррозионностойких материалов.

Поставляемая для изготовления аппаратов сталь большей частью производится выплавкой в мартеновских и электрических печах.

Рассмотрим примерную область приминения некоторых наиболее ходовых марок сталей.

Материал	Приминение
1.Сталь углеродистая обыкновенного качества по ГОСТ 380 – 71 Поставка:лист , трубы, паковки ВСт3сп4	Обечайки, днища, фланцы сварной неответственной аппаратуры, болты, шпильки, сортовой прокат для металлоконструкций: t = -20 - 200˚С, Р ≤ 5 МПа
2.Сталь углеродистая качественная конструкционная по ГОСТ 1050 – 74 Поставка:лист , трубы, паковки Сталь 10, Сталь20, Сталь 20К	Обечайки, днища, фланцы эмалированной аппаратуры, трубные пучки теплообменников, штуцера и др. элементы аппаратуры t = -40 - 450˚С, Р до 20 МПа
3. Сталь низколегированная по ГОСТ 5520 – 79 марок 09Г2С,10Г2С1, 16ГС Листы, сортовой и фасонный прокат трубы Сталь 12МХ ГОСТ 20072 – 74	Обечайки, днища, фланцы и др. детали ответственной сварной аппаратуры для нейтральных и слабоагресивных сред. t = -60 - 475˚С, Р до 25МПа Для корпусов, днщ, плоских фланцев , трубных решеток и др. детали нефтехимической аппаратуры t = -40 - 540˚С
4.Сталь высоколегированная, коррозионностойкая,жаростойка и жаропрочная по ГОСТ 5632 – 72 ОХ13,1Х17, 2Х13 Х17, 0Х17Т,Х25Т 12Х18Н10Т 08Х18Н10Т 08Х18Н12Б 08Х17Н15М3Т	Малонагруженные детали внутренних устройств аппарата для горячих серосодержащих сред. Болты, валы, оси, гайки и др. детали неподвергающиеся сварки. Обечайки, днища, трубные пучки, змеевики и др. детали неответственного назанчения не подвергающиеся удельным нагрузкам в производстве азотной кислоты, при переработке нефти, пищевых продуктов. Обечайки,днища, фланцы, трубные ршетки,валы, оси, болты, шпильки, трубные пучки, штуцера и др. детали химической аппаратуры ответственного назначения работающие со средами повышенной агрессивности.
5.Сталь двухслойная по ГОСТ 10885 – 75 и специальным ТУ. ВСт3сп+12Х18Н10Т20К+10Х17Н13М2Т	Детали сварной химической аппаратуры для сред высокой и средней агресивности.