Глава 2. Выбор материала

1. Углеродистая сталь обыкновенного качества

Наиболее широко применяются трубы из углеродистых сталей обыкновенного качества как наиболее дешевые и менее дефицитные. Трубы из низколегированных высококачественных сталей применяют при строительстве и эксплуатации трубопроводов в условиях низких температур, приблизительно 20 °С и ниже, а также при более высоких температурах, если обеспечивается экономия стали в результате использования труб с меньшими толщинами стенок, чем у труб из углеродистых сталей обыкновенного качества.

Выбор марки стали производят по нормируемым стандартами показателям стали и механическим свойствам, а при их отсутствии — по значению гарантируемого испытательного гидравлического давления трубы.

Трубы из углеродистой обыкновенного качества кипящей стали (КП) характеризуются хладноломкостью, в связи с чем, их не следует применять при строительстве и эксплуатации трубопроводов в условиях низких температур (минус 10—20 °С).

Трубы из полуспокойной (ПС) и спокойной (СП) стали обладают меньшей склонностью к хладноломкости, поэтому их применяют при строительстве и эксплуатации в условиях более низких температур.

Трубы из низколегированных сталей целесообразно применять, когда в период строительства и эксплуатации стенки труб могут охладиться до весьма низких температур (минус 20 °С и ниже).

Трубы из нержавеющей стали используют в реагентном хозяйстве для транспортирования агрессивных растворов. Для водозабора подземных вод пригодны бесшовные обсадные и бурильные трубы.

Ввиду того что основным способом соединения стальных труб является сварка, необходимо учитывать их свариваемость, которая ухудшается с повышением содержания углерода. При монтаже узлов трубопроводов употребляют гнутые, штампо-сварные и сварные стальные фасонные части, привариваемые к трубам.

Срок службы металлических трубопроводов, надежность и эффективность их эксплуатации определяются в основном степенью защиты металла от коррозии. Внутренняя коррозия вследствие роста выступов шероховатости приводит к резкому снижению пропускной способности трубопроводов, что, в свою очередь, приводит к сокращению срока службы, значительным затратам на ремонт, перекладку и прокладку дополнительных линий, перерасходу электроэнергии.

2. Стали и их химический состав и свойства

Рассмотрим 3 вида таких сталей: Ст2пс; Ст3кп; Ст4пс. Все эти стали имеют хорошую свариваемость и обрабатываемость на станке резьбы.

1. Сталь Ст2пс.

Химический состав стали Ст2пс представлен в таблице №2.

Химический состав Ст2пс

Таблица №2

Массова доля элементов,% по ГОСТ 380-94
C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu	As
0.09-0.15	0.15-0.30	0.25-0.50	до 0.30	до 0.050	до 0.040	до 0.30	до 0.010	до 0.30	до 0.080

Основные механические свойства стали Ст2пс представлены в таблице №3.

Механические свойства Ст2пс

Таблица №3

Сечение, мм	σ0.2, Н/мм2	σВ, Н/мм2	δ, %	Изгиб
До 20	225	330-430	32	d=1.5a

2. Сталь Ст3кп.

Химический состав стали Ст3кп представлен в таблице №4.

Химический состав Ст3кп

Таблица №4

Массова доля элементов,% по ГОСТ 380-94
C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu	As
0.14-0.22	до 0.05	0.30-0.60	до 0.30	до 0.050	до 0.040	до 0.30	до 0.010	до 0.30	до 0.080

Основные механические свойства стали Ст3кп представлены в таблице №5.

Механические свойства Ст3кп

Таблица №5

Сечение, мм	σ0.2, Н/мм2	σВ, Н/мм2	δ, %	Изгиб
До 20	235	360-460	27	d=1.5a

3. Сталь Ст4пс.

Химический состав стали Ст4пс представлен в таблице №6.

Химический состав Ст4пс

Таблица №6

Массова доля элементов,% по ГОСТ 380-94
C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu	As
0.18-0.27	0.05-0.15	0.40-0.70	до 0.30	до 0.050	до 0.040	до 0.30	до 0.010	до 0.30	до 0.080

Основные механические свойства стали Ст4пс представлены в таблице №7.

Механические свойства Ст4пс

Таблица №7

Сечение, мм	σ0.2, Н/мм2	σВ, Н/мм2	δ, %	Изгиб
До 20	265	410-530	24	d=2.5a

Условные обозначения к таблицам № 3,5,7.

σ0.2 - условный предел текучести, при котором остаточная пластическая деформация составляют 0,2 % от длины испытываемого образца.

σВ - предел прочности, выше которого происходит разрушения материала.

δ - относительное остаточное удлинение.

Изгиб - вид деформации, при котором происходит искривление осей прямых брусьев или изменение кривизны осей кривых брусьев (а – толщина листа, d – диаметр оправки).