11. Выбор конструкционного материала колонны

При выборе материалов для изготовления колонных аппаратов следует учитывать расчетное давление, температуру стенки, химический состав и характер среды, технологические свойства и коррозионную стойкость материалов.

Колонные аппараты, как правило, устанавливаются на открытой площадке, поэтому при выборе материалов также необходимо учитывать среднюю температуру наиболее холодной пятидневки данного района с обеспеченностью 0,92 (СНиП 23-01). При этом пуск, остановка и испытания на герметичность выполняются в соответствии с «Регламентом проведения в зимнее время пуска (остановки) или испытания на герметичность сосудов» по ГОСТ Р 52630 (приложение М).

Требования к основным материалам, пределы их применения, назначение, условия применения, виды испытаний должны удовлетворять ГОСТ Р 52630.

Элементы, привариваемые непосредственно к корпусу колонного аппарата изнутри или снаружи (цилиндрические и конические опоры, подкладки под элементы металлоконструкций, опорные кольца под тарелки и др.), следует изготавливать из материалов того же структурного класса, что и корпус.

В колонных аппаратах, изготовленных из коррозионно-стойких сталей, допускается использовать цилиндрические или конические опоры из углеродистых сталей при условии, что к корпусу колонны приваривается переходная обечайка из коррозионно-стойкой стали высотой, определяемой расчетом [25].

В аппаратах из углеродистой стали полотна тарелок, клапаны, другие внутренние съемные детали и внутренний крепеж должны быть изготовлены из коррозионно-стойкой стали [26].

Для изготовления корпуса данной ректификационной колонны, исходя из требуемых критериев, была выбрана сталь марки 10Г2С1-3. Назначение стали ─ различные детали и элементы сварных металлоконструкций, работающих при температуре от -70 °С; аппараты, сосуды и части паровых котлов, работающих при температуре от -70 до +475 °С под давлением. Химический состав данного типа стали приведен в табл. 11, механические свойства при комнатной температуре в табл. 12.

Таблица 11

Химический состав стали марки 10Г2С1-3

Химический элемент	% мас.
Углерод (С) , не более	0,12
Кремний (Si)	0,8-1,1
Медь (Cu), не более	0,30
Мышьяк (As), не более	0,08
Марганец (Mn)	1,3-1,65
Никель (Ni), не более	0,30
Фосфор (P), не более	0,035
Хром (Cr), не более	0,30
Азот (N), не более	0,008
Сера (S), не более	0,040

Таблица 12

Механические свойства при комнатной температуре по ГОСТ 19281-89

Сечение, мм	dB, Н/мм2	d0.2, Н/мм2	КС, Дж/см2
до 5	490	355	-
от 5 до 10	490	345	64
от 10 до 20	450	325	59
от 20 до 60	450	315	59
свыше 60 до 100	430	295	59

В качестве материала для изготовления контактных устройств предлагается использовать сталь 08Х13. Ее назначение ─ материалы с повышенной прочностью, подвергающиеся ударным нагрузкам, а также изделия, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред (атмосферные осадки, водные растворы солей органических кислот при комнатной температуре и др.), лопатки паровых турбин, клапаны, болты и трубы. Сталь коррозионно-стойкая и жаростойкая ферритного класса. Механические свойства при комнатной температуре и химический состав стали приведены, соответственно, в табл. 13 и табл. 14.

Таблица 13

Механические свойства при комнатной температуре по ГОСТ 25054-81

Сечение, мм	dB, Н/мм2	d0.2, Н/мм2	КС, Дж/см2	НВ
до 200	539	392	83	187-229
свыше 200 до 500			69
свыше 500 до 1000			49

Таблица 14

Химический состав стали марки 08Х13

Химический элемент	Содержание, % мас.
Углерод (С) , не более	0,08
Кремний (Si), не более	0,80
Марганец (Mn), не более	0,80
Фосфор (P), не более	0,030
Хром (Cr)	12,0-14,0
Сера (S), не более	0,025

Для материала опор выбирается материал ВСт3Гпс. Назначение стали - фасонный и листовой прокат толщиной от 10 до 36мм для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40 до +425°С, и для ненесущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40 до +425°С при гарантируемой свариваемости. Химический состав данного типа стали приведен в табл. 15, механические свойства при комнатной температуре в табл. 16.

Таблица 15

Химический состав стали марки ВСт3Гпс

Химический элемент	Содержание, % мас.
Углерод (С)	0,14-0,22
Кремний (Si), не более	0,15
Медь (Cu), не более	0,30
Мышьяк (As), не более	0,08
Марганец (Mn)	0,08-1,10
Никель (Ni), не более	0,30
Фосфор (P), не более	0,04
Хром (Cr), не более	0,30
Сера (S), не более	0,05

Таблица 16

Механические свойства при комнатной температуре по ГОСТ 14637-89

Сечение, мм	dB, Н/мм2	d0.2, Н/мм2	КС, Дж/см2
до 20	370-490	245	-
свыше 20 до 40		235
свыше 40 до 100		225
свыше 100 до 160		205