2. Поведение сталей при низких температурах

В нефтепереработке некоторые процессы осуществляется при отрица­тельных температурах (ниже 0°С). При выборе стали для оборудования этих процессов необходимо знать, как изменяются ее механические свойства при низких температурах.

Предел прочности (временное сопротивление разрыву), предел текучести, модуль упругости и относительное удлинение стали, с понижением темпера­туры изменяются незначительно. Низкие температуры вызывают главным об­разом сильное падение ударной вязкости для всех сталей. Ударная вязкость стали характеризует ее склонность к хрупкому разрушению. Путем испытания на удар при различных температурах находят порог хладноломкости, т.е. ту температуру, при которой сталь от вязкого разрушения переходит к хрупкому. Состояние хрупкого разрушения для некоторых углеродистых сталей может наступить уже при 0°С.

В наибольшей степени хладноломкости стали способствует наличие в ней фосфора. Порог хладноломкости несколько понижается с уменьшением со­держания углерода.

Аппараты, работающие при низких температурах, изготовляют из качест­венной мартеновской стали с небольшим содержанием серы и фосфора (об­ласть применения до -40°С), из низколегированной стали с добавкой марганца (до -70°С), из высоколегированных хромоникелевых сталей (до -180°С).

В условиях низких температур самое широкое применение нашли цветные металлы и сплавы, не подверженные хладноломкости.

3. Углеродистые стали

Большинство аппаратов нефтеперерабатывающих заводов изготовляют из хорошо свариваемой углеродистой стали с содержанием углерода не более 0,25 %. Углеродистые стали обыкновенного и повышенного качества постав­ляются согласно ГОСТ. В соответствии с ним выпускают, стали двух групп: группы А, если важно, чтобы были выдержаны определенные механические свойства (стали Ст.1, Ст.2 и т.д.), и группы Б, если требуется выдержать опре­деленный химический состав ( стали МСт.1, МСт.З и т.д.).

Углеродистые стали, выплавляемые в мартеновских и электрических пе­чах, делятся на спокойные и кипящие. Хотя механические свойства спокойной

и кипящей стали одной и той же марки одинаковы, кипящие стали для от­ветственной аппаратуры не применяют или же применяют весьма ограничен­но. Кипящую сталь в процессе выплавки не обрабатывают химикатами, спо­собствующими удалению газов и других вредных примесей из стали, поэтому в затвердевшем слитке остается множество газовых пузырей. При последую­щей прокатке и ковке слитка пузыри обычно завариваются, однако если металл вокруг пузырей окислен, то они не завариваются и служат очагами концентра­ции напряжений. Кроме того, из кипящей стали плохо удаляются сера и фосфор.

Для изготовления ответственных аппаратов, работающих при давлении до 20 МН/м² и температурах от -40 до + 450°С, широко применяют углеродистые конструкционные стали. Они отличаются повышенной пластичностью и хоро­шей свариваемостью. Очень ответственные реакционные аппараты могут изго­товляться из котельной стали и применяемых в котлостроении сталей 09Г2С 16ГС. Эти стали хорошо свариваются и обладают высокой вязкостью при низ­ких температурах. Стали 09Г2С и 16ГС относятся к низколегированным, но отличаются от котельных повышенным содержанием легирующих элементов и более высокими показателями прочности (на 15-35 % выше, чем у котельных сталей).