Ахметов А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа

Подождите немного. Документ загружается.

331

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 %.

К низколегированным конструкционным сталям относятся низ-

коуглеродистые свариваемые стали

, содержащие недорогие и недефи-

цитные 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 капи-

тальном строительстве и для изготовления труб магистральных газо

проводов, металлоконструкций машин и механизмов, в судостроении

и других отраслях народного хозяйства.

Легированные конструкционные стали применяются для наибо

лее ответственных и тяжело нагруженных деталей машин. Практически

всегда эти детали подвергаются окончательной термической обработ

ке — 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 пластичнос-

тью, вязкостью и малой склонностью к хрупким разрушениям. Ведущая

роль легирующих элементов в этих сталях заключается в существенном

повышении их прокаливаемости. Основными легирующими элемента

ми 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 направ-

ления 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 чувстви-

тельны 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).

332

Применяются для аппаратуры, работающей при повышенных дав-

лениях 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; 09

Г2С; 10Г2С1. Стали неустой-

чивы во многих агрессивных средах.

Теплоустойчивые стали. Механические свойства этих сталей изме

няются незначительно с повышением температуры

: отличаются высо-

ким сопротивлением ползучести и пределом длительной прочности.

Теплоустойчивые стали предназначены для изготовления деталей

работающих в нагруженном состоянии при температуре от 200 до 600

°С

в течение длительного времени

(до 100 000 часов). Основным легиру-

ющим 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 со

противляются воздействию кислых сред.

Во всех сталях, предназначенных работать в агрессивных средах,

в первую очередь содержится Сr. Однако чисто хромистые стали об

ладают 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 слабонагру-

женном состоянии.

Окалиностойкость сталям придают главным образом Cr; Si; Al; Ni.

К окалиностойким относятся стали марки

10Х17; 08Х13 и т. д., хромо-

никелевые 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 железо

никелевой и никелевой основах состоит только из буквенных обозна

чений 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

333

этом достаточной жаростойкостью, то есть обладающие одновременно

свойствами теплоустойчивости и окалиностойкости (применяются при

t > 550 °С).

Эти стали легируют в основном Cr и Mo; 15Х

5М; Cr и Ni; 14Х17Н2;

20Х23Н18; 15Х5ВФ.

При выборе марки легированной стали необходимо тщательно из

учить требования, предъявляемые к ней по условиям эксплуатации:

прочность при температуре эксплуатации и коррозионную стойкость

в данной среде.

В табл.

2.12 указаны пределы применяемости легированной стали

по назначению.

Таблица

2.12 — Классификация легированной стали

по назначению

Название стали

Основной

легирующий

элемент

Марка стали

Область

применения

Сталь повышенной проч

ности Мn (от 1 до 2 % ) 16ГС; 09Г2С

Давление не огра-

ничено

t < 475 °C

Теплоустойчивая сталь. Ме-

ханические св-ва изменяют

ся незначительно с повыше-

нием температуры, отличает-

ся повышенным сопротивле-

нием ползучести и пределом

длительной прочности

Мо (В, Ф )

При t = 450...600 °C

графитизация,

поэтому

добавляют Cr

12ХМ; 15ХМ

15Х5ВФ

Для изготовления

деталей, работаю-

щих в нагружен-

ном состоянии

при t = 200...600 °С

в течение дли-

тельного времени

Коррозионностойкие (нержа-

веющие стали) обладают

стойкостью против различ

ных видов коррозии и хоро-

шо сопротивляются воздей-

ствию кислых сред

Снижает проч-

ность; для повы-

шения прочности

добавляют

Ni, Mn

Сr > 12 %

12Х18Н10Т

8Х18Н10Т

8Х17Т

15Х25Т

При повышенных

давлении и тем-

пературе

Жаростойкие (окалиностой

кие) стали обладают стойкос-

тью против хим. разрушения

поверхности в газовых средах

при высоких температурах

(образует защит-

ные пленки

окислов)

2Х13, 15Х25

8Х13, ХН78Т

сплавы

на ник. осн.

ХН60Ю

> 550 °C,

небольшие

нагрузки

Жаропрочные, способные

работать в нагруженном со

стоянии в течение длитель-

ного времени и обладающие

при этом свойствами тепло-

устойчивости и окалино-

устойчивости

Cr (Mo, Ni)

12Х8ВФ

15Х5М

14Х17Н2

До 1100 °С

в нагруженном

состоянии

334

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 ГОСТ 380, поставля

емая в виде листового, сортового и фасонного проката, труб, поковок

и т. д., по степени раскисления — спокойная (сп), полуспокойная

(пс), реже — кипящая (кп), по требованиям от 2-й до 6-й катего

рий;

— сталь качественная углеродистая конструкционная, поставляемая

в виде листового проката по ГОСТ

5520 и в виде сортового проката

и труб по ГОСТ 1050;

— сталь низколегированная (с содержанием легирующих элементов

до 2,5 %), поставляемая в виде листового проката по ГОСТ 5520

и ГОСТ

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

и поковок по ГОСТ 4543;

— сталь теплоустойчивая по ГОСТ

20072, поставляемая в виде листо-

вого и сортового проката и труб;

— стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаро

стойкие и жаропрочные по ГОСТ

5632, поставляемые в виде листо-

вого проката, труб и поковок;

— стали и сплавы с особыми свойствами, поставляемые в виде листо

вого 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 ста

лей, поставляемые по ГОСТ 977.

В табл. 2.13 приведены марки стали, рекомендуемые для сварных

аппаратов с инертными средами, работающих без давления и уста

навливаемых на открытом воздухе или в неотапливаемом помещении

в зависимости от средней температуры самой холодной пятидневки.

335

Таблица 2.13 — Марки сталей, рекомендуемые

для сварных аппаратов

, работающих без давлений

с инертными средами (ОСТ 26—291—94)

Средняя температура воздуха

наиболее холодной

пятидневки, °С

Марка стали и обозначение стандарта

Не ниже –30

СтЗпсЗ, СтЗспЗ, СтЗГпсЗ по ГОСТ 14637—89

15К-3, 16К-3, 18К-3, 20К-3 по ГОСТ 5520—79

16ГС-3, 09Г2С-3, 10Г2С1-3 по ГОСГ 5520—79

Oт –31 до –40

Oт – 41 до – 60

Ст3пс4, Ст3сп4, СтЗГпс4 по ГОСТ 14637—89

15К-5, 16К-5, 18К-5, 20К-5 по ГОСТ 5520—79

16ГС-6, 09Г2С-6, 10Г2С1-6 по ГОСТ 5520—79

09Г2C-8, 10Г2С1-8 по ГОСТ 5520—79

2.8.2.1.4. Листовая сталь

Из листовой стали изготовляются корпусы (обечайки), днища,

фланцы, различные тарелки, трубные решетки и многие другие дета

ли аппаратов. Листовой прокат – основной материал для большинства

аппаратов.

Рекомендуемые марки, технические требования, виды испытаний

и условия применения листовой стали в зависимости от рабочих пара

метров 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 испыты

вает в ряде случаев агрессивное воздействие коррозионноактивных

сред. В этом случае агрегаты, узлы и детали оборудования должны из

готавливаться из коррозионностойких сталей. В нашей стране принята

десятибалльная шкала коррозионной стойкости материалов, которая

приведена в таблице 2.19.

336

Таблица 2.14 — Рекомендуемые марки листовой стали (ОСТ 26–291—94)

Марка стали, обозначение стандарта

или технических условий

Технические

требования

Рабочие условия

температура

стенки, °С

Виды испытаний

и дополнительные

требования дав-

ление среды, МПа

(кгс/см

), не более

Примечания —

Ст3кп2, Ст3пс2, Ст3сп2

ГОСТ 380—94, ГОСТ 14637—89

ГОСТ 14637—89

От +10 до +200 1,6 (16)

ГОСТ 14637—89 п. 2

От –15 до +350 0,07 (0,7)

Ст3кп2, Ст3пс2, Ст3сп2

ГОСТ 380—94, ГОСТ 14637—89

От — 30 до +550 — п. З

Ст3сп4, Ст3пс4, СтЗГпс4

ГОСТ 380—94, ГОСТ 14637—89

От —20 до + 200

5 (50)

ГОСТ 14637—89

и полистно при

температуре стенки

выше 200 °С

пп. 4, 11, 13, 17, 20

СтЗпсЗ, СтЗспЗ, СтЗГпсЗ

ГОСТ 380—94, ГОСТ 14637—89

Св. 0 до +200

Ст3сп5, Ст3пс5, СтЗГпс5

ГОСТ 380—94, ГОСТ 14637—89

От –20 до +425

Ст4сп3

ГОСТ 380—88, ГОСТ 14637—89

Св. 0 до + 200 Не ограничено ГОСТ 14637—89 пп. 6, 11

Ст3сп, СтЗпс, СтЗГпс

категорий 3, 4, 5

в зависимости от температуры стенки

ГОСТ 380—94, ГОСТ 14637—89

Группы 1 и 2

по ТУ 14–1–3023—80

От –20 до +425 5 (50) ТУ 14–1–3023—80 пп. 4, 11, 13

08кп

ГОСТ 1050—88

ГОСТ 9045—80

От —40 до +475 Не ограничено

ГОСТ 9045—80 п. 7

ГОСТ 1577—81

Категория 2 по

ГОСТ 1577—

811577—81

п. 7

337

Марка стали, обозначение стандарта

или технических условий

Технические

требования

Рабочие условия

температура

стенки, °С

Виды испытаний

и дополнительные

требования дав-

ление среды, МПа

(кгс/см

), не более

Примечания —

20К

ТУ 14–1–4088—86

ТУ 14–1–4088—86 От –20 до +425

Не ограничено

ТУ 14–1–4088—86,

полистно при темпе-

ратуре стенки выше

200 ° С и п. 2.2.7

ОСТ 26—291—94

п. 11

16К, 18К, 20К, 22К категории 5

ГОСТ 5520—79

От –20 до +200

ГОСТ 5520—79

пп. 1, 5, 11,

12, 18, 19

16К, 18К, 20К, 22К категории 3

ГОСТ 5520—79

Св. 0 до +200

16К, 18К, 20К, 22К категории 18

ГОСТ 5520—79

От +200 до +475

16К, 18К, 20К, 22К категории 11

ГОСТ 5520—79

Oт –20 до +475

22К

ТУ 108.11–543—80

ТУ 108.11–543—80 Oт –20 до +35 ТУ 108.11–543—80

09Г2С, 10Г2С1 категорий 7, 8, 9

в зависимости от температуры стенки

ГОСТ 5520—79

ГОСТ 5520—79 Oт —70 до + 200

ГОСТ 5520—79 пп. 5, 8, 10, 11, 18

17ГС,17Г1С,16ГС, 09Г2С, 10Г2С1

категории 6

ГОСТ 5520—79

ГОСТ 5520—79 От –40 до +200

ГОСТ 5520—79

пп. 5, 8, 10, 11, 18

17ГС, 17Г1С, 16ГС, 09Г2С, 10Г2С1

категории 3

ГОСТ 5520—79

ГОСТ 5520—79 От –30 до +200 Не ограничено

пп. 5, 11, 18

17ГС, 17Г1С категории 12

16ГС, 09Г2С, 10Г2С1

категорий 11, 12,17

ГОСТ 5520—79

ГОСТ 5520—79 От –40 до +475 Не ограничено ГОСТ 5520—79 пп. 5, 9, 11, 18, 19

Продолжение таблицы 2.14

338

Марка стали, обозначение стандарта

или технических условий

Технические

требования

Рабочие условия

температура

стенки, °С

Виды испытаний

и дополнительные

требования дав-

ление среды, МПа

(кгс/см

), не более

Примечания —

09Г2С, 09Г2СА

ТУ 302.02.122—91

ТУ 302.02.122—91 От –70 до +475 ТУ 302.02.122—91 п. 11

17ГС, 17Г1С, 16ГС, 14Г2, 09Г2С

категории 3 ГОСТ 19281—89

ГОСТ 19281—89

От –30 до +200 ГОСТ 19281—89

пп. 11, 14, 15, 16,

18, 16, 27

17ГС, 17Г1С, 16ГС, 14Г2,09Г2С

категории 4 ГОСТ 19281—89

От —40 до +200

17ГС, 17Г1С, 16ГС, 14Г2, 09Г2С

категории 4 ГОСТ 19281—89

От –40 до +475

Не ограничено

ГОСТ 19281—89

пп. 11, 14, 15, 16,

18, 26, 27

09Г2С–ш

ТУ 14–1–2072—77

ТУ 14–1–2072—77 От —60 до + 450 ТУ 14–1–2072—77 п. 11

09Г2СЮЧ, 09ХГ2СЮЧ

ТУ 14–1–5065—91

ТУ 14–1–5065—91 От –70 до +475 ТУ 14–1–5065—91 п. 11

12МХ

ГОСТ 20072—74

TУ 14–1–5093—92 От –40 до + 540

ТУ 14–1–5093—92 —

12МХ

ГОСТ 20072—74

ТУ 14–1–642—73;

ТУ 24–10–003—70

От —40 до + 540

ТУ 14–1–642—73

ТУ 24–10–003—70

—

12ХМ

ТУ 14–1–642—73, ТУ 24–10–003—70

От — 40 до +560

12ХМ

категории 3 ГОСТ 5520—79

ГОСТ 5520—79 От — 40 до + 560

ГОСТ 5520—79 —

12ХМ

ТУ 14–1–2304—78

ТУ 14–1–2304—78 От —40 до +560 ТУ 14–1–2304—78

12ХМ

ТУ 302.02.031—89

ТУ 302.02.031—89 От —40 до +550 ТУ 302.02.031—89

08X18H10T,

08Х17Н13М2Т

ГОСТ 5632—72

Группа М2б по

ГОСТ 7350—77

От —253 до +610 Не ограничено ГОСТ 7350—77 пп. 21, 25

Продолжение таблицы 2.14

339

Марка стали, обозначение стандарта

или технических условий

Технические

требования

Рабочие условия

температура

стенки, °С

Виды испытаний

и дополнительные

требования дав-

ление среды, МПа

(кгс/см

), не более

Примечания —

08Х18Н10Т

ГОСТ 5632—72

Группа М2б по

ГОСТ 7350—77;

группы М2а и МЗа

по ГОСТ 5582—75;

ТУ 14–1–31–99—81;

ТУ 14–1–31–08—80

От —253 до +610 Не ограничено

ГОСТ 7350—77;

группы М2а и М3а

по

ГОСТ 5582—75;

ТУ 14–1–31–99—81;

ТУ 14–1–31–08—80

пп. 21, 25

СтЗст4+08Х13

ГОСТ 10855—85

ГОСТ 10885–85 От —20 до +200 5 (50) ГОСТ 10885–85

пп. 1, 3

Ст3сп3+08X13

ГОСТ 10885—85

Св. 0 до +200

Cт3сп5+8Х13

ГОСТ 10885—85

От —20 до +425 пп. 1, 3, 5

Ст3сп4 с плакирующим слоем из ста-

лей марок 12Х18H10T, 08Х18Н10Т,

10Х17H13МЗТ, 10Х17H13М2Т, 10X1-

7Н15M3Т, 06X28MДT

ГОСТ l0885—85

— От —20 до +200 — — пп. 1, 3

08Х18Н10Т

ГОСТ 5632—72

ТУ 14–1–2542—78;

ТУ 108–930—80;

ТУ 108–1151—82;

ТУ 14–1–394—72

От —253 до +610 Не ограничено

ТУ 14–1–2542—78;

ТУ 14–1–394—72;

ТУ 108–930—80;

ТУ 108–1151—82

От +610 до +700 5 (50)

12X18H9T, 12X18H10T

ГOCТ 5632—72

Группа М2б по

ГОСТ 7350—77

От —253 до +610 Не ограничено

Группа М2б поГОСТ

7350—77

пп. 21, 22, 25

СтЗспЗ с плакирующим слоем из ста-

лей марок 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т,

10Х17Н13М3Т, 10Х17Н13М2Т,

08Х17Н15МЗТ, 06ХН28МДТ

ГОСТ 10885—85

ГОСТ 10885—85 Св. 0 до +200 5 (50) ГОСТ 10885—85 пп. 1, 3

Продолжение таблицы 2.14

340

Марка стали, обозначение стандарта

или технических условий

Технические

требования

Рабочие условия

температура

стенки, °С

Виды испытаний

и дополнительные

требования дав-

ление среды, МПа

(кгс/см

), не более

Примечания —

Ст3сп5 с плакирующим слоем из ста-

лей марок 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т,

10Х17Н13МЗТ, 10Х17Н13М2Т,

08Х17Н15МЗТ, 06ХН28МДТ

ГОСТ 10885—85

Oт –20 до +425 5 (50)

ГОСТ 10885—85

пп. 1,3,5

20К-5+08Х13

ГОСТ 10885—85

Oт –20 до +200

Не ограничено

20К-3+08Х13

ГОСТ 10885—85

ГОСТ 10885—85 Oт 0 до +200

20К-10+08Х13

ГОСТ 10885—85

Св. 0 до +475

пп. 1,3

20К-11+08Х13

ГОСТ 10885—85

ГОСТ10885—85 Oт –20 до +475

20К-5 с плакирующим слоем из сталей

марок

12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т,

10Х17Н13МЗТ, ЮХ17Н13М2Т, 08Х1-

7Н15МЗТ, 06ХН28МДТ

ГОСТ 10885—85

Oт –20 до +200

20К-3 с плакирующим слоем из сталей

марок 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т,

10Х17Н13МЗТ, 0Х17Н13М2Т,

08Х17Н15МЗТ, 06ХН28МДТ

От 0 до +200

20К-10 с плакирующим слоем из ста-

лей марок 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т,

10Х17Н13МЗТ, 0Х17Н13М2Т,

8Х17Н15МЗТ, 06ХН28МДТ

ГОСТ 10885—85

Св. 0 до +425

пп. 1,2,3,5

Продолжение таблицы 2.14