книги из ГПНТБ / Лившиц Л.С. Сварка легированных сталей на монтажных работах в строительстве

Л С.Ливиши,

НА МОНТАЖИ Ы X РАБОТАХ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Л :

. ⅛∙

⅛∙!t⅛⅛

і

√[!

*[⅛jfc j⅞⅝

Л. С. ЛИВШИЦ

Сварка

ЛЕГИРОВАННЫХ

СТАЛЕЙ

НА МОНТАЖНЫХ

РАБОТАХ

<λ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ, АРХИТЕКТУРЕ И СТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ

Москва — 1962

ПРЕДИСЛОВИЕ

Создание материально-технической базы коммунизма в нашей стране, определенное XXII съездом КПСС, предусматривает дальнейшее совершенствование техники, технологии и ор­ ганизации производства в промышленности и сельском хо­

или низких температур (до —100—180°). В ряде производств

технологической переработке или хранению подвергаются раз­

личные химически активные среды, содержащие элементы ми­ неральных и органических кислот, а также других соединений.

Все это определяет более сложные условия работы технологиче­ ских установок и применение для их изготовления соответствую­ щих материалов.

Основным конструкционным материалом технологических установок является сталь, хотя в некоторых случаях находят

применение такие металлы, как алюминий и его сплавы, титан,

цирконий и др.

Новые, сложные условия работы аппаратов и трубопроводов

технологических установок делают необходимым все более ши­ рокое применение легированных и высоколегированных сталей со специальными свойствами. Соответственно возрастают и объ­ емы монтажных работ, при которых приходится выполнять свар­

ку различных легированных сталей.

Сварка таких сталей, особенно в монтажных условиях, имеет характерные особенности, обусловленные введением в них леги­ рующих элементов.

Вопросам сварки различных легированных и высоколегиро­ ванных сталей, главным образом в заводских и цеховых усло­ виях, посвящено много работ Института электросварки имени Е. О. Патона, ЦНИИТМАШа Гипронефтемаша, НИИХИММАШа и др. Работы по исследованию процессов сварки в монтажных условиях, в частности сварки технологических трубопроводов из

ɪ. КЛАССИФИКАЦИЯ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ,

ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПРОМЫШЛЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Отечественная металлургическая промышленность произ­ водит в настоящее время большое число различных ма­ рок легированных сталей, облагающих специальными свой­

ствами.

Эти стали можно подразделить на следующие основные груп­

пы: 1) хладостойкие — хорошо сохраняющие механические свой­ ства (в основном это относится к вязкости) при низких темпера­ турах; 2) теплоустойчивые стали — сохраняющие характеристи­

ки прочности в условиях длительного пребывания при высоких температурах; 3) кислотостойкие (нержавеющие) стали — обла­ дающие высокой стойкостью против воздействия агрессивных

сред; 4) окалиностойкие стали — хорошо сопротивляющиеся оки­ слению при высоких температурах и обладающие при этом удов­

летворительными механическими свойствами.

Хладостойкие стали находят применение в нефтеперераба­ тывающей, нефтехимической, химической промышленности и в отраслях промышленности, связанных со сжижением газов. Аппа­

ратура и технологические трубопроводы установок для разделе­ ния жидких или газообразных фракций при низкой температуре изготовляются из сталей, обеспечивающих надежную эксплуата­ цию оборудования при этой температуре. На таких установках (депарафинизация в нефтеперерабатывающей промышленности, газоразделение в нефтехимии и химии и др.), работающих при температуре До —70—80°, применяется дешевая, хорошо свари­ ваемая марганцовистая сталь марки 10Г2. Для более низких температур (до—160°) применяют аустенитную хромоникелевую

сталь марки 1Х18Н9Т или однотипную сталь марки Х18Н9. В связи с высокой стоимостью и дефицитностью хромоникелевых

аустенитных сталей в последнее время делаются попытки для температур до —100—120° применить значительно более деше­

вую 3%-ную никелевую сталь марок 06НЗ и 12НЗ. Однако до сих пор не было предложено надежной и проверенной на практике технологии сварки в монтажных условиях трубопроводов и дру­

гих объектов из 3%-ных никелевых сталей, поэтому для темпе­

5

ратур ниже —80° в изделиях, требующих сварки в монтажных условиях, до сих пор применяют стали марки Х18Н9.

Теплоустойчивые стали — наиболее широко применяемая в

строительстве группа легированных сталей.

Из различных марок теплоустойчивых сталей изготовляют

тывающей и химической промышленности.

Различные процессы разделения нефти на фракции, перера­ ботки тяжелых нефтяных остатков и получения различных неф­ техимических продуктов, протекающие при высокой температуре,

обусловливают изготовление аппаратуры и трубопроводов соот­ ветствующих установок из сталей, способных работать при тем­ пературах до 500—600° и более.

При монтаже газогенераторных цехов, снабжающих водяным газом и водородом различные технологические установки или входящих как основные цехи в состав заводов искусст­ венного горючего газа, широкое применение находят теп­

нефтеперерабатывающих и нефтехимических установках, явля­ ются стали 12Х5М и 1Х18Н9Т (иногда 1Х18Н9). Эти стали при­ меняются на установках термического и каталитического крекин­ га,, в атмосферно-вакуумных установках, установках гидрофор­ минга и др. с рабочей температурой среды до 520° для стали 12Х5М и до 600° для стали 1Х18Н9Т.

Сталь 12Х5М обладает одновременно некоторой способно­ стью сопротивляться химическому воздействию внешней среды и поэтому используется в трубах и аппаратах, перерабатывающих сернистые нефти. Сталь 1Х18Н9Т является одной из основных в группе кислотостойких и поэтому применяется в условиях одно­ временного воздействия высоких температур и' химически ак­

тивных сред.

Кислотостойкие стали различных марок являются второй из

наиболее распространенных в промышленном строительстве группой легированных сталей. К ним в основном относятся хро­ моникелевые аустенитные стали. Высокое содержание хрома,

создающего на поверхности металла плотную защитную окисную пленку, и никеля, повышающего (вместе с хромом) положитель­ ный электрохимический потенциал железа, сообщают хромонике­

левым сталям высокое сопротивление коррозии в различных кислотах в условиях отсутствия нагрева (при эксплуатации или

6

G

сварке). Введение в эти стали дополнительно титана, ниобия,

молибдена и других элементов приводит к дальнейшему повы­ шению их коррозионной стойкости и теплоустойчивости. Наибо­ лее распространенная из этой группы сталь IX18H9T обладает высокой химической стойкостью в азотной, уксусной и фосфор­ ной кислотах и органических соединениях. Она применяется в

конструкциях предприятий, производящих азотную кислоту (ап­

параты и трубопроводы), и в некоторых узлах аппаратуры при производстве фосфорной кислоты. Близкой по свойствам стали

1Х18Н9Т является сталь 1Х18Н11Б.

Сталь 1Х18Н12М2Т имеет повышенную коррозионную стой­ кость, особенно в средах органических и некоторых минеральных кислот. Эта сталь нашла широкое применение в трубопроводах установок по производству синтетических жиров и моющих средств, установках по изготовлению полистирола и др.

Нержавеющие стали с повышенным содержанием хрома и ни­

келя марок Х23Н18 Х25Н20 обладают высоким сопротивлением окислению при .нагреве до 800—900° и хорошим сопротивлением химическому воздействию различных сред, поэтому они приме­ няются в технологических трубопроводах и аппаратах различ­ ных установок с высокими рабочими температурами. Однако сравнительно невысокая теплоустойчивость таких сталей обус­ ловливает использование их для работы только в малонагружен-

ных конструкциях. Несколько более высокой жаростойкостью и

теплоустойчивостью обладает сталь Х25Н20С2. Эти стали с по­ вышенным содержанием хрома и никеля применяются для изго­ товления аппаратуры конверсии метана, гидролиза газов, гид­ рогенизации и т. и.

В связи с высокой стоимостью (высоколегированных хромо­ никелевых сталей их повсеместно стараются заменить другими, более, дешевыми. В ряде случаев, особенно там, где по условиям работы требуется хорошее сопротивление окислению и коррозии, ,но рабочие нагрузки оказываются невысокими, можно приме­ нять значительно более дешевые хромистые нержавеющие и ока­ линостойкие стали.

Хромистые окалиностойкие и нержавеющие стали в последние годы находят все большее применение в промышленном строи­ тельстве. Хромистая іполуферритная сталь 0X13 (ЭИ496) широ­ ко используется как облицовочный слой, обращенный к химиче­ ски активной средё в различных аппаратах нефтеперерабаты­

вающей и нефтехимической промышленности. Например, этой

сталью облицовывают внутренние поверхности вакуумных ко­ лонн основных нефтеперерабатывающих установок, причем на крупных установках сварка таких колонн из двухслойного ме­ талла производится в монтажных условиях.

В слабонагруженных конструкциях эта сталь может приме­ няться как основной материал. Например, из нее с успехом могут

7

Таблица 1

Область применения и характеристики основных марок легированных сталей,

портируются продукты, содержа­ щие водород

8

9