Марки стали для изготовления резервуаров и емкостей

Все конструктивные элементы резервуаров и емкостей разделяются на 3 группы:

• А и Б — основные конструкции:
  • Группа А: стенка, привариваемые к стенке листы днища или кольцевые окрайки, обечайки, фланцы и крышки (заглушки) люков и патрубков в стенке, привариваемые к стенке усиливающие или распределительные накладки, кольца жесткости, опорные кольца стационарных крыш.
  • Группа Б1 — каркас стационарных крыш (включая фасонки), бескаркасные крыши;
  • Группа Б2 — центральная часть днища, анкерные крепления, настил стационарных крыш, плавающие крыши и понтоны, обечайки, фланцы и крышки (заглушки) люков и патрубков в крыше.
• В — вспомогательные конструкции:
  • Группа В: лестницы, площадки, ограждения, переходы (за исключением распределительных накладок, привариваемых к стенке).

В государственных стандартах, регламентирующих проектирование и изготовление вертикальных и горизонтальных емкостей, указывается возможность применения тех или иных марок сталей для основных и вспомогательных конструкций.

Для подбора конкретной марки стали для изготовления резервуаров, инженеры-проектировщики проводят необходимые расчеты и анализ условий эксплуатации. Так, основными параметрами для выбора определенной марки стали являются:

• расчетное давление;
• минимальная расчетная температура;
• максимальная расчетная температура;
• коррозионная активность рабочей среды.

Для сталей наиболее релевантными характеристиками являются:

• минимальный предел текучести — этим показателем называют напряжение, при котором начинает развиваться пластическая деформация. Предел текучести относится к характеристикам прочности и устанавливает границу между упругой и упруго-пластической зонами деформирования.  Предел текучести металла измеряется в кг/мм² или H/м². На значение предела текучести металла влияют самые разные факторов, например: толщина образца, режим термообработки, наличие тех или иных примесей и легирующих элементов, микроструктура, тип и дефекты кристаллической решётки и др.
• расчетная температура металла — этот показатель принимают как наиболее минимальное значение из двух следующих значений:
  • минимальная температура складируемого продукта;
  • температура наиболее холодных суток для данной местности (минимальная среднесуточная температура), повышенная на 5 °С.
• ударная вязкость — способность металла в процессе деформации поглощать механическую энергию, величина которой ведёт к разрушениям. Испытание проводится до момента разрушения или разрыва опытного образца и выражается в кДж/м² или в Дж/см². Обозначают ударную вязкость металлов буквами КС. В конце есть ещё третий символ, который указывает на вид надреза: V – является острым, U – имеет радиус закругления, Т – трещина.
• коррозионная стойкость материала — способность материалов сопротивляться коррозионному воздействию внешней среды (особенно это важно в резервуарах);
• пластичность и др.

Для конструктивных элементов различных групп применяют различные стали:

• Группа А — основные конструкции — применяется только спокойная (полностью раскисленная) сталь. Полученная в результате раскисления сталь называется спокойной. Содержание кремния в спокойной стали не менее 0,12%, а наличие неметаллических включений и шлаков минимально. Слитки спокойных сталей имеют плотную однородную структуру, а соответственно и улучшенные показатели по механическим свойствам. Спокойная сталь отлично подходит для сваривания, а также обладает лучшей сопротивляемостью к ударным нагрузкам. Является более однородной. Она подходит для возведении опорных металлоконструкции (благодаря ее стойкости к хрупкому разрушению), которые подвергаются сильным нагрузкам.
• Группа Б — применяется спокойная или полуспокойная сталь. Промежуточной по качественным показателям — является полуспокойная сталь. Она является полураскисленной и кристаллизуется без кипения, выделяя при этом достаточное количество газа и имеет меньшее количество пузырьков, чем кипящая сталь. Поэтому, полуспокойная сталь имеет средние показатели качества (максимально приближенные к спокойной), и иногда заменяет спокойную. Стоимость полуспокойной стали немного ниже спокойной, а выход качественного проката из таких слитков на 8 — 10% лучше. Показатели качества полуспокойной стали ближе к спокойной.
• Группа В — наряду с вышеперечисленными сталями с учетом температурных условий эксплуатации допускается применение кипящей стали. Кипящая сталь является не полностью раскисленой. Во время разливки в изложницы она кипит из-за обильного выделения газа, поэтому она является наиболее загрязнена газами и неоднородной. Т.е механические свойства по слитку могут отличаться, поскольку распределение химических элементов по слитку не равномерно. Она довольно хрупкая, имеет плохие показатели свариваемости и наиболее подвержена коррозии.

Исходя из нормативной базы по производству резервуаров и емкостей, можно привести следующие итоги:

• горизонтальные резервуары (по ГОСТ 17032-2010) должны изготавливаться из углеродистой полностью раскисленной стали (основные металлоконструкции) и углеродистой полуспокойной или кипящей стали (вспомогательные конструкции)
• вертикальные резервуары (по ГОСТ 31385-2008 и СТО 0048-2005) должны изготавливаться из спокойных низкоуглеродистых и низколегированных сталей, для вспомогательных конструкций возможно применение полуспокойных и кипящих сталей
• сосуды и аппараты (по ГОСТ 52630-2012) могут изготавливаться из углеродистых сталей, коррозионно-стойких и низколегированные, жаростойких и жаропрочных толстолистовой стали

Таблица показывает какие марки стали наиболее часто используются при производстве резервуаров и емкостей

Для производства резервуаров и емкостей заводы по изготовлению резервуаров используют металлопрокат, отвечающий требованиям государственных стандартов в зависимости от марки стали:

• ГОСТ 380-2005 «Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки»
• ГОСТ 1050-2013 «Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия»
• ГОСТ 4543-71 «Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия»
• ГОСТ 27772-88 «Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия»
• ГОСТ 5520-79 «Прокат листовой из углеродистой, низколегированной и легированной стали для котлов и сосудов, работающих под давлением. Технические условия»
• ГОСТ 19281-2014 «Прокат повышенной прочности. Общие технические условия»
• ГОСТ 14637-89 «Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия»
• ГОСТ 7350-77 «Сталь толстолистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия»
• ГОСТ 535-2005 «Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия»
• ГОСТ 10885-85 «Сталь листовая горячекатаная двухслойная коррозионно-стойкая. Технические условия»

Помимо марок стали для резервуаров стоит уделить внимание и листовому прокату, который используется для производства

• Листовой прокат, применяемый для изготовления конструкций резервуаров, должен соответствовать по форме, размерам и предельным отклонениям ГОСТ 19903, если иное не указано в проекте КМ.
• Листовой прокат поставляется толщиной от 4 мм до 60 мм, шириной от 1500 мм до 3000 мм, длиной от 6000 мм до 12000 мм с обрезными кромками.
• Толщина листового проката для изготовления стенок резервуаров не должна превышать 40 мм.
• По точности изготовления листовой прокат должен соответствовать:
  • по толщине (предельный минусовой допуск на прокат) — в соответствии с таблицей 7.2 или с постоянным предельным нижнем отклонением равным 0,3 мм;
  • по плоскостности — особо высокой или высокой.
• Серповидность листов должна быть пониженной и на базе 1 м не должна превышать 2 мм.
• Листовой прокат для изготовления конструкций группы А резервуаров 1 и 2 классов опасности должен иметь класс сплошности соответственно 0 и 1 по ГОСТ 22727. Неконтролируемые зоны не должны превышать: у продольной кромки — 5 мм, у поперечной — 10 мм.