Бесшовные трубы Ст4кп — конструкционные характеристики и применение
Бесшовные трубы Ст4кп — горячедеформированные изделия из кипящей конструкционной углеродистой стали марки Ст4кп по ГОСТ 380. Отсутствие сварного шва обеспечивает равнопрочность по всему сечению и герметичность при работе под внутренним давлением. Кипящая сталь Ст4кп характеризуется пониженным содержанием кремния (не более 0,07 %) и, как следствие, высокой пластичностью, что упрощает гибку, вальцовку и развальцовку труб при монтаже трубопроводных систем.
Трубы изготавливаются по ГОСТ 8732-78 (сортамент) и ГОСТ 8731-74 (технические условия). Диапазон диаметров — от 25 до 530 мм при толщине стенки от 2,5 до 40 мм. Механические свойства гарантируются после нормализации или горячего проката: предел текучести — не менее 245 МПа, временное сопротивление разрыву — 410–530 МПа, относительное удлинение — не менее 23 %. Испытания на сплющивание и загиб проводятся в соответствии с требованиями стандарта.
Технологические особенности кипящей стали
Ст4кп — кипящая сталь, не полностью раскисленная в ковше. В слитке сохраняется газонасыщенная сердцевина, что приводит к химической неоднородности по сечению. Для труб это проявляется в повышенной склонности к хладноломкости при температурах ниже –20 C и ограниченной свариваемости: при дуговой сварке возможно образование пор и горячих трещин в зоне шва. Поэтому соединение труб Ст4кп рекомендуется выполнять газовой сваркой или с применением электродов с низким содержанием водорода, а для ответственных узлов — использовать спокойные стали (Ст4сп, 20).
Несмотря на эти ограничения, кипящая сталь имеет преимущество — низкую стоимость и хорошую обрабатываемость давлением. Трубы Ст4кп легко поддаются холодной гибке на трубогибочных станках, допускают отбортовку и высадку. При проектировании следует учитывать, что ударная вязкость KCU при –20 C не нормируется для данной марки, поэтому применение в условиях динамических и знакопеременных нагрузок требует дополнительного обоснования.
Сортамент и механические свойства
| Наружный диаметр, мм | Толщина стенки, мм | Предел текучести, МПа | Временное сопротивление, МПа | Относительное удлинение, % |
|---|---|---|---|---|
| 25 | 2,5 | 245 | 410 | 23 |
| 57 | 3,5 | 245 | 430 | 23 |
| 108 | 4,5 | 255 | 460 | 24 |
| 219 | 6,0 | 255 | 480 | 24 |
Области применения
Бесшовные трубы Ст4кп востребованы в отраслях, где не требуется работа при криогенных температурах и агрессивных средах, но важна несущая способность при умеренных нагрузках:
- строительные металлоконструкции — колонны, связи, фермы, элементы каркасов зданий;
- водопроводные и тепловые сети с рабочим давлением до 1,6 МПа и температурой до 150 C;
- системы пожаротушения и внутренние инженерные коммуникации;
- опоры ЛЭП, прожекторные мачты, молниеотводы;
- элементы сельскохозяйственной техники и грузоподъемных механизмов;
- обвязка котельного оборудования, дымовые трубы и воздуховоды.
Для трубопроводов, транспортирующих нефтепродукты и природный газ, применение Ст4кп ограничено: кипящая сталь склонна к коррозионному растрескиванию под напряжением в сероводородсодержащих средах. В таких случаях предпочтительны трубы из сталей 10, 20 или низколегированных марок. Также не рекомендуется использовать Ст4кп для деталей, работающих при температуре ниже –30 C, например, в наружных сетях Крайнего Севера.
Поставка и контроль качества
Трубы поставляются немерной длины от 4 до 12,5 м либо мерной и кратной мерной длины с допусками по ГОСТ 8732-78. Кривизна на 1 м длины не превышает 1,5 мм для труб с наружным диаметром до 140 мм. Овальность и разностенность не выводят изделие за пределы полей допусков на диаметр и толщину стенки. Каждая партия сопровождается сертификатом качества с указанием результатов испытаний на растяжение и гидравлического давления.
Гидроиспытания проводятся на трубах диаметром до 102 мм — пробным давлением 6 МПа, свыше 102 мм — по расчету, но не менее 3 МПа. По согласованию с заказчиком возможен контроль ультразвуковой дефектоскопией или замер твердости по Бринеллю. Для защиты от коррозии при хранении и транспортировке трубы могут поставляться с консервационной смазкой или без нее — по требованию потребителя.
Вопросы и ответы
Чем Ст4кп отличается от Ст4сп?
Ст4кп — кипящая сталь с содержанием кремния до 0,07 %, Ст4сп — спокойная, раскисленная кремнием (0,15–0,30 %). Спокойная сталь имеет более однородную структуру, лучше сваривается и сохраняет вязкость при низких температурах, но дороже в производстве.
Можно ли использовать трубы Ст4кп для сварных конструкций?
Да, но с ограничениями. Кипящая сталь склонна к пористости шва при дуговой сварке. Рекомендуется применять электроды с рутиловым или основным покрытием, предварительный подогрев до 100–150 C при толщине стенки свыше 20 мм. Для ответственных сварных узлов лучше выбрать спокойную сталь.
Какое рабочее давление выдерживают трубы Ст4кп?
Допустимое давление рассчитывается по формуле Барлоу с учетом диаметра, толщины стенки и коэффициента запаса прочности. Для типового сортамента 57 3,5 мм при температуре 20 C рабочее давление составляет около 10 МПа, при 150 C — снижается до 8 МПа из-за падения допускаемых напряжений.
Подвержены ли трубы Ст4кп коррозии?
Как и все углеродистые стали, Ст4кп не является коррозионностойкой. В атмосферных условиях и нейтральных средах требуется защита лакокрасочными покрытиями или цинкование. В грунте и воде скорость коррозии составляет 0,1–0,5 мм/год в зависимости от агрессивности среды.
