Стальные котельные трубы 20ПВ: характеристики и применение
Стальные котельные трубы 20ПВ — горячедеформированные бесшовные трубные изделия из конструкционной углеродистой стали марки 20, изготовленные по ТУ 14-3Р-55 и предназначенные для поверхностей нагрева паровых и водогрейных котлов, пароперегревателей и трубопроводов в пределах котла. Индекс «ПВ» обозначает применение в условиях высоких параметров пара: рабочее давление до 24,5 МПа и температура стенки до 450 C. Трубы поставляются в термообработанном состоянии с нормированными механическими свойствами и контролем макро- и микроструктуры.
Сортамент и геометрические параметры
Трубы 20ПВ выпускаются наружным диаметром 32–426 мм с толщиной стенки 3–40 мм. Предельные отклонения по наружному диаметру — от +1,25 % до –1,5 %, по толщине стенки — в пределах 12,5 % для горячедеформированных труб. Кривизна на 1 м длины не превышает 1,5 мм. Овальность и разностенность регламентируются ТУ и не должны выводить стенку за предельные отклонения.
| Наружный диаметр, мм | Толщина стенки, мм | Марка стали | Предел текучести, МПа | Рабочая температура, C |
|---|---|---|---|---|
| 57 | 5 | 20 | 235 | до 450 |
| 108 | 8 | 20 | 235 | до 450 |
| 159 | 10 | 20 | 235 | до 450 |
| 219 | 12 | 20 | 235 | до 450 |
| 273 | 16 | 20 | 235 | до 450 |
| 325 | 20 | 20 | 235 | до 450 |
Химический состав и механические свойства
Сталь марки 20 для труб 20ПВ содержит 0,17–0,24 % углерода, 0,17–0,37 % кремния, 0,35–0,65 % марганца. Массовая доля серы не превышает 0,025 %, фосфора — 0,030 %. Ограничение вредных примесей критично для стойкости против водородного охрупчивания и ползучести при длительной эксплуатации под давлением.
Механические характеристики после термообработки:
- предел прочности — 412–549 МПа;
- предел текучести — не менее 235 МПа;
- относительное удлинение — не менее 21 %;
- ударная вязкость KCU при +20 C — не менее 49 Дж/см;
- твёрдость — не более 170 HB.
Области применения
Трубы 20ПВ устанавливаются в поверхностях нагрева паровых котлов высокого давления, включая экранные и конвективные пакеты, а также в пароперегревателях и экономайзерах. Применяются в трубопроводах питательной воды и насыщенного пара в пределах котельного агрегата, в коллекторах и соединительных линиях.
- паровые котлы ТЭС и ТЭЦ с параметрами пара 9,8–13,8 МПа;
- водогрейные котлы систем теплоснабжения;
- котлы-утилизаторы металлургических и цементных производств;
- пароперегреватели и промежуточные пароперегреватели;
- трубопроводы в пределах котла по ПБ 10-574;
- экономайзеры и воздухоподогреватели котельных установок.
Требования к качеству и испытаниям
Каждая партия труб 20ПВ подвергается гидравлическому испытанию давлением, рассчитанным по допускаемому напряжению, либо контролю неразрушающими методами — ультразвуковой дефектоскопией или вихретоковым контролем. Проводятся испытания на растяжение при +20 C, на ударный изгиб, на сплющивание и на загиб. При необходимости выполняются испытания на длительную прочность и ползучесть при рабочих температурах.
Микроструктура должна представлять собой феррит и перлит без следов видманштеттовой структуры и перегрева. Загрязнённость неметаллическими включениями нормируется по ГОСТ 1778. Торцы труб обрезаны под прямым углом и зачищены от заусенцев.
Вопросы и ответы
Чем трубы 20ПВ отличаются от труб из стали 20 общего назначения?
Трубы 20ПВ изготовляются по ТУ 14-3Р-55 с ужесточенным контролем химического состава, механических свойств и структуры. Они допущены к работе при давлении до 24,5 МПа и температуре стенки до 450 C, тогда как трубы общего назначения из стали 20 не нормируются по длительной прочности и ползучести.
При какой температуре эксплуатируются трубы 20ПВ?
Допустимая температура стенки — до 450 C. При более высоких температурах интенсивно развивается ползучесть, поэтому в зоне перегрева пара применяют легированные стали 12Х1МФ или 15ГС.
Какие виды неразрушающего контроля обязательны для труб 20ПВ?
Проводятся ультразвуковая дефектоскопия или вихретоковый контроль сплошности металла, а также гидравлические испытания. По требованию заказчика выполняется контроль макроструктуры и измерение толщины стенки по периметру.
Какова ударная вязкость труб 20ПВ при отрицательных температурах?
Нормируется значение KCU при +20 C — не менее 49 Дж/см. Для эксплуатации при отрицательных температурах проводятся дополнительные испытания при –40 C и –60 C с учётом условий конкретной котельной установки.
