Труба стальная диаметром 100 мм из стали 20пс: характеристики и применение
Труба стальная диаметром 100 мм из стали марки 20пс — это трубный прокат с наружным диаметром 100 мм, изготовленный из углеродистой качественной конструкционной стали спокойной разливки. Марка 20пс расшифровывается как сталь с содержанием углерода около 0,20 % (0,17–0,24 %), «пс» означает «полуспокойная» — степень раскисления, промежуточная между кипящей и спокойной сталью. Полуспокойная сталь занимает промежуточное положение по однородности структуры и стоимости: она дешевле спокойной стали 20, но уступает ей по плотности слитка и стабильности механических свойств по сечению.
Сортамент и геометрические параметры
Труба диаметром 100 мм выпускается в нескольких типоразмерах по толщине стенки. Наружный диаметр 100 мм соответствует условному проходу DN 90–100 в зависимости от системы классификации. Основные варианты исполнения:
- электросварная прямошовная по ГОСТ 10704–91 — стенка 3,0–5,0 мм, немерной и мерной длины;
- бесшовная горячедеформированная по ГОСТ 8732–78 — стенка 4,0–12,0 мм;
- бесшовная холоднодеформированная по ГОСТ 8734–75 — стенка 2,5–8,0 мм, повышенная точность;
- ВГП (водогазопроводная) по ГОСТ 3262–75 — с условным проходом 100 мм, стенка 4,0–5,0 мм, с резьбой или без;
- профильная квадратная 100 100 мм и прямоугольная 100 50, 100 60 мм по ГОСТ 8639–82 и ГОСТ 8645–68.
Предельные отклонения по наружному диаметру для горячедеформированных труб обычной точности составляют 1 % (для диаметра 100 мм — 1,0 мм), для холоднодеформированных повышенной точности — 0,8 %. Кривизна на 1 м длины не превышает 1,5 мм для бесшовных труб.
Механические свойства стали 20пс
Сталь 20пс по ГОСТ 1050–2013 обеспечивает следующие характеристики при нормализации:
| Показатель | Значение | Условие испытания | Единица | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести т | 245 | при 20 C | МПа | ГОСТ 1050 |
| Временное сопротивление в | 410 | при 20 C | МПа | ГОСТ 1050 |
| Относительное удлинение 5 | 25 | при 20 C | % | ГОСТ 1050 |
| Ударная вязкость KCU | 34 | при –20 C | Дж/см | ГОСТ 9454 |
| Твёрдость | 170 | после нормализации | HB | ГОСТ 9012 |
Сталь 20пс сохраняет работоспособность в диапазоне от –40 C до +425 C при отсутствии агрессивных сред. При температурах выше 450 C начинается интенсивное окалинообразование, а длительная прочность снижается.
Химический состав и свариваемость
Химический состав стали 20пс по ГОСТ 1050–2013: углерод 0,17–0,24 %, кремний 0,05–0,17 %, марганец 0,35–0,65 %, фосфор 0,030 %, сера 0,035 %, хром 0,25 %, никель 0,30 %, медь 0,30 %, мышьяк 0,08 %. Ограниченное содержание кремния (не более 0,17 %) — ключевое отличие полуспокойной стали от спокойной, где кремний составляет 0,17–0,37 %.
Углеродный эквивалент Сэкв не превышает 0,40 %, что обеспечивает удовлетворительную свариваемость без предварительного подогрева при толщине стенки до 12 мм. Рекомендуемые способы сварки: ручная дуговая покрытыми электродами типа Э46, автоматическая под флюсом, сварка в среде CO, аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. Для ответственных конструкций применяют электроды с основным покрытием и последующую термообработку при 600–650 C для снятия остаточных напряжений.
Области применения трубы 100 мм из стали 20пс
- трубопроводы систем отопления, водоснабжения и теплоснабжения с рабочим давлением до 1,6 МПа;
- технологические обвязки насосных агрегатов, компрессорных установок, теплообменного оборудования;
- металлоконструкции каркасов, опор, эстакад, ограждающих конструкций в промышленном строительстве;
- элементы пневмотранспорта, воздуховодов высокого давления, систем аспирации на заводах ЖБИ и металлообработки;
- несущие элементы сельскохозяйственной техники, прицепной и навесной оснастки;
- заготовки для механической обработки — втулки, фланцы, переходники, кольца.
Условия эксплуатации и ограничения
Труба диаметром 100 мм из стали 20пс не предназначена для работы в средах с высокой коррозионной активностью (кислоты, щёлочи, морская вода, сероводородсодержащие среды) без защитных покрытий. Для повышения коррозионной стойкости применяют наружное и внутреннее цинкование, эпоксидные и полиэтиленовые покрытия, а также ингибиторную защиту. При эксплуатации в условиях знакопеременных нагрузок и низких климатических температур (ниже –40 C) требуется оценка сопротивления хрупкому разрушению с учётом фактической ударной вязкости партии.
Гидравлические испытания пробным давлением проводятся в соответствии с ГОСТ 3845–2017. Для труб диаметром 100 мм со стенкой 4 мм испытательное давление составляет ориентировочно 6,0 МПа, что обеспечивает запас прочности относительно рабочего давления в системах ЖКХ и промышленных трубопроводах.
Вопросы и ответы
Чем сталь 20пс отличается от стали 20?
Сталь 20 — спокойная, с содержанием кремния 0,17–0,37 %, полностью раскислена алюминием и ферросилицием. Сталь 20пс — полуспокойная, кремний 0,05–0,17 %, раскисление частичное. Спокойная сталь имеет более однородную структуру и стабильные свойства по сечению, но дороже. Полуспокойная занимает промежуточное положение по качеству и цене.
Какое рабочее давление выдерживает труба 100 мм из стали 20пс?
Для бесшовной горячедеформированной трубы 100 4 мм при температуре 20 C допускаемое рабочее давление составляет около 2,5–3,0 МПа с учётом коэффициента запаса. Точное значение рассчитывается по ГОСТ 32388–2013 в зависимости от толщины стенки, температуры и условий нагружения.
Можно ли использовать трубу 100 мм из стали 20пс для газопровода?
Да, при соответствии требованиям ГОСТ 10704–91 и наличия сертификата качества. Для газоснабжения применяются трубы с испытанием гидравлическим давлением и контролем сварных швов. Для подземных газопроводов обязательна антикоррозионная изоляция.
При какой температуре эксплуатируется труба из стали 20пс?
Диапазон рабочих температур — от –40 C до +425 C. При более низких температурах возрастает риск хрупкого разрушения, при более высоких — интенсивное окалинообразование и снижение длительной прочности.
