Бесшовные стальные трубы из стали Ст4пс: характеристики и применение
Бесшовные трубы из стали марки Ст4пс — горячедеформированный трубный прокат из углеродистой стали обыкновенного качества с нормируемым комплексом механических свойств. Марка Ст4пс относится к полуспокойным сталям (индекс «пс»), раскисленным ограниченным количеством алюминия и кремния, что обеспечивает промежуточные характеристики между спокойными и кипящими сталями. Содержание углерода — 0,18–0,27 %, кремния — 0,05–0,15 %, марганца — 0,40–0,70 %. Такое сочетание даёт предел прочности 412–490 МПа при относительном удлинении не менее 22 %.
Трубы выпускаются по ГОСТ 8732-78 (горячедеформированные) и ГОСТ 8734-75 (холоднодеформированные) с наружным диаметром от 5 до 250 мм и толщиной стенки от 0,8 до 24 мм. Полуспокойная сталь Ст4пс занимает промежуточное положение по склонности к ликвации между Ст4кп и Ст4сп, что делает её предпочтительной для конструкций, работающих при знакопеременных нагрузках в диапазоне температур от –40 C до +425 C.
Сортамент и механические свойства
| Наружный диаметр, мм | Толщина стенки, мм | Предел прочности, МПа | Предел текучести, МПа | Относительное удлинение, % |
|---|---|---|---|---|
| 25 | 2,5 | 412 | 245 | 23 |
| 57 | 4,0 | 430 | 255 | 22 |
| 89 | 6,0 | 450 | 265 | 22 |
| 108 | 8,0 | 470 | 275 | 21 |
| 159 | 10,0 | 490 | 285 | 21 |
Технологические особенности производства
Горячедеформированные бесшовные трубы из Ст4пс изготавливаются методом прошивки и последующей прокатки на автоматических станах или установках непрерывной прокатки. Полуспокойная сталь требует строгого контроля степени раскисления, поскольку недостаточное содержание кремния приводит к повышенному содержанию газов и формированию дефектов типа «рванина» на внутренней поверхности гильзы. Температура нагрева заготовки перед прошивкой — 1180–1240 C, температура конца прокатки — не ниже 850 C.
Холоднодеформированные трубы из Ст4пс производятся волочением или прокаткой на станах ХПТ с промежуточными термообработками. После волочения выполняется отжиг при 680–720 C для снятия наклёпа. Точность размеров холоднодеформированных труб — по группе В (повышенная) или Г (высокая) ГОСТ 8734-75.
Области применения
- Несущие металлоконструкции мостовых кранов и подкрановых балок с рабочей температурой до –40 C.
- Трубопроводы систем отопления и горячего водоснабжения с рабочим давлением до 1,6 МПа.
- Элементы рамных конструкций сельскохозяйственной техники: культиваторов, сеялок, плугов.
- Опоры ЛЭП и антенно-мачтовые сооружения связи высотой до 30 м.
- Заготовки для механической обработки в станкостроении: гильзы, втулки, оси.
- Трубные пучки кожухотрубных теплообменников общего назначения при температуре стенки до 300 C.
Свариваемость и обработка
Сталь Ст4пс обладает удовлетворительной свариваемостью без ограничений по толщине при ручной дуговой сварке электродами типа Э42А и Э46. Для автоматической сварки под флюсом применяются проволоки Св-08А и Св-08ГА. Предварительный подогрев требуется при температуре окружающего воздуха ниже –10 C и толщине стенки свыше 12 мм. Механическая обработка — токарная, фрезерная, сверлильная — выполняется стандартным твердосплавным инструментом без специальных режимов резания.
Гибка труб производится в холодном состоянии на трубогибочных станках с дорном при радиусе не менее 3,5 наружных диаметров. Для горячей гибки температура нагрева — 900–1050 C с последующей нормализацией.
Вопросы и ответы
Чем Ст4пс отличается от Ст4сп при производстве труб?
Ст4пс содержит меньше кремния (0,05–0,15 % против 0,15–0,30 % у Ст4сп), что снижает степень раскисления. Это удешевляет производство, но повышает склонность к ликвации и снижает ударную вязкость при отрицательных температурах.
При какой минимальной температуре допустима эксплуатация труб из Ст4пс?
Для горячедеформированных труб без дополнительных требований по ударной вязкости минимальная температура эксплуатации — –40 C. При необходимости работы до –60 C требуется поставка с нормированием ударной вязкости при отрицательных температурах (KCU при –60 C не менее 29 Дж/см).
Какие стандарты регламентируют размеры бесшовных труб из Ст4пс?
Горячедеформированные — ГОСТ 8732-78, холоднодеформированные — ГОСТ 8734-75. Технические требования — ГОСТ 8733-74 (для холоднодеформированных) и ГОСТ 8731-74 (для горячедеформированных).
Допускается ли использовать трубы из Ст4пс для сосудов под давлением?
Да, при условии соответствия требованиям ГОСТ 8731-74 по гидравлическому испытанию и отсутствия ограничений по рабочей температуре выше –40 C. Для сосудов, поднадзорных Ростехнадзору, требуется дополнительная сертификация и нормирование ударной вязкости.
