Стальные вертикальные резервуары низкого давления
для нефти и нефтепродуктов

конструкция, проектирование, эксплуатация и ремонт

2.2.2. Низколегированные стали

Наряду с малоуглеродистыми сталями обыкновенного качества для тяжелых конструкций применяются низколегированные стали, имеющие более высокие механические характеристики (стали НЛ). По ГОСТ 5058-49 предусматривались всего две марки таких сталей: НЛ1 и НЛ2.

В связи со своим более сложным и разнообразным химическим составом низколегированные стали по новому ГОСТ имеют и более сложные наименования (обозначения). В основу обозначения марки низколегированной стали положен ее химический состав.

В обозначение входят: среднее количество углерода в сотых долях процента и затем наименования компонентов: марганца — (Г), кремния — (С), хрома — (X), никеля — (Н), меди — (Д). Цифры после букв указы­вают процентное содержание соответствующего элемента в целых единицах. Если количество какого-либо компонента составляет менее 0,3%, то такой компонент вовсе не обозначается и не считается легирующим. Так, сталь марки 14Г2 является марганцовой сталью с содержанием в среднем 0,14% углерода и от 1 до 2% марганца, остальные же ком­поненты входят в количествах, меньших 0,3%; марка 15ХСНД обозначает сталь, содержащую в среднем 0,15% углерода и легированную хромом, кремнием, никелем и медью в количествах более 0,3 и менее 1%. ГОСТ охватывает большое количество низколегированных сталей, пригодных для строительства. Здесь должны быть отмечены уже освоенные стали 15ХСНД (бывшая сталь НЛ2), 10ХСНД (бывшая сталь СХЛ4), 10Г2СД (бывшая марганцово-кремнистая сталь — МК), применяемая для трубопроводов и листовых конструкций, а также более новые стали 14Г2, 15ГС, 14ХГС и др. Отличием всех этих сталей является то, что они содержат мало углерода (<0,18%), а их повышенные механические свойства достигаются другими присадками (марганцем, кремнием, хромом, никелем и др.). Механические характеристики этих сталей примерно на 40 — 50% выше соответствующих ха­рактеристик стали марки Ст. 3.

Все низколегированные стали поставляются одновременно по механическим свойствам и химическому составу. Механические свойства и химический состав низколегированных сталей, представляющих интерес для строительства, указаны соответственно в табл. 3 и 4.

Все перечисленные виды сталей хорошо свариваются и имеют хорошую ударную вязкость с низким порогом хладноломкости (—40^о — —60°). Они изготовляются спокойными и имеют поэтому мелкозернистую струк­туру. Присутствие меди, хрома и никеля повышает стойкость многих марок против коррозии. С другой стороны, низколегированные стали бо­лее чувствительны к концентрации напряжений и потому часто имеют относительно более низкую вибрационную прочность.

Основной причиной, стимулирующей переход на новые марки низколе­гированной стали, является сложность легирования стали НЛ2 (15ХСНД) и ее большая стоимость вследствие содержания в ней никеля, меди и хрома. Поэтому основным направлением в создании новых низколегированных сталей является простое легирование дешевыми безникельными присадками. Типичным представителем таких сталей является сталь марки 14Г2, основанная на присадке дешевого марганца, которая и должна рассматриваться как основная строительная низколегированная сталь. Правда, простота легирования приводит к некоторому снижению прочностных показателей и требует особой тщательности изготовле­ния (наличие чистого ферромарганца), поскольку плавку нельзя корректировать другими компонентами, как в многокомпонентных сталях, но зато плавка последних более трудоемка и дорога. Компромиссным решением являются стали марок 15ГС и 14ХГС, которые должны рассматриваться как весьма перспективные. 

Таблица 3

Механические свойства низколегированных сталей 

Таблица 4

Химический состав низколегированных сталей

Произведенные исследования показывают, что стали марок 14Г2 и 14ХГС столь же однородны, как сталь НЛ2 (хотя и уступают в однородности стали 3), и достаточно хорошо выдерживают наименьшие значения своих прочностных показателей по ГОСТу.

Большая стоимость сталей, содержащих никель, объясняется тем, что этот дорогой металл приходится вводить в шихту извне, поскольку на основе месторождений Орско-Халиловских железоникелевых руд металл для строительства еще не производится. При изменении этого обстоятельства дешевые природные никелевые стали войдут в обиход строительства; подготовка таких сталей уже производится.