Трубы Ст20

Трубы из стали марки Ст20: технические характеристики, стандарты и применение в электротехнике и энергетике

Сталь марки Ст20 относится к категории качественных углеродистых конструкционных сталей по ГОСТ 380-2005 (устаревший, но широко используемый в обозначениях) и ее современным аналогам. Цифра «20» указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента – около 0,20%. Это определяет баланс между прочностью, пластичностью и свариваемостью, что делает трубы из данной марки стали одним из наиболее востребованных видов металлопроката для инженерных систем, в том числе в энергетическом комплексе. Трубы Ст20 производятся по различным стандартам, определяющим их форму, способ изготовления и конечное назначение.

Химический состав и механические свойства стали Ст20

Ключевые характеристики материала закладываются его химическим составом. Для стали Ст20 регламентируется следующее содержание основных элементов (по ГОСТ 1050-2013, марка стали 20):

• Углерод (C): 0.17-0.24% – обеспечивает прочность.
• Кремний (Si): 0.17-0.37% – повышает упругость и стойкость к окислению.
• Марганец (Mn): 0.35-0.65% – увеличивает прокаливаемость и снижает вредное влияние серы.
• Фосфор (P): не более 0.035% – вредная примесь, снижающая пластичность.
• Сера (S): не более 0.035% – вредная примесь, ухудшающая свариваемость и вызывающая красноломкость.
• Хром (Cr), никель (Ni), медь (Cu): не более 0.25% (каждого) – как остаточные элементы.

Механические свойства стали 20 (Ст20) в нормализованном состоянии или после термообработки:

• Предел прочности (σ_в): 410-450 МПа.
• Предел текучести (σ_т): не менее 245 МПа.
• Относительное удлинение (δ): не менее 24%.
• Твердость по Бринеллю (HB): 110-150.
• Ударная вязкость (KCU): не менее 30 Дж/см².

Данный набор свойств обеспечивает хорошую обрабатываемость (резка, гибка), отличную свариваемость без ограничений (не требует предварительного и последующего подогрева для большинства конструкций) и достаточную прочность для работы под давлением.

Основные стандарты производства и типы труб из стали Ст20

Трубы из стали Ст20 классифицируются по способу производства, что напрямую влияет на их геометрию, точность, механические характеристики и область применения.

1. Трубы стальные бесшовные (горячедеформированные и холоднодеформированные)

Производятся по ГОСТ 8731-87 и ГОСТ 8732-78. Отсутствие сварного шва обеспечивает высокую равномерность механических свойств по всему периметру и длине, что критически важно для работы под высоким давлением, в условиях знакопеременных нагрузок и повышенных температур.

• Горячедеформированные (ГД): изготавливаются методом проката или прессования нагретой заготовки. Имеют более толстые стенки, большую овальность и неконцентричность, широкий сортамент. Применяются для трубопроводов высокого давления, паропроводов, систем с высокой температурой теплоносителя.
• Холоднодеформированные (ХД): производятся холодной деформацией с последующим отжигом. Обладают высокой точностью геометрических размеров, качеством поверхности, повышенной прочностью. Используются в точных гидравлических системах, котлостроении, для изготовления деталей оборудования.

2. Трубы стальные электросварные (прямошовные и спиральношовные)

Производятся по ГОСТ 10704-91, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10706-76. Изготавливаются из листового или штрипсового проката стали Ст20 путем формовки и сварки. Шов является потенциально слабым местом, поэтому такие трубы проходят обязательный контроль шва (ультразвуковой, рентгеновский).

• Электросварные прямошовные: наиболее распространенный тип для инженерных сетей. Применяются в системах водоснабжения, отопления, технологических трубопроводах низкого и среднего давления, для прокладки кабелей.
• Электросварные спиральношовные: производятся из рулонной стали, шов идет по спирали. Позволяют изготавливать трубы большого диаметра из более узкой заготовки. Используются для магистральных трубопроводов, систем вентиляции, дымоудаления.

3. Трубы стальные водогазопроводные (ВГП)

Производятся по ГОСТ 3262-75. Это наиболее массовый вид электросварных труб из стали Ст20 (и ее аналогов), предназначенный specifically для систем холодного и горячего водоснабжения, газоснабжения, отопления, а также для изготовления строительных конструкций. Отличительная особенность – наличие цинкового покрытия (оцинкованные) или его отсутствие (черные). Резьба на концах может нарезаться или накатываться. Условный проход (Ду) указывается в дюймах.

Сортамент и основные геометрические параметры

Сортамент труб Ст20 регламентируется соответствующими ГОСТами на производство. Основные параметры: наружный диаметр (D_н), толщина стенки (s), длина.

Таблица 1. Примерный сортамент горячедеформированных бесшовных труб (ГОСТ 8732-78) из стали 20

• Наружный диаметр, мм: от 25 до 550
• Толщина стенки, мм: от 2.5 до 75
• Длина: мерная (5-12.5м), немерная, кратная мерной.

Таблица 2. Примерный сортамент электросварных прямошовных труб (ГОСТ 10704-91) из стали Ст20

• Наружный диаметр, мм: от 10 до 1420
• Толщина стенки, мм: от 1.0 до 32
• Длина: мерная (5-12.5м), немерная.

Таблица 3. Основные размеры труб ВГП (ГОСТ 3262-75)

• Условный проход (Ду), мм: 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 90, 100
• Наружный диаметр, мм: 21.3, 26.8, 33.5, 42.3, 48.0, 60.0, 75.5, 88.5, 101.3
• Толщина стенки (обычные), мм: 2.5, 2.8, 3.2
• Типы: легкие, обычные, усиленные.

Применение труб Ст20 в электротехнике и энергетике

В данных отраслях трубы из стали Ст20 выполняют как конструкционные, так и функциональные роли.

1. Кабеленесущие системы и механическая защита

Трубы ВГП и электросварные прямошовные трубы широко используются в качестве гильз для сквозной прокладки кабелей через строительные конструкции, а также в виде стальных трубных трасс (кабельных каналов) для защиты силовых и контрольных кабелей от механических повреждений, вибрации, воздействия агрессивных сред. Для этих целей часто применяются оцинкованные трубы для повышения коррозионной стойкости. Прокладка кабеля в трубе также обеспечивает дополнительную пожарную безопасность, локализуя возможное возгорание.

2. Конструкции опор, порталов, коробов

Трубы различного диаметра и толщины стенки служат основным материалом для изготовления опорных конструкций под оборудование, порталов для подвески шин и изоляторов, коробов для размещения электротехнических аппаратов. Свариваемость Ст20 позволяет создавать сложные пространственные конструкции.

3. Трубопроводы вспомогательных систем энергоблоков

Бесшовные горячедеформированные трубы из стали 20 применяются для трубопроводов низкого и среднего давления, работающих в пределах температур от -20 до +425°C (длительно) и до 450°C (кратковременно). К таким системам относятся:

• Питательная вода (до 425°C).
• Дренажные и продувочные линии.
• Воздух технический и приборный.
• Топливный газ (при определенных условиях).
• Маслосистемы турбин и генераторов.
• Системы пожаротушения (водозаполненные).

4. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВиК)

Трубы ВГП и электросварные – основа для монтажа систем отопления и вентиляции административно-бытовых корпусов, зданий управления, вспомогательных помещений электростанций и подстанций.

Коррозионная стойкость и методы защиты

Сталь Ст20 не является коррозионно-стойкой. В условиях повышенной влажности, при контакте с агрессивными средами или в земле она подвержена электрохимической коррозии. Основные методы защиты:

• Цинкование (горячее или электролитическое): нанесение цинкового покрытия (оцинковка) – наиболее распространенный и эффективный метод для труб ВГП и конструкционных труб, эксплуатируемых в атмосферных условиях или внутри помещений.
• Изоляционные покрытия: нанесение битумных, полимерных или комбинированных покрытий для труб, прокладываемых в грунте (например, для кабельных каналов).
• Лакокрасочные покрытия: грунтовка и покраска для конструкционных элементов, монтируемых на открытом воздухе или в цехах.
• Катодная защита: применяется в комплексе с изоляцией для подземных стальных трубопроводов.

Монтаж и обработка

Благодаря хорошей свариваемости стали Ст20, основной метод монтажа трубопроводов и конструкций – дуговая сварка (РДС, АРД, ГАЗ). Для ВГП труб также широко применяется резьбовое соединение с использованием фитингов. Трубы хорошо поддаются механической обработке: резке, гибке (на трубогибах с учетом минимально допустимого радиуса изгиба, зависящего от диаметра и способа производства), сверлению.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие труб Ст20 от труб из стали 20?

Фактически, это обозначение одной и той же марки стали. «Ст20» – это устаревшее, но привычное обозначение по ГОСТ 380-2005. «Сталь 20» – современное обозначение по ГОСТ 1050-2013. Химический состав и механические свойства идентичны. В технической документации и заявках корректнее использовать «сталь 20».

Можно ли использовать трубы ВГП Ст20 для пара?

Трубы ВГП, особенно оцинкованные, не предназначены для транспортировки пара. Цинковое покрытие может разрушаться при высоких температурах, а расчетное давление для ВГП труб ограничено. Для паровых линий необходимо применять бесшовные трубы из стали 20, соответствующие стандартам на котельные трубы (например, ГОСТ 8732-78) и рассчитанные на рабочие параметры (давление, температура).

Как определить, какая труба перед вами: бесшовная или электросварная?

Визуально: у электросварной трубы, как правило, виден сварной шов в виде тонкой линии вдоль или по спирали трубы. У бесшовной трубы поверхность однородная, возможны следы от оправок или небольшой уклон по толщине стенки. Точную информацию дает маркировка на торце или в сопроводительной документации.

Каковы предельные температуры эксплуатации труб из стали 20?

Для длительной эксплуатации под давлением: верхний предел составляет +425°C (для бесшовных труб). При температурах выше 450°C происходит интенсивное образование окалины и падение прочностных характеристик. Нижний предел для стандартного исполнения (без испытаний на ударную вязкость) составляет -20°C. Для работы при более низких температурах требуется сталь с гарантированной ударной вязкостью при отрицательных температурах (например, сталь 09Г2С) или проведение дополнительных испытаний.

Что означает обозначение «труба 57х3.5 Ст20 ГОСТ 8732-78»?

Это обозначение расшифровывается следующим образом: труба с наружным диаметром 57 мм, толщиной стенки 3.5 мм, изготовленная из стали марки Ст20 по стандарту ГОСТ 8732-78 (бесшовные горячедеформированные). Длина, как правило, указывается отдельно.

Чем отличается «условный проход» (Ду) от фактического диаметра?

Условный проход (Ду) – это номинальный внутренний диаметр в миллиметрах, используемый для унификации присоединительных размеров арматуры и фитингов. Фактический внутренний диаметр трубы, особенно ВГП, может не совпадать с Ду, так как он зависит от толщины стенки (легкая, обычная, усиленная). Например, для Ду 25 (1″) наружный диаметр ВГП трубы составляет 33.5 мм, а внутренний будет разным: у обычной трубы (стенка 3.2 мм) – около 27.1 мм.

Заключение

Трубы из стали марки Ст20 (сталь 20) представляют собой универсальный и надежный конструкционный материал, широко применяемый в энергетике и электротехнике. Их выбор должен основываться на четком понимании условий будущей эксплуатации: давления, температуры, среды, характера нагрузок. Правильный подбор типа трубы (бесшовная, электросварная, ВГП), ее геометрии, а также соответствующей защиты от коррозии гарантирует долговечность и безопасность создаваемых систем, будь то ответственный трубопровод, кабельная трасса или несущая конструкция.