Л 27. Экономические принципы применения материалов.

В РФ производится и применяется более 1000 марок легирован­ных сталей, при этом около 80 % всей производимой стали расходуется на производственно-эксплуатаци­онные нужды и 20 % на капитальное строительство. Глав­ным потребителем металла является машиностроение и ме­таллообработка (40%). Среди машиностроительных ми­нистерств крупнейшими потребителями готового проката являются: ав­томобильная промышленность, тяжелое и транс­портное машиностроение. Значительно меньшую металлоемкость имеют станкостроительная и инструментальная промышленность, машиностроение для легкой и пищевой промышленности.

В капитальном строительстве стальной прокат в основном используется на армирование железобетонных конструкций и на производство сварных стальных конструкций. Доля производства легированной стали в общем объем выплавки составляет около одной четверти. При таких масштабах производства и применения специальных сталей особое значение приобретает рациональный выбор легирующих элементов по их стоимости и дефицитности и экономическая эффективность использования легированных ста лей в народном хозяйстве страны. Стоимость и дефицитность легирующих элементов в каждой стране различные и определяются природными запасами элемента, масштабами и технологией его промышленного производства и потребления, конъюнктурой на мировом рынке.

Так, большие запасы марганца в нашей стране сделали его наиболее дешевым и широко используемым элементом в отечественной металлургии; наоборот, в США марганец в значительной доле импортируется и является одним из наиболее дефицитных элементов. Также надо отметить, что в нашей стране благодаря огромным запасам и все увели­чивающемуся производству ванадий из числа наиболее де­фицитных элементов становится материалом, который все шире используется для легированных сталей самого раз­личного назначения, в том числе и для сталей массового производства. В настоящее время наиболее широко приме­няемые в нашей стране легирующие элементы можно под­разделить по степени дефицитности на относительно неде­фицитные— Мп, Si, Сг, А1, Т1, V, В и дефицитные — Мо, Си, РЬ, Ni, W, V, Та, Со. Особо дефицитными следует считать N1, Со из-за большой потребности их для произ­водства сплавов специального назначения и прежде всего жаропрочных.

Из-за огромного разнообразия марок сталей по назна­чению факторы, определяющие технико-экономическую эф­фективность применения легированных сталей в народном хозяйстве, в каждом конкретном случае будут свои, одна­ко можно указать несколько общих факторов, определяю­щих техническую и экономическую целесообразность при­менения легированной стали.

На эффективность применения легированной стали для изготовления того или иного изделия и конструкции влияют следующие технико-экономические факторы: получение новых эксплуатационных и технологических свойств металла (например, коррозионная стойкость, жаропрочность, свари­ваемость, штампуемость и т. п.); обеспечение необходимой надежности и долговечности (хладостойкость, износостой­кость, сопротивление усталости и т. п.), уменьшение массы (веса);

снижение расходов на изготовление, монтаж, транс­портирование и эксплуатацию.

При использовании легированной стали чаще всего име­ет место одновременное действие нескольких из перечислен­ных технико-экономических факторов.

Выбор той или иной марки стали для конкретного изде­лия или конструкции будет рациональным и экономически эффективным, если сталь при минимальном легировании обеспечивает требуемый уровень конструктивной прочности, а удорожание материала в результате легирования и из­менения технологии производства не будет превышать эко­номический эффект, достигаемый посредством перечислен­ных технико-экономических факторов.

Изложенные общие принципы экономически рационального выбора легированных сталей проиллюстрируем на двух конкретных примерах:

Низколегированные строительные стали. Эти стали обычно приме­няют взамен углеродистых строительных сталей. Низколегированные стали типа 09Г2, 14Г2, 15ГФ, 09Г2ФБ, 16Г2А обеспечивают повышение предела текучести в 1,3—1,8 раза по сравнению с углеродистой сталью ВСтЗсп. Благодаря этому расход металла сокращается на 15—50 %. Однако, себестоимость проката из низколегированных сталей на 10— 15 % выше, чем из углеродистой стали: из-за расхода легирующих эле­ментов, большего удельного расхода слитков (на 40—50 кг/т) и повы­шенной трудоемкости производства.

Из приведенных данных видно, что себестоимость низколегированных сталей возрастает в меньшей степени, чем достигаемая экономия от уменьшения массы из-за. увеличения проч­ности. Вследствие этого суммарный народнохозяйственный эффект от применения металлопродукции из низколегированных сталей взамен углеродистых достигает большой величины.

Однако не только этим обусловлена эффективность применения низколегированных ста­лей. Так, ряд низколегированных сталей (15ГФ, 09Г2ФБ, 16Г2АФ и др.) обеспечивает достижение новых свойств: снижение порога хладноломко­сти до 40—70 °С, т. е. уменьшение склонности стали к хрупким разру­шениям. Это делает возможным применение таких сталей в районах Сибири и Севера с низкими климатическими температурами, что обес­печивает высокую надежность й долговечность металлоконструкций (например, магистральных газопроводов). Строительство таких газо­проводов из углеродистых сталей практически невозможно из-за силь­ной склонности их к хрупким разрушениям при температуре —40 °С и ниже. Таким образом, эффективность применения низколегированных сталей определяется снижением массы конструкций, повышением их на­дежности и долговечности, снижением расходов на транспортирование металла, монтаж оборудования и конструкций и т. п.