Тонкостенные сосуды из низкоуглеродистых и низколегирован­ных сталей, рекомендуемых правилами Госгортехнадзора [71, весьма технологичны, так как не требуют последующей термообра­ботки и позволяют выбирать конструктивное оформление сварных соединений из условия простоты выполнения сборочно-сварочных операций. Малая чувствительность к наличию концентраторов обеспечивает их надежную работу при нормальной и при умеренно низких температурах порядка — 40—60 °С.

Использование более прочных сталей с пределом прочности 120—140 кгс/мм2 (ЗОХГСА, 25ХСНВФА) позволяет снизить массу конструкции, но увеличивает трудоемкость ее изготовления. В этом случае становится обязательной последующая термообработка свар­ных соединений или всего изделия после сварки, недопустимы сое­динения элементов внахлестку, более жесткие требования предъяв­ляют к качеству выполнения сборочно-сварочных операций.

Применение еще более прочных сталей с сгв = 160 кгс/мм2 и выше требует высокой культуры производства. Даже незначительное на первый взгляд искажение конструктивных форм, повреждение по­верхности или иное нарушение процесса изготовления может сни­зить конструктивную прочность сосуда до величины ниже расчетной.

Так как опасность такого снижения возрастает с увеличением прочности материала, то достигнутый уровень культуры проектиро­вания и изготовления сосудов определяет некоторый предельный уровень прочности материала, выше которого теряется уверенность в надежной работе изделия. Таким пределом считают ов < ^ 200 кгс/мм2.

Многочисленные попытки использовать при изготовлении свар­ных тонкостенных сосудов материалы с пределом прочности выше 200 кгс/мм2 пока не дали положительных результатов. Это, конечно, не означает, что величина ов = 200 кгс/мм2 является пределом, который нельзя превзойти. Однако трудности являются значитель­ными и на их преодоление требуется время.

Стремление уменьшить массу конструкции заставляет использо­вать материалы высокой удельной прочности. Наилучшие пока­затели в этом отношении имеют титановые сплавы. При ав = = 120 кгс/мм2 их удельная прочность такая же, как у стали сав = = 210 кгс/мм2.

Сплавы титана хорошо свариваются, обладают высокой корро­зионной стойкостью, но требуют весьма тщательной защиты свароч­ной ванны от насыщения газами воздуха и проявляют склонность к замедленным разрушениям. Последние обстоятельства заметно усложняют технологию изготовления сосудов, так как сварку не­редко приходится выполнять в камерах с защитной средой, а для устранения опасности замедленного разрушения производить тер­мообработку для снятия остаточных напряжений. Для изготовле­ния тонкостенных сосудов применяют сплавы (ОТ4, ОТ41, ВТ6 и др.) с ав = 60 - f - 100 кгс/мм2. Использование более прочных сплавов с ав ^ 140 кгс/мм2 (ВТ 14) встречает те же трудности, что и высокопрочных сталей.

В сосудах криогенной техники используют материалы, способ­ные надежно работать при низких температурах — хромоникеле­вые аустенитные стали с содержанием никеля более 7% и алю­миниевые сплавы.

За рубежом (США) применяют аустенитные стали марок 301, 302 , 304, 310 и др., соответствующие нашим сталям 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т и 12Х18Н10. Прочность этих сталей при нормальной тем­пературе невелика (ав = 55-5-65 кгс/мм2), но сильно возрастает с ее понижением, достигая при —253 °С величин ав = 130 - г - -5- 180 кгс/мм2. Так как при этом пластичность, ударная вязкость и отношение gb/gt сохраняют высокие значения, то вплоть до тем­пературы —253 °С сохраняется и малая чувствительность аустенит - ных сталей к концентрации напряжений при статическом нагру­жении.

Технологичности конструкций из этих сталей способствует их хорошая штампуемость, свариваемость и относительно малая чув­ствительность к дефектам сбарных соединений. Однако масса сосу­дов из-за низкой удельной прочности аустенитных сталей полу­чается значительной. Холодной прокаткой со степенью обжатия по­рядка 50—70% прочность листовых заготовок можно повысить до ав = 120 - г - 150 кгс/мм2, но в этом случае разупрочнение металла в зоне сварного соединения оказывается значительным и его ком­пенсация требует использования специальных конструктивных или технологических мероприятий'

При изготовлении наземных резервуаров для сжиженных газов в США применяют нетермоупрочняемые алюминиевые сплавы ма­рок 5083 и 5456 с ах = 12 - f- 16 кгс/мм2 и ав = 28 34 кгс/мм2.

В космическом ракетостроении эти сплавы с целью снижения массы конструкций используют в холоднокатаном состоянии при ат = 28 - т - 32 кгс/мм2 и ов = 37 - г - 42 кгс/мм2. Как в отожженном, так и наклепанном состоянии эти сплавы обладают хорошей свари­ваемостью, их механические свойства мало изменяются с пониже­нием температуры, сохраняя пластичность и вязкость до темпера­туры —253 °С.

Компенсации разупрочнения наклепанного прокаткой металла от сварки достигают увеличением толщины зоны сварного соеди­нения. Такое утолщение получают размерным травлением путем удаления металла по всей остальной поверхности листовой заго­товки, кроме полосы вдоль кромок, подлежащих сварке. Более проч­ные термоупрочняемые алюминиевые сплавы 2219 и 2014 с ат = = 28 -*■ 44 кгс/мм2 и ав = 40 50 кгс/мм2 используют в США

для изготовления топливных баков ракет, работающих при криоген­ных температурах. Сварные соединения этих сплавов имеют доста­точную пластичность, но для обеспечения равнопрочности стыко­вых сварных соединений основному металлу требуют утолщения свариваемых кромок.