Сталь благодаря высокой механической прочности и пластичности
является высококачественным материалом для изготовления ответственных
деталей арматуры. Пластичность стали способствует выравниванию
напряжений в отдельных точках детали и уменьшает опасность ее
внезапного разрушения, что особенно важно для арматуры высоких
параметров и другой ответственной арматуры.
Углеродистые стали.
Углеродистая сталь обыкновенного качества изготовляется по ГОСТ 380—71
(на бессемеровскую сталь не распространяется), качественная,
выплавляемая в основных конверторах, мартеновских и электрических
печах, — по ГОСТ 1050—60.
Углеродистая сталь обыкновенного
качества подразделяется на три группы: А, Б и В. Стали группы А
изготовляются с гарантированными механическими характеристиками после
горячей прокатки; группы Б — с гарантированным химическим составом;
группы В — с гарантированным комплексом механических характеристик и
химического состава. Стали группы А применяются для неответственных
деталей, а для более нагруженных деталей применяются стали групп Б или
В. Стали группы А распространены значительно больше, чем стали групп Б
и В. Сталь каждой группы подразделяется на категории в зависимости от
нормируемых показателей: группа А — 1; 2; ;3; группа Б — 1;
2; группа В — 1; 2; 3; 4; 5; 6. Углеродистые стали могут применяться
при низких температурах: спокойная— до —40° С, кипящая — до —30° С. С
повышением температуры свыше 300° С механические свойства углеродистой
стали быстро снижаются, поэтому сталь обыкновенного качества
применяется до 425° С, качественная — до 455° С.
1.21. Марки углеродистой стали обыкновенного качества![1.21. Марки углеродистой стали обыкновенного качества](/gurevich/4-2/img_58.jpg)
Марки стали приведены в табл. 1.21. В обозначении марок стали буквы
Ст обозначают сталь, цифры от 0 до 6 — условный номер марки, буквы Б и
В обозначают группы. Номер категории ставится в конце обозначения,
первая категория и группа А в обозначении не указываются. Сталь всех
групп с номерами марок 1—4 по степени раскисления изготовляют кипящей
(кп), полуспокойной (пс) и спокойной (сп). Стали с номерами марок 5 и 6
изготовляют полуспокойной и спокойной. Стали марок СтО и БСтО по
степени раскисления не подразделяются. Для соединения сваркой
применяются стали с содержанием углерода менее 0,22%. Если степень
раскисления стали не указывается, номер категории в обозначении
отделяют знаком тире (например, СтЗ—2). Полуспокойная сталь с
повышенным содержанием марганца имеет в обозначении букву Г (например,
ВСтЗГпс).
В табл. 1.22 приведены механические характеристики
углеродистых сталей обыкновенного качества, в табл. 1.23 — цвета
маркировки стали несмываемой краской (независимо от группы и степени
раскисления).
Углеродистая качественная конструкционная сталь по
ГОСТ 1050—60 изготовляется в виде проката и поковок; подразделяется на
две группы: с нормальным (группа I) и повышенным (группа II)
содержанием марганца. Образцы выпускаемой стали подвергаются
механическим испытаниям. Механические характеристики качественной
углеродистой конструкционной стали приведены в табл. 1.24. В
обозначении марки двузначное число указывает среднее содержание
углерода в сотых долях процента, буквы кп — кипящую сталь, Г
(указывается для сталей группы II) — повышенное содержание марганца.
Цвета маркировки качественной стали приведены в табл. 1.25.
Поковки
изготовляются в соответствии с ГОСТ 8479—70, который распространяется
на поковки из конструкционной и легированной сталей, изготовляемые
методом свободной ковки и горячей штамповки.
1.22. Механические характеристики горячекатаной углеродистой стали обыкновенного качества (по ГОСТ 380—71)
1.23. Цвета маркировки т углеродистых сталей обыкновенного качества (по ГОСТ 380—71)
![1.23. Цвета маркировки т углеродистых сталей обыкновенного качества (по ГОСТ 380—71)](/gurevich/4-2/img_60.jpg)
В зависимости от объема и методов контроля механических свойств и
условий комплектования партии поковки подразделяются на пять групп:
1) группа I — испытания механических свойств не производятся, поковки изготовляются из стали одной марки;
2) группа II—определяется твердость НВ образцов от партии, поковки изготовляются из стали одной марки и совместно подвергаются термической обработке;
3) группа III — определяется твердость НВ каждой поковки, поковки изготовляются из стали одной марки и подвергаются термической обработке по одному режиму;
4) группа IV — определяется твердость НВ каждой поковки и механические характеристики
![](/gurevich/4-2/img_61.jpg)
образцов от партии; поковки изготовляются из металла одной плавки и совместно подвергаются термической обработке;
5) группа V — определяются твердость НВ и механические характеристики
![](/gurevich/4-2/img_61.jpg)
каждой поковки, каждая поковка принимается индивидуально.
По механическим характеристикам поковки подразделяются на категории
прочности (КП). После букв KJ1 ставится цифра, соответствующая пределу
текучести металла в кгс/мм². При увеличении диаметра или
толщины поковки требования к пластическим свойствам материала
снижаются. В табл. 1.26 приведены механические характеристики поковок
из углеродистых и легированных сталей по ГОСТ 8479—70 диаметром или
толщиной до 300 мм. Чтобы обеспечить необходимые механические
характеристики поковок, следует выбрать соответствующую марку стали. В
табл. 1.27 приведены данные для поковок диаметром или толщиной до 100
мм.
1.24. Механические характеристики качественной углеродистой конструкционной стали (по ГОСТ 1050—60)
![1.24. Механические характеристики качественной углеродистой конструкционной стали (по ГОСТ 1050—60)](/gurevich/4-2/img_62.jpg)
1.25. Цвета маркировки углеродистой качественной конструкционной стали (по ГОСТ 1050—60)
![1.25. Цвета маркировки углеродистой качественной конструкционной стали (по ГОСТ 1050—60)](/gurevich/4-2/img_63.jpg)
1.26. Механические характеристики поковок из углеродистых и
легированных сталей (по ГОСТ 8479—70) диаметром (толщиной) до 300 мм
![1.26. Механические характеристики поковок из углеродистых и легированных сталей (по ГОСТ 8479—70) диаметром (толщиной) до 300 мм](/gurevich/4-2/img_64.jpg)
Отливки из углеродистой стали по ГОСТ 977—65 подразделяются на три
группы: группа I — обычного назначения; группа II — ответственного
назначения; группа III — особо ответственного назначения. Отливки
группы I подвергаются наружному осмотру, размеры контролируются,
твердость по Бринелю определяется лишь по требованию заказчика. У
отливок группы II определяются предел текучести и относительное
удлинение. У отливок группы III проверяются значения предела текучести,
относительного удлинения и ударной вязкости. Отливки II и III групп
проверяются по химическому составу. У отливок I группы проверяется лишь
содержание серы и фосфора.
Отливки всех групп по требованию
заказчика проходят дополнительно специальный вид контроля: испытание
гидравлическим давлением, дефектоскопию и пр.
1.27. Рекомендуемые марки стали для поковок диаметром или
толщиной до 100 мм в зависимости от требуемой категории прочности (по
ГОСТ 8479-70)
![1.27. Рекомендуемые марки стали для поковок диаметром или толщиной до 100 мм в зависимости от требуемой категории прочности (по ГОСТ 8479-70)](/gurevich/4-2/img_65.jpg)
В термически обработанном состоянии отливки из углеродистых сталей
должны удовлетворять требованиям табл. 1.28. Для изготовления деталей
арматуры применяются углеродистые стали от 15-ЛП до 45-ЛП и от 15-ЛIII до 45-ЛП1. Наиболее широко используется сталь марки 25Л-И,
она применяется при давлениях
![](/gurevich/4-2/img_66.jpg)
и температуре
![](/gurevich/4-2/img_67.jpg)
.
Для работы в условиях
![](/gurevich/4-2/img_68.jpg)
и
![](/gurevich/4-2/img_69.gif)
, когда требуется гарантировать определенные показатели ударной вязкости, применяется сталь марки 25Л-1П.
Легированные стали. Легированные стали перлитного
класса применяются в основном для арматуры, работающей при температуре
не выше 455° G, и для крепежа (табл. 1.29).
Высоколегированные
стали и сплавь согласно ГОСТ 5632—6 L по коррозионной стойкости и
теплостойкости подразделяются на следующие группы:
1) группа I —
коррозионностойкие (нержавеющие) стали, обладающие стойкостью против
электрохимической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной,:
кислотной, солевой, морской и др.);
1.28. Механические характеристики отливок из углеродистых сталей, применяемых для деталей арматуры (по ГОСТ 977—65)
![1.28. Механические характеристики отливок из углеродистых сталей, применяемых для деталей арматуры (по ГОСТ 977—65)](/gurevich/4-2/img_70.jpg)
2) группа II — жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы,
обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в
газовых средах при температурах выше 550° С, работающие в ненагруженном
или слабо нагруженном состоянии;
3) группа III — жаропрочные
стали и сплавы, работающие в нагруженном состоянии при высоких
температурах в течение определенного времени и обладающие при этом
достаточной окалиностойкостью.
К сталям условно отнесены сплавы с содержанием железа более 45%.
Высоколегированные
стали по структурным признакам подразделяются на следующие шесть
классов: мартенситный, мартенсито-ферритный (не менее 5— 10% феррита),
ферритный, аустенито-мартенситный, аустенито-ферритный (феррита более
10%) и аустенитный. Подразделение сплавов: сплавы на железо-никелевой
основе и сплавы на никелевой основе.
Из высоколегированных сталей
в арматуростроении применяются главным образом стали мартенситного,
ферритного и аустенитного классов (табл. 1.30 и 1.31). Стали
аустенитного класса обладают высокими пластическими свойствами,
коррозионностойки, немагнитны.
Механические характеристики отливок из легированных сталей, применяемых в арматуростроении, приведены в табл. 1.32.
В
обозначениях марок сталей буквы означают: А — азот, Б — ниобий, В —
вольфрам, Г — марганец, Д — медь, Е — селен, М — молибден, Н — никель,
Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, Ю — алюминий. Буква А,
обозначающая азот, в конце марки не ставится. В обозначениях марок
сталей цифры указывают среднее содержание (в процентах) элемента, за
буквой обозначения которого цифра стоит. Содержание элементов,
присутствующих в стали в малых количествах (бор, азот, титан), цифрой
не обозначается. Цифры перед буквенным обозначением указывают
содержание углерода в стали в десятых долях процента. Если содержание
углерода не ограничено нижним пределом при верхнем 0,09% и более, цифра
впереди не ставится. При содержании углерода до 0,04% в начале
обозначения марки ставится знак 00, при содержании углерода до 0,08% ~-
знак 0. Название марок сплавов состоит только из буквенных обозначений
элементов, и только после никеля указываются цифры, обозначающие его
среднее содержание в процентах.
1.29. Механические характеристики легированных конструкционных сталей, применяемых для деталей арматуры
![1.29. Механические характеристики легированных конструкционных сталей, применяемых для деталей арматуры](/gurevich/4-2/img_71.jpg)
1.30. Коррозионностойкие стали, применяемые для деталей арматуры
Марка стали Назначение Допустимые пределы температур, *Сот до
1X13 Шплинты и стопорные шайбы в арматуре -40 450
из чугуна
2X13 Детали арматуры для воды, нефтепродуктов,
сред слабой агрессивности и детали, подвергающиеся -40 450
атмосферной коррозии
3X13; 4X13 Детали высокой твердости, пружины —40 450
Х17 Детали
арматуры для пищевой и мясомолочной
промышленности, консервных заводов,
спиртоводочного
и дрожжевого производства, азотнокислотных заводов,
работающие в различных средах средней агрессивности —20 300
1Х17Н2 то же, что для стали Х17, но при требованиях
высокой твердости и прочности —70 350
9X18 Детали с высокой твердостью и прочностью
при коррозионной стойкости —40 300
Х14Г14НЗТ Заменитель
стали Х18Н10Т для арматуры, работающей
в средах слабой агрессивности
(органические кислоты
невысоких концентраций и умеренных температур,
соли,
щелочи), для арматуры в пищевой промышленности,
для низкокипящих
сред; детали, подвергающиеся
атмосферной коррозии, свариваемые детали и
детали
из тонкого листа —200 300
Х21Г7АН5 Детали, работающие в условиях глубокого холода,
требующие материал повышенной прочности —253 300
ОХ21Н5Т; 1Х21Н5Т Сварные
детали арматуры для коррозионных сред
химической, пищевой и других
отраслей промышленности;
применяются взамен стали Х18Н10Т —70 300
1Х16Н4Б Высокопрочные штампосварные детали, работающие
в агрессивных средах —50 300
ОХ18Н10Т; Х18Н9Т;
ОХ18Н10Т-ВД;
1Х18Н10Т-ВИ Детали
арматуры для азотной кислоты, пищевых и других
коррозионных сред. При
температурах не более 75° С
сталь Х18Н9Т применима для
нейтрально-сульфатного и
сульфатного щелоков —253 600
Х32Н8; Х32Н8-ВД;
X32H8-III Детали
арматуры для работы в морской воде и
окислительных средах при
требованиях высокой
коррозионной стойкости и повышенной прочности —40 250
Х18Н22В2Т2 Особо напряженные детали судовой арматуры.
Обязательна термообработка с указанием категории прочности — * 350
Х17Н13М2Т;
Х17Н13МЗТ;
ОХ17Н16МЗТ Детали арматуры для кипящей фосфорной, муравьиной,
молочной, уксусной кислот и других' сред повышенной
агрессивности —200 600
Х18Н12С4Т Детали арматуры для концентрированной азотной кислоты — 100 80
ОХ21Н6М2Т Заменитель Х17Н13М2Т для сварных деталей —70 300
ОХ23Н28МЗДЗТ Сварные детали арматуры для серной кислоты различных
концентраций, кроме нефтористой кислоты и других
фтористых соединений 80
ОХ23Н28М2Т Сварные
детали арматуры для горячей фосфорной кислоты
с примесью фтористых
соединений и серной кислоты низкой
концентрации (до 20%) 60
ОООХ21Н16АГ8 Сварные детали для длительной работы в условиях глубокого
холода -253 300
ОХ18Н12Б Детали арматуры для сред высокой агрессивности,
в которых сталь Х18Н10Т не обладает достаточной
коррозионной стойкостью 600
1.31. Жаропрочные стали и сплавы, применяемые для деталей арматуры
1.32. Механические характеристики отливок из легированных и высоколегированных сталей, применяемых для деталей арматуры
![1.32. Механические характеристики отливок из легированных и высоколегированных сталей, применяемых для деталей арматуры](/gurevich/4-2/img_73.jpg)
![1.32. Механические характеристики отливок из легированных и высоколегированных сталей, применяемых для деталей арматуры](/gurevich/4-2/img_74.jpg)
4.3 Цветные металлы и стали Латуни в трубопроводной арматуре применяются для изготовления
уплотнительных колец для воды, ходовых гаек, электропроводящих деталей
приводов. В некоторых случаях из латуни изготовляется также мелкая
пароводяная арматура, когда такая необходимость технически обоснована.
Латунь — пластичный материал, имеет хорошую коррозионную стойкость (для
повышения коррозионной стойкости производится отжиг латуни). С
понижением температуры механические свойства латуни повышаются, поэтому
она успешно применяется для арматуры, работающей при низких
температурах. В табл. 1.33 приведены механические характеристики
латуней, применяемых в арматуростроении. Латуни применяются при
температуре
![](/gurevich/4-3/img_75.jpg)
Для неответственных литых деталей арматуры, работающих при низких
давлениях, применяется кремнистая латунь марки ЛК80-ЗЛ и латунь
свинцовистая марки ЛС59-1Л. Латунь ЛЖМц59-1-1 используется для поковок
шпинделей, ходовых гаек и;в других случаях. Для изготовления
ходовых гаек применяются также латуни марок Л К80-3, ЛМцС58-2-2 и
ЛС59-1. Уплотнительные кольца задвижек и вентилей изготовляются из
латуней марок Л62 (прокат), ЛМцС58-2-2 и ЛК80-ЗЛ (отливки). Латунь
ЛЖМц59-1-1 может применяться для изготовления деталей арматуры,
работающей в условиях низких температур (до —196° С).
Бронза в
арматуростроении применяется для изготовления шпинделей, ходовых гаек,
подшипников, втулок, венцов червячных колес, а также пружин, работающих
в коррозионной среде и электромагнитном поле. Механические
характеристики бронз, применяемых в арматуростроении, приведены в табл.
1.34.
1.33. Механические характеристики латуней, применяемых в арматуростроении
1.34. Механические характеристики бронз, применяемых в арматуростроении![1.34. Механические характеристики бронз, применяемых в арматуростроении](/gurevich/4-3/img_77.jpg)
1.35. Механические характеристики отливок, изготовляемых из алюминиевых сплавов![1.35. Механические характеристики отливок, изготовляемых из алюминиевых сплавов](/gurevich/4-3/img_78.jpg)
Безоловянная бронза БрАЖМцЮ-3-1,5 применяется для изготовления
шпинделей и ходовых гаек, работающих в широком диапазоне температур (от
—180 до +300° С). Бронза БрАЖН 10-4-4 используется для шпинделей, а
бронза БрАЖН! 1-6-6 — для ходовых гаек, работающих при температуре от
—180 до +350° С. Для изготовления литых деталей, работающих при низких
температурах (до —180° С), применяется безоловянная бронза БрАЖН!
1-6-6Л. Детали, работающие в морской воде, изготовляют из бронзы
БрОЦ10-2.
Алюминиевые сплавы используются в основном для
арматуры, работающей при температурах от —80 до + 100°С. Из сплавов
марок АЛ2 и АЛ8 изготовляется мелкая арматура, краны и детали проводов.
Алюминий марки АО применяется для, изготовления арматуры, работающей на
азотной кислоте. Алюминий марок АО, А и АД1 используется для прокладок,
работающих при температуре от —253 до +100° С. В табл. 1.35 приведены
механические характеристики отливок из алюминиевых сплавов, применяемых
для изготовления деталей арматуры. С повышением температуры прочность
алюминиевых сплавов быстро снижается (например, при 200° С предел
текучести и предел прочности примерно в 1,5 раза меньше, чем при 20° С).
Никель
и никелевые сплавы хорошо противостоят действию коррозионных сред и, в
частности, действию морской воды. Одним из важнейших свойств никеля
является его способность сохранять пластичность при низких
температурах. В интервале температур от +650 до —271° С пластические
свойства никеля не изменяются.
Из никелевых сплавов в
арматуростроении наиболее распространен монель-металл НЖМц28-2,5-1,5
устойчивый против действия морской воды, содержащий никеля 68%, меди
28%, железа 2,5% и марганца 1,5%. Его механические характеристики
приведены в табл. 1.36. Кроме монель-металла в арматуре применяется
никель (ограниченно) следующих марок: HI (99,8%), Н2 (99,6%) и НП-2.
Титановые
сплавы получают все большее применение. Арматура из титановых сплавов
пригодна для работы в коррозионных средах, при низких и повышенных
температурах; она обычно выполняется сваркой. Из титановых сплавов
изготовляются также сильфоны. Титан имеет плотность
![](/gurevich/4-3/img_79.jpg)
,
стоек в атмосферных условиях, в пресной и морской воде, горячих
минеральных маслах, щелочах калия и натрия, пищевых продуктах, в ряде
кислот и других средах. Титан имеет низкие антифрикционные свойства и
склонность к задиранию при трении скольжения, поэтому рабочие
поверхности при трении должны подвергаться соответствующей обработке
или наплавке. В табл. 1.37 приведены механические характеристики
некоторых титановых сплавов.
1.36. Механические характеристики монель-металла НМЖМц28-2,5-1,5
![1.36. Механические характеристики монель-металла НМЖМц28-2,5-1,5](/gurevich/4-3/img_80.jpg)
1.37. Механические характеристики некоторых титановых сплавов
![1.37. Механические характеристики некоторых титановых сплавов](/gurevich/4-3/img_81.jpg)
4.4 Неметаллические конструкционные материалы В арматуростроении возрастает количество конструкций, в которых
используются различные неметаллические материалы, хотя удельный вес их
еще в общем остается небольшим.
Пластмассы используются для
изготовления деталей или для облицовки (футерования) внутренних
поверхностей корпусных деталей, непосредственно соприкасающцхся с
коррозионными средами.
В и k,H пласт представляет собой твердую
негорючую пластмассу, получаемую путем термической пластификации
поливинилхлоридных смол. Обладает высокой химической стойкостью против
действия многих агрессивных сред — кислот, щелочей и их растворов. Из
винипласта изготовляются вентили, краны, клапаны и др. Он используется
также как футеровочный материал. Применяется для рабочей среды с
температурой до 40—60° С.
Фторопласт-4 по химической стойкости
превосходит все химически стойкие материалы, включая золото и платину.
Разрушается лишь под действием расплавленных щелочных металлов и
элементарного фтора. Не смачивается водой и не набухает, по внешнему
виду напоминает парафин. Имеет низкий коэффициент трения и обладает
очень высокими диэлектрическими характеристиками. Применяется для
работы при температуре от —195 до +250° С. Ползучесть этого материала
зависит от удельного давления и температуры. Фторопласт-4 используется
для изготовления деталей кранов, вентилей, труб, сильфонов, мембран,
прокладок, сальниковых набивок и различных деталей электроаппаратуры.
Фторопласт-3
применяется для температур до 70° С, выпускается в виде плит толщиной
1—8мм, трубок и шнура, используется также для покрытия шероховатых
металлических поверхностей, предварительно нагретых до температуры 275°
С.
Полиэтилен используется как коррозионностойкий материал для
изготовления и футерования арматуры, изготовления отдельных деталей,
уплотнительных колец, прокладок.
1.38. Механические характеристики некоторых неметаллических материалов и пластмасс, применяемых для изготовления арматуры.
![1.38. Механические характеристики некоторых неметаллических материалов и пластмасс, применяемых для изготовления арматуры.](/gurevich/4-4/img_82.jpg)
1.39. Сплавы повышенной стойкости, применяемые для наплавки уплотнительных поверхностей арматуры
Марка электрода Область применения
ВЗК (подслой толщиной Арматура на высокие и сверхвысокие параметры,
2— 4 мм из стали Х18Н10) для коррозионных и
агрессивных сред; трущиеся и
уплотнительные поверхности при температуре
от
— 196 до +600° С
НЦ-2; ЦН-3
Арматура на высокие и сверхвысокие параметры при
температуре от -100 до +570°С
Сормайт № 1 ЦН-12; ЦН-12М Уплотнительные поверхности задвижек
УОНИ 13/М1-БК До температуры среды 200° С
Фаолит — кислотоупорная пластмасса, изготовляемая на основе
бакелитовой смолы, применяется как для футерования арматуры, работающей
при температуре среды до 120° С, так и для изготовления некоторых
конструкций вентилей и кранов.
Капрон, пропилен, нейлон, текстолит, древеснослоистые пластики и другие пластмассы имеют в арматуре ограниченное применение.
Стекло,
фарфор, диабаз плавленый, кислотоупорная керамика и графитные материалы
успешно применяются для изготовления труб и некоторых деталей
трубопроводной арматуры химических произ