книги / Материалы для сооружения газонефтепроводов и хранилищ

III— отливки особо ответственные, предназначенные для деталей, работающих при циклических динамических и ударных нагрузках, рас­ считываемых на прочность. Кроме испытаний, обязательных для групп I и II, отливки группы III должны иметь гарантированную ударную вяз­ кость.

Отливки, как правило, подвергают термической обработке, за ис­ ключением отливок группы I. Необходимые механические свойства от­ ливки приобретают после окончательной термической обработки, состо­ ящей из нормализации и отпуска или закалки и отпуска. Широкое приме­

2 4 2

нение имеют отливки из стали марки 25J1-II для ответственных деталей арматуры. В случаях необходимости гарантирования ударной вязкости применяют отливки из стали марки 25Л-Ш.

Отливки из углеродистой стали группы I марок 15Л, 20Л, 25Л применяют при температуре от -15 до 400 °С и групп II и III марок 20Л, 25Л, ЗОЛ, 35Л —от —40 до 450 °С и любых давлениях. При темпе­ ратуре от —50 до 450 °С используют отливки из легированной стали марок 20ХЛ, от -40 до 500 °С - 20ХМЛ; от -40 до 55_0 °С - 20Х5ТЛ и 20Х5МЛ, от —60 до 350 °С - 08ГДНФЛ и др. (табл. 27).

25. СТАЛЬНЫЕ ПОКОВКИ

Поковки деталей арматуры изготовляют из углеродистой, низколеги­ рованной и легированной сталей по пяти группам в зависимости от усло­ вий работы и предъявляемых требований (табл. 28). Поставляют их диа­ метром (толщиной) до 800 мм, производят свободной ковкой или штам­ повкой.

По механическим свойствам поковки после окончательной терми­ ческой обработки подразделяют на категории прочности КП 18, КП 20, КП 22, КП 25, КП 28, КП 32, КП 35, КП 40, КП 45, КП 55, КП 60, КП 65, КП 70, КП 75, КП 80. Буквы КП означают: ’’категория прочности”,

Т а б л и ц а 28. Группы стальных п о к о в о к в зависимости о т вида и объема

2 4 3

Таблица 29. М еханические свойства п о ко во к из углеродисты х и легированных сталей диаметром (толщ иной)

до 300 м м

двухзначные цифры — предел текучести (180, 200 и т.д. в МПа) (табл. 29).

Рекомендуемые для поковок по категориям прочности марки угле­ родистых и легированных сталей приведены в табл. 30.

Рабочие условия эксплуатации арматуры из наиболее распростра­ ненных марок стали следующие:

2 4 4

Примечание. Все поковки проходят закалку и отпуск.

*Поковки проходят нормализацию.

Давление среды в арматуре из стали марки ВСт5сп2 допускается до 5 МПа, для остальных марок стали —не ограничивается.

26. СТАЛЬ ДЛЯ АРМАТУРЫ

Для деталей арматуры применяют углеродистые стали обыкновенного качества (см. табл. 5) и углеродистые качественные конструкционные (см. табл. 7). Для ответственной и особо ответственной арматуры исполь­ зуют низколегированную и легированную конструкционные (табл. 31).

27. ЧУГУННОЕ ЛИТЬЕ

Чугун широко применяют для изготовления различных деталей трубо­ проводной арматуры и резервуарного оборудования: корпусы и проб­ ки кранов трубопроводов, корпусы и крышки конденсационных горш-

245

Та б ли ца 31. Механические свойства низколегированной илегированной конструкционных сталей

Примечание. Механические свойства сталей приведены для образцов в термически обработанном виде (закалка + отпуск) .

^Нормализация + отпуск. В состоянии поставки.

ков, корпусы огневых предохранителей резервуаров и т.д. Он обладает способностью поглощать вибрации и выравнивать напряжения. Его рабо­ тоспособность практически не зависит от степени чистоты поверхности отливок, наличия надрезов на ней и т.п. Кроме того, чугунные отливки имеют невысокую стоимость, хорошие технологические й высокие меха­ нические свойства.

Чугуны классифицируются главным образом по химическому соста­ ву и микроструктуре.

По химическому составу чугуны делятся на нелегированные и леги­ рованные. Нелегированным называется чугун, в котором кроме углерода

содержится (в %) до 4 Si,flo2M n, до 1-1,2 Р, до 0,18-0,2 S. Легиро­ ванным называется чугун, в котором содержатся кремний или марганец выше указанных пределов или специально введенные легирующие при­ меси — хром, никель, медь, молибден и др.

По структуре чугуны делятся на белые, серые, ковкие высокопрочные

2 4 6

Т а б л и ц а 32. Механические свойства отливок из серого чугуна

с шаровидным графитом. Свойства чугуна определяются структурой его металлической основы и характером включений углерода (в виде цемен­ тита или графита). Одновременным изменением структуры металличе­ ской основы и формы графитных включений, а также введением легирую­ щих элементов получены чугуны, по свойствам почти равноценные сталь­ ному литью, поковкам.

Белый чугун содержит углерод в виде цементита и имеет белый лу­ чистый вид излома. Такой чугун отличается высокой твердостью, проч­ ностью, высокими износостойкостью и хрупкостью. Он плохо поддает­ ся обработке резанием, поэтому его почти не используют. Применяют обычно серый чугун с включениями графита и отбеленной поверхностью, т.е. чугун, поверхностные слои которого имеют структуру белого чугуна для увеличения износостойкости, а сердцевина —структуру серого чугуна.

Серый чугун обладает наилучшими технологическими и хорошими физико-механическими свойствами и является основным материалом для различных отливок. Он содержит (в %): 3-3,6 С, 0,4-1 Мп, 1,3-3,5 Si, 0,12—1 Р, 0,1—0,15 S. Структура металлической основы такого чугуна может быть ферритной, перлитной или перлитно-ферритной, а форма гра­ фита — пластинчатая. Излом чугуна серый, обусловленный выделением графита в металлической основе.

В зависимости-от предела прочности при растяжении серый чугун подразделяется на различные марки (табл. 32). В обозначении марок се­ рых чугунов двузначное число показывает предел прочности при растя­ жении. Чугун имеет в 1,5—2 раза меньший модуль упругости по сравнению с модулем упругости стали, причем значение его уменьшается с увеличе­ нием растягивающих напряжений, что связано с наличием графитных включений в чугуне.

Для арматуры низкого давления при температуре от -15 до 250 °С применяют серый чугун марок СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25 и др. Из серого чугуна этих марок изготовляют различные детали арматуры (корпусы редукторов, шестерни, маховики, стойки, кронштейны и т.д.).

2 4 7

Чугун марок СЧ25, СЧЗО —модифицированный серый чугун, процесс получения которого с пластинчатым графитом обычно состоит из двух стадий. Сначала выплавляют сравнительно малоуглеродистый и малокрем­ нистый чугун, который в нормальных условиях охлаждения дает белый или половинчатый излом. Затем путем присадки перед заливкой в формы графитизирующих элементов (ферросилиций, сипикокальций и др.) в не­ больших количествах (примерно 0,5 -0,8 % от массы жидкого металла) он превращается в процессе охлаждения в чугун с серым изломом. Сущ­ ность модифицирования заключается в активном воздействии на ход про­ цесса кристаллизации небольших количеств специальных добавок (моди­ фикаторов), вводимых в жидкий металл. Добавки изменяют температуру кристаллизации и условия роста отдельных фаз. Структура становится более однородной и мелкозернистой, что обеспечивает повышение ста­ тической и динамической прочности чугуна.

Примерный химический состав (в %) серого (нелегированного) модифицированного чугуна следующий: 2,8—3 С; 0,8-1,2 Мп; 1,2- 2 Si; до 0,2 Р; до 0,14 S.

Из чугуна марок СЧЗО, СЧ35 изготовляют ответственную арматуру с большими диаметрами условных проходов, к которой по прочности, плотности и однородности предъявляют высокие требования.

10 %. В зависимости от преобладания того или другого элемента по коли­ честву или влиянию чугун, так же как и сталь, называется никелевым, хромоникелевым, медистым, кремнистым и т.п. Легированный чугун имеет более высокие показатели механических свойств по Сравнению с обычными серыми и модифицированными чугунами (ав при растяжении до 450 МПа и выше), а также износостойкость, антифрикционность, теплоустойчивость и т.п.

Н и з к о - и с р е д н е л е г и р о в а н н ы е серые чугуны —хорошие конструкционные материалы, обладающие более высокими эксплуата­ ционными свойствами, чем простые серые и модифицированные нелеги­ рованные чугуны, а именно —имеют повышенную износоустойчивость и т.п. Низко- и среднелегированные чугуны содержат (в %) до 1 Сг, до Ni,

• иногда до 2 Си, до 0,2 Ti, до 0,6 Мо, до 0,2 V Из низколегированных •чугунов наибольшее применение получил хромоникелевый чугун соста­

свойствам указанный чугун соответствует маркам СЧ25, СЧЗО, СЧ35. Среднелегированный хромоникелевый чугун применяют как износо­

Применение легирования в сочетании с модифицированием позволяет

2 4 8

получать высокопрочные марки чугуна. Низколегированные и средне­ легированные чугуны можно применять в сочетании с модифицированием или без него.

Высоколегированный серый чугун применяют для изготовления дета­ лей, которые при эксплуатации должны обладать какими-либо специаль­ ными свойствами — стойкостью в агрессивных средах (кислотах, щело-. чах и т.п.), жаростойкостью, немагнитностью и др. Представители высо­ колегированных чугунов - чугуны марок ЧН17ДЗХ2, ЧН5Г8, ЧН15Д7Х2 идр.

По сравнению со стальным литьем ковкий чугун отличается более высокой чистотой механически необработанных каналов. По механи­ ческим свойствам он занимает промежуточное положение между серым чугуном и сталью и дает плотные отливки (табл. 33). Износоустойчивость ковкого чугуна несколько ниже, чем стального литья. В обозначении мар­ ки ковкого чугуна двузначное число показывает предел прочности при растяжении образца.

Отливки из ковкого чугуна получают в результате термической об­ работки (отжига) отливок из белого чугуна. Микроструктура ковкого чугуна - зернистый перлит и углерод отжига в форме хлопьев. Трубо­ проводную арматуру из ковкого чугуна марок КЧЗО и КЧЗЗ применя­ ют для температур от —30 до 400 °С и давлении до 4 МПа при условном диаметре прохода /)у<80 мм. Возможно применение ковкого чугуна для

Способ выплавки высокопрочного чугуна со сферическим (шаровид­ ным) графитом заключается в обработке жидкого чугуна с повышен­ ным содержанием углерода и кремния, присадками, содержащими маг­ ний, церий или другие элементы, а также графитизирующие модификато-

2 4 9

Таблица 34. Химический состав высокопрочного чугуна разных марок, %

ры. Присадки, содержащие магний, являются наиболее эффективными и обеспечивают получение шаровидного графита, а присадки графитизирующих модификаторов, способствуя графитизации, не допускают получения в отливках структурно свободного цементита. Шаровидная форма графи­ та в отличие от пластинчатой вызывает меньшие концентрации напряжений и позволяет повысить прочность основной (металлической) массы чугуна на 70-90 % при наличии пластичности. В зависимости от химического состава (табл. 34) и условий технологического процесса чугун с шаровид­ ным графитом получают на перлитной, ферритной или ферритно-перлит­ ной основе. В обозначении марки чугуна двузначное число показывает предел прочности при растяжении (табл; 35).

Т а б л и ц а 35. Механические свойства высокопрочного чугуна

250