Изготовления паропроводов

Из всех известных в технике материалов лучшее сочетание прочности, надежности и долговечности имеет сталь, поэтому сталь является основным материалом для изготовления ответственных изделий, подвергающихся большим нагрузкам.

включений, улучшается ее пластичность и прочность. Такие стали применяют для изготовления ответственных деталей Машин.

Для обеспечения требуемой прокалпваемостп слоя и сердцешшы и минимальной деформации при закалке для изготовления ответственных деталей, используют закаливающиеся в масле легпронаа-

Углеродистая цементуемая сталь 10 слабо прокаливается и имеет низкие свойства сердцевины. Марганцовистая сталь отличается большей прокаливаемостыо, обладает повышенной склонностью к росту зерна при цементации и непригодна для изготовления ответственных деталей.

нейшему уменьшению критической скорости охлаждения. Это позволяет применять указанные стали для изготовления ответственных деталей-

изготовления ответственных деталей. Однако использование их ограничено относительно небольшой прокаливаемостыо и некоторой склонностью к отпускной хрупкости (рис. 12.5).

Материалы. Изготовление. Крепежные детали рядового назначения изготовляют из углеродистых сталей (а0,2 = 40 кгс/мм2) или хромистых (<7о.2 = 70 кгс/мм2). Оптимальное содержание углерода в углеродистых и низколегированных сталях 0,4 — 0,45%. Термическая обработка: закалка в масло с 750-800°С, отпуск на сорбит (HRC 35-40). Нагрев под закалку ведут в нейтральной атмосфере, вакууме или расплавленных синтетических шлаках во избежание окисления и обезуглероживания, резко снижающего циклическую прочность. Для изготовления ответственных болтов применяют хромансили типа ЗОХГС; 40ХГС (ст0,2 = 90 -г 110 кгс/мм2). В наиболее нагруженных соединениях применяют Cr — Мо стали или Ni —Cr —W стали (ст0,2 = 120 н- 150 кгс/мм2).

a) скорость коррозии не превышает 0,15 мм/год: металлы этой группы обладают высокой коррозионной стойкостью, вследствие чего они пригодны для изготовления ответственных изделий, например седел клапанов, валов и поршней насосов, пружин;

В настоящее время в сварочном производстве используются более 130 различных способов сварки При этом в ряде отраслей вполне отчетливо наметились тенденции по применению современной сварочной технологии для изготовления ответственных сварных конструкций. Среди способов сварки плавлением все более широкое применение находят концентрированные источники нагрева, позволяющие осуществлять интенсивное проплавление металла при повышенных скоростях сварки: сжатая (плазменная) дуга, электронный луч, луч лазера. Например, при электронно-лучевой сварке минимальная плотность энергии достигает 5-10 Вт/см , а при лазерной еще на порядок выше (для сравнения сварочная дуга имеет минимальную плотность энергии 10 Вт/см ). Используют смелее также электрошлаковую сварку, а среди способов с применением давления — сварку токами высокой частоты, сварку трением, сварку прокаткой и взрывом.

Группа А - поставляется с гарантируемыми механическими свойствами. Не рекомендуется применять для изготовления ответственных сварных конструкции и деталей, подвергаемых термической обработке. Из с i алей пой группы изготовляют детали крепежа (болты, гайки, шайбы и т.д.), неответственные элементы металлоконструкций (настилы, арматура, обшивки и т.д.). Марки сталей, например, Сш2ис, СтЗкп, Ст4сп. Чем больше номер, тем выше прочность и ниже пластичность. Свойства этих сталей приведены а

Эти стали применяются для изготовления ответственных деталей машин, станков, механизмов, металлоконструкций, которые испытывают высокие статические, динамические, циклические нагрузки, работают при высоких температурах или в коррозионных. Они должны обладать требуемой прочностью, пластичностью, вязкостью, хорошо обрабатываться резанием, свариваться, иметь высокую прокаливаемость.

Рассмотрим стали, применяемые главным образом в котло-строении для изготовления паропроводов, пароперегревателей, крепежных и других деталей, подвергаемых длительным меха-

Жаропрочные стали. В зависимости от предельных рабочих температур стали подразделяются на : теплопрочные перлитного, мартенситного и мартенситно-ферритного классов, работающих при температурах 350...600 °С, и жаропрочные аустенитного класса, работающие при 500...700 °С. Эти стали применяются главным образом в котлостроении для изготовления паропроводов, пароперегревателей, подвергаемых длительным механическим воздействиям при высоких температурах.

В качестве материала для изготовления паропроводов, трубопроводов системы ввода и раздачи питательной воды, штуцеров системы продувок, дренажа и воздушников широко применяют сталь 20. Эта сталь обладает высокой пластичностью и, как показывает опыт эксплуатации котлов ТЭС, надежна в эксплуатации и при температурах до 450 °С.

В качестве материала для изготовления паропроводов, трубопроводов системы ввода и раздачи питательной воды, .штуцеров системы продувок, дренажа и воздушников широко применяют сталь 20. Эта сталь обладает высокой пластичностью и, как показывает опыт эксплуатации котлов ТЭС, надежна в эксплуатации и при температурах до 450 °С.

За рубежом для изготовления паропроводов и элементов котельных агрегатов с температурой стенки до 580—590° С применяют перлитную сталь, содержащую 2,25% Сг и 1% Мо. Хромомолибденовые стали отличаются более высокой длительной пластичностью, чем хромомолибденованадиевые, и менее склонны к образованию локальных разрушений в сварных соединениях. Поэтому представляется целесообразным изготовить опытный паропровод из стали, содержащей 2,25% Сг и 1 % Мо, и провести тщательные наблюдения за ним в процессе изготовления и эксплуатации, а также детально исследовать в лабораторных условиях прочность

Из аустенитных сталей для труб поверхностей нагрева и паропроводов с рабочей температурой до 650—680° С наиболее перспективны стали ЭП17 (Х17Н14В2БР), ЭП184 (Х16Н16В2МБР) и ЭИ695Р (Х14Н19В2БР). По жаропрочности, стабильности свойств и окалиностойкости в условиях эксплуатации поверхностей нагрева они практически равноценны. Вместе с тем эти стали интенсивно корродируют в продуктах сгорания мазута при температурах выше 650° С на наружной поверхности трубы. В этих условиях утонение стенки от коррозии может достигать 1 мм/год. В процессе изготовления паропроводов и коллекторов из сталей ЭИ695Р, ЭП17 и ЭП184 наблюдались трещины в сварных соединениях толстостенных труб и в местах приварки патрубков к камерам.

Структура металла шва зависит от химического состава. Элементы, повышающие устойчивость аустенита, способствуют получению однофазной аустенитной структуры металла шва, т. е. уменьшению содержания в ней феррита. К этим элементам относятся углерод, никель, марганец, азот, медь и кобальт. Углерод действует очень эффективно, примерно в 10 раз эффективнее никеля. Однако повышение содержания углерода приводит к образованию карбидов и уменьшению коррозионной стойкости металла шва. В аустенитных сталях, применяемых в СССР для изготовления 'Паропроводов и поверхностей нагрева котлов, содержание углерода не превышает 0,12%. В аналогичных сталях ФРГ содержание углерода не превышает 0,l'%i, а в сталях США — 0,08%.

Следует обратить внимание также и на то, что стали различных марок имеют различный ресурс пластичности. Для одних сталей ресурс пластичности в 1 % достаточен для обеспечения надежной эксплуатации, однако нельзя распространять этот вывод на все стали, используемые для изготовления паропроводов. На свойства металла труб ощутимо влияют колебания химического состава в допускаемых для данной стали пределах, а также металлургические особенности ее производства. Так, металл большинства плавок стали 15Х1М1Ф отличается высокой длительной пластичностью, однако встречаются плавки и с весьма низкой пластичностью. По накопленным результатам опытов и эксплуатации допускаемый ресурс пластичности в 1 % для труб паропроводов и коллекторов из сталей 16М, 12МХ и 15ХМ обеспечивает надежность их в эксплуатации с достаточным запасом. При назначении допускаемого в эксплуатации ресурса пластичности необходимо учитывать особенности свойств стали, возможные колебания длительной пластичности в пределах марки, возможную неоднородность структуры и свойств по длине трубы, влияние концентраторов напряжений и других факторов.

По ЧМТУ 2580-54 поставляются бесшовные толстостенные горячекатанные трубы из углеродистой качественной стали марки 20 и из легированной стали марок 16М (молибденовые), 12МХ и 15ХМ (хромомолибденовые), предназначенные для изготовления паропроводов и коллекторов установок высокого давления (более 60 ат) и паропроводов среднего давления с температурой 450° и выше. Трубы, поставляемые по ЧМТУ 2580-54, в особенности коллекторные, относятся к числу наиболее ответственных котельных труб.

Для изготовления паропроводов и труб пароперегревателей, работающих при высоких параметрах пара (24— 30 МПа и 600°С и более), применяют стали аустенитного класса с содержанием до 30% хрома и никеля, которые обладают повышенной жаропрочностью и жаростойкостью. Аустекитные стали стоят во много раз дороже перлитных, трудно обрабатываются и еще недостаточно изучены в эксплуатационных условиях.

Котлы с абсолютным давлением пара 13,8 и 25,0 МПа с промежуточным перегревом пара допускается изготовлять на температуры пара 570, 565 °С и температуры промежуточного перегрева пара 560, 567 °С соответственно по согласованию между изготовителем и потребителем, а также при наличии труб с необходимыми механическими свойствами для изготовления паропроводов, коллекторов и пароперегревателей на эти температуры. При этом номинальная паропроизводитель-ность котла изменяется по сравнению с указанной в таблице в соответствии с изменением расхода пара на турбину.