Материала трубопровода

Из сказанного в предыдущих разделах этой главы следует, что от металла, как конструкционного материала, требуется не только высокое сопротивление деформации (упругой, характеризуемой модулями Е и G; пластической — пределами оо,2 и ств). но и высокое сопротивление разрушению.

циальные ролики из пруткового материала. Требуется по данным фак-

При увеличении припуска на обработку вес (масса) заготовки возрастает; материала требуется больше и, значит, себестоимость заготовки и готовой детали повышается.

Им рис. 154 было показано влияние кремния па жаростойкость стали с 6% Сг при 800— 900° С, При более высоком содержании кремния или хрома эти стали являются уже чисто феррнтпымп, а следовательно, склонными к росту зерна и ох-рупчпванию. Эти сплавы известны под общим названием сильхромов и пригодны для аппаратов и установок, работа которых протекает при повышенных температурах и от материала требуется жаропрочность (колосники, пароперегреватели, рекуператоры и т.д.).

Из-за низкой прочности (сгв=80-г-110 МПа) алюминий применяют для ненагруженных деталей и элементов конструкций, когда от материала требуется легкость, свариваемость, пластичность, коррозионная стойкость (рамы, двери, трубопроводы, емкости, фольга и др.). Для нагруженных изделий используют сплавы алюминия. В качестве основных легирующих элементов алюминиевых сплавов применяют Си, Mg, Si, Mn, Zn, реже — Li, Ni, Ti, Be, Zr. . -

сталь 12Х18Н12Т, в среде продуктов сгорания сернистых мазутов и углей при температурах до 650 °С. По уровню жаропрочности стали ДИ59 и ДИ50 не уступают стали 12Х18Н10Т. К числу аустенитных сталей, пригодных для изготовления поверхностей нагрева пароперегревателей котельных агрегатов, работающих на углях или природном газе, относится сталь марки 1Х14Н18В2БР (ЭИ695Р). Применительно к условиям работы поверхностей нагрева пароперегревателей, находящихся в зоне максимальных температур, где от материала требуется наиболее высокий уровень жаропрочности, за рубежом оценивается возможность применения композитных труб, внутренний слой которых состоит из жаропрочной стали сандвик 12Р72 (15Cr—15Ni), а наружный — из коррозионно-стойкой стали AISI-310 (25Сг—20Ni). Для определения возможности изготовления нижней радиационной части парогенераторов в зоне, расположенной выше уровня горелок, за рубежом проходит проверку перлитная сталь с 9 % хрома.

По механич. св-вам С. х. уступает переплавленному металлу, особенно по пластичности. Однако совершенствование технологии и экономичность в ряде случаев сделают целесообразным применение деталей из хрома и пек-рых его сплавов, изготовленных методами порошковой металлургии. Сплавы типа Сг 4-30% Со + -f 6% W, изготовленные методами порошковой металлургии, обладают св-вами, близкими к сплавам, полученным методами металлургии. Однако они имеют более низкую у и пониженные a0j2: Разработано леек, композиций сплавов системы хром— окись Л1 и Mg (напр., хром +16% окиси алюминия); после спекания и деформации сплав имеет след, механич. св-ва: при 20° оь= 38 кг/мм?, разрушение хрупкое. При (550° аь=:'Л8кг1ммг, ci0j2=36 кг!мм*, 6=0,5%; при 815й соответственно 33, 29 и 3,5 и при Ш0° соответственно 19, 18, 14. При 815° и выше сплав пластичен и обладает довольно высокими прочностными св-вами, однако стойкость против ударных нагрузок невысокая. Данный тип сплава может найти применение для деталей, когда от материала требуется высокая прочность, коррозионная стойкость в окислит, атмосфере, низкий уд. вес, но не требуется пластичности и высокой стойкости против ударных нагрузок. Напр., сплавы могут надежно работать в стационарных условиях при сжимающих нагрузках. Из сплавов типа Сг + (10—'15%) Ni прессуют готовые изделия или заготовки и спекают. Спекание сплава производится при 1200—4300° в проточной атмосфере сухого и очищенного от примесей водорода (усадка сплава при спекании достигает 17—20%). Сплавы могут быть подвергнуты деформации истечением в условиях всестороннего неравномерного сжатия при 1000—1350°. Несмотря на высокую темп-ру деформации, сплавы сильно наклепываются, что повышает их хрупкость. При использовании смазки деформация облегчается, а стойкость инструмента повышается. После деформации сплавы подвергают термич. обработке. Отличит, особенностью сплавов является высокая твердость (ИВ —- 650 кг'мм?).

После ослабления водородных связей вследствие намокания, для дальнейшего разрушения бумаги, вплоть до распада материала, требуется воздействие механических или биологических факторов. Механические нагрузки, необходимые для разрыва, зависят от прочности бумаги на разрыв во влажном состоянии. Этот параметр изменяется в зависимости от типа волокна и связующего. Биологическою разрушение бумаги (точнее, целлюлозы) морскими точильщиками или микроорганизмами определяется в основном местом экспозиции. Обычная бумага скорее всего будет разрушена при экспозиции в прибрежной зоне на глубине менее 200 м или на любой глубине при расстоянии около 1 м от дна, т. е. в областях наибольшей биологической активности. Однако под слоем ила бумага и другие материалы на основе целлюлозы могут сохраняться без разрушений по 200 лет и более (см. ниже).

Замена металлов пластмассами в конструкциях требует внимательного подбора их вида и марки в зависимости от условий нагрузок, окружающей среды и особенно эксплуатации. Например, требования, которые предъявляются к материалу уплотнителя соединений в гидро- и пневмосистемах высокого давления, весьма противоречивы. С одной стороны, материал уплотнителя должен быть достаточно эластичным и мягким, чтобы обеспечить минимальные усилия при монтаже разъемных соединений и легкость работы клапанных устройств. С другой стороны, от материала требуется высокая механическая прочность, способная противостоять разрушающему действию высокого давления рабочей среды. Материал уплотнителя должен надежно работать не только при температуре 223 К, а в ряде случаев под действием определенных условий обеспечивать требуемую герметичность при 350 К и выше.

г) для точного определения твердости материала требуется не менее двух отпечатков, из которых каждый должен быть в пределах заданных технических условий;

материала требуется высокая вязкость и минимальный коэффициент трения. Оловянные баббиты заливаются возможно более тонким слоем. По сравнению с баббитами на свинцовой основе износ оловянных баббитов в 2 раза меньше.

1-39. Трубопровод диаметром rfi/dz = 44/51 мм, по которому течет масло, покрыт слоем бетона толщиной 62 = 80 мм. Коэффициент теплопроводности материала трубопровода ?ч = 50 Вт/(м-°С); коэффициент теплопроводности бетона А2=1,28 Вт/(м-0С). Средняя температура масла на рассматриваемом участке трубопровода /mi = = 120° С, температура окружающего воздуха <Я12 = 20°С. Коэффициент теплоотдачи от масла к стенке а, = 100 Вт/(м2-°С) и от поверхности бетона к воздуху аг=Ю Вт/(м2-°С).

Далее образцы металла, вырезанные из контролируемого аппарата или трубопровода, испытывают в тех же условиях и определяют величину УсЪу, характеризующую повреждаемость металла в ходе эксплуатации. Значение Ч^ отмечают на кривой зависимости Ч*,. = /ХО и, переходя к шкале планируемого времени эксплуатации трубопровода с округлением до ближайшего большего целого числа, оценивают выработанный материалом трубопровода ресурс работы (рис. 34). С учетом уровня повреждаемости металла срок последующего контроля технического состояния трубопровода должен назначаться не позже, чем по истечении полученной величины остаточного ресурса материала трубопровода. Аналогичный подход используется при каждом последующем освидетельствовании. Напри-

где 5' — напряжение текучести, то есть напряжение, соответствующее появлению пластического течения в вершине дефекта. Оно превышает предел текучести стали, но несколько ниже предела прочности, МПа; стТтт ~ предел текучести материала трубопровода, который определяют с помощью соответствующих ГОСТ и технических условий (ТУ) на трубы, сертификатных данных (минимальный нормативный аТт1п) или по результатам механических испытаний. В расчетах используют минимальное полученное значение стТт1п, МПа;

п — коэффициент надежности по нагрузке; ствтш — минимальный нормативный предел прочности материала трубопровода, который определяют по ГОСТ и ТУ на трубы, по сертификатным данным, уточненным по результатам механических испытаний. В расчетах используют минимальное из полученных значений аВт1п, МПа.

же рнсупке представлен предел трещипостопкости для материала трубопровода BJI1-Д.

Расчет долговечности труб большого диаметра под внутренним давлением может базироваться на сопоставлении величин циклических упругопластических деформаций в наиболее нагруженной зоне труб (сварное соединение) с разрушающими повторными деформациями для случая нагружения образцов из материала (с учетом разнородности механических свойств основного материала и сварного соединения) при испытаниях в режиме жесткого нагружения, соответствующего условиям работы материала трубопровода.

магистрали нагнетания; п — коэффициент пропорциональности между скоростями изменения давлений компрессии на сливе и в магистрали слива (определяется экспериментально); Е — приведенный модуль упругости гидросистемы, Е~1 = Еж1 + d0E~l6~l; Еж — объемный модуль упругости жидкости; Ет — модуль упругости материала трубопровода; б — толщина стенки трубопровода; Тс ^- постоянная времени магистрали слива, учитывающая влияние изменения давления в магистрали слива на динамику гидросистемы,

Ец — модуль упругости материала трубопровода;

модуль сжимаемости жидкости, d — диаметр трубопровода, Еж — модуль упругости материала трубопровода, 60 — толщина стенок трубопровода. Свойства длинных линий с распределенными параметрами можно достаточно точно представить системой с сосредоточенными параметрами, имеющей большее число элементов. Для трубопровода этот переход выполнен на рис. 15. Сопротивление Rn будет в данном случае линейным, так как оно является элементом цепи, приближенно воспроизводящим уравнения (1). Сопротивления Дп учитывают потери в трубопроводе, /12 — «гидравлические индуктивности» — инерционность жидкости в трубопроводе, К16 — коэффициент жесткости «гидравлической емкости» — сжимаемость жидкости с участием упругих свойств стенок трубопровода (остальные элементы те же, что и на рис. 4). Для выбранной на рис. 15 системы строится граф с выбранным на нем деревом (рис. 16) и граф распространения сигналов (рис. 17). Для подготовки программы для аналоговой электронно-вычислительной машины над полученным графом распространения сигналов" выполнены линейные преобразования. На осно- -вании преобразованного графа распространения сигнала (рис. 18) составлена программа для аналоговой электронно-вычислительной машины (рис. 19). Эта программа дает электронную модель гидравлической системы с учетом распределенных параметров трубопровода. Этой программой необходимо заменить часть программы на рис. 14 между двумя нелинейными блоками перемножения БП и двумя линейными усилителями умножения на коэффициенты N. На рис. 14 в этой части программы дана модель гидравлической системы с сосредоточенными параметрами. Произведя

/ — расстояние между опорами трубопровода; vi — удельный вес транспортируемого вещества; v — удельный вес материала трубопровода; J — осевой момент инерции сечения трубы. После преобразования и подстановок получаем конечную форму уравнения

где Еу — объемный модуль упругости жидкости; f — удельный вес; Е — модуль продольной упругости материала трубопровода; D — внутренний диаметр трубопровода; 6 — толщина его стенок: «0 — скорость распространения звука в жидкости, зависящая как от рода жидкости, так и от ее температуры и давления. Для воды при давлениях р = 1 -*- 25 кГ1смг и температуре t m 10° можно брать среднее значение а$ — = 1435 м/сек [20].