Легирующие элементы в конструкционных сталях

Основными легирующими элементами конструкционных сталей являются хром, никель, кремний и марганец. Вольфрам, молибден, ванадий, титан, бор вводят в сталь в сочетании с хромом, никелем и марганцем. Легированные стали также маркируются цифрами и буквами. Двузначные цифры вначале марки указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Буквы обозначают легирующий элемент: «A» – азот; «Б» – ниобий; «В» – вольфрам; «Г» – марганец; «Д» – медь; «Е» – селен; «K» – кобальт; «H» – никель; «M» – молибден; «C» – кремний; «T» – титан; «Ф» – ванадий; «X» – хром; «Ц» – цирконий; «Ю» – алюминий.

Цифры после букв указывают примерное содержание легирующего элемента в процентах. Отсутствие цифры означает, что содержание элемента находится в пределах 1 ¸ 1,5 %. Сталь с пониженным содержанием серы и фосфора имеет в конце обозначения букву «A».

Пример обозначения: 18ХГТА (» 0,18 % углерода; » 1 % хрома; » 1 % марганца; » 1 % титана; пониженное содержание серы и фосфора).

В зависимости от содержания углерода и легирующих добавок легированные стали по структуре разделяются на классы: перлитный, аустенитный и ферритный.

Инструментальные стали являются углеродистыми сталями, к числу которых относят: У8 (У8А), У10 (У10А), У11 (У11А), У12 (У12А), У13 (У13А). В отожженном состоянии они хорошо обрабатываются, после закалки получают высокую твёрдость, обладают высокой теплостойкостью.

Стальные трубы

Для элементов, работающих под давлением, должны применяться трубы из спокойной стали, выплавленной мартеновским способом или в электропечах. Область применения труб, объём и виды испытаний устанавливаются требованиями Госгортехнадзора России.

Разрешается применение труб с продольными сварными швами по специальным техническим условиям (ТУ), согласованным с Госгортехнадзором и обязательным контролем качества сварного шва по всей длине. Остальные требования должны быть не ниже, чем установленные для бесшовных труб.

Механические и технологические испытания проводятся от партии труб, кроме труб, предназначенных для камер с Р_раб > 100 кгс/см², которые испытывают поштучно. Испытания на ударную вязкость труб с толщиной стенки менее 12 мм не обязательно.

Химический анализ от плавки обязателен для сталей всех марок.

Гидравлическое испытание обязательно для каждой трубы.

При работе на топливе, вызывающем интенсивную коррозию (сернистое топливо), допускаемая температура нагруженной поверхности нагрева принимается с учётом опытных данных по коррозионной стойкости стали.

Испытание на раздачу производится на трубах, которые соединяются с барабанами и трубными решетками при помощи вальцовки.

Для трубных гнутых заготовок применяются только бесшовные трубы.

Чугуны.Сплавы железа с углеродом при концентрации углерода более 2,14 % называют чугунами.

Различают следующие группы чугунов: серый, высокопрочный и ковкий.

Применение чугунных отливок для элементов котлов, пароперегревателей и экономайзеров допускается для следующих видов арматуры:

^_ для предохранительных и обратных клапанов;

– для запорных устройств в зависимости от рабочего давления, температуры и условного прохода.

Механические свойства чугунов различных марок представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Механические свойства чугунов различных марок

* – первые две цифры обозначают предел прочности на растяжение, вторые – на изгиб;

** – первые две цифры обозначают предел прочности на растяжение, вторая – относительное удлинение.

Применять запорную и продувочную арматуру из серого чугуна запрещено.

Для спускной и продувочной арматуры с рабочим давлением Р_раб < 15 кГс/см² и температурой пара t < 300 ºС допускается применение чугунов марок не ниже КЧ 30-6.

Для труб поверхностей нагрева, коллекторов и камер экономайзеров, установленных на котлах с рабочим давлением Р_раб < 23 кГс/см² допускается применение чугунов марок не ниже СЧ 12-28.

Соединение элементов арматуры котельных агрегатов допускается только на фланцах. По результатам сборки конструкция подвергается гидравлическим испытаниям пробным давлением.

Цветные металлы

В котлостроении применяются сплавы на медной основе:

^_ латуни, представляющие собой сплавы меди с цинком;

^_ бронзы, представляющие собой сплавы меди с различными химическими элементами (оловом, цинком, железом, бериллием, хромом и т. д.).

Бронза и латунь допускаются к применению для изготовления деталей арматуры и элементов контрольно-измерительных приборов, работающих при температуре рабочей среды не выше 250 ºС. Гидравлические испытания такой арматуры производятся по ГОСТ 356-68*.

Латуниприменяют в пароводяных и водоводяных подогревателях при изготовлении рабочих поверхностей теплообмена, которые представляют собой пучок латунных трубок. Как правило, для этой цели используется латунь марки Л 68, имеющая состав: 68 % меди; остальное – цинк. Трубки крепятся в трубных досках при помощи вальцовки и имеют геометрические характеристики: Æ 16 Î 1,0; Æ 16 Î 1,5; Æ 22 Î 1,5).

Специальные литейные латуни используются для деталей приборов и подшипников скольжения (ЛК 80-3Л; ЛАЖМц 66-6-3-2; ЛКС 80-3-3; ЛМцЖ 52-4-1).

Бронзы бывают: оловянистые и безоловянистые, алюминиевые, бериллиевые, свинцовые. Эти бронзы имеют высокие антифрикционные свойства и применяются подшипниках скольжения, ходовых гайках запорной арматуры, а также в качестве уплотнительных поверхностей запорной арматуры.

Оловянистые бронзы применяются реже, так как они дороже. Это бронзы марок: БрОЦ 4-3; БрОЦС 5-5-5. В промышленной теплоэнергетике чаще используют безоловянистые бронзы марок: БрАЖН 10-4-4; БрАЖ 9-4; БрБ 2; БрС 30.