Выбор конструктивных материалов

При выборе материала для изготовления аппаратов и трубопроводов учитываются прочностные характеристики, теплофизические свойства, стойкость, коррозионная устойчивость, удобство обработки. Основным материалом являются металлы.

Стали – основная группа материалов, в них содержится углерода до 0,3%, а в легированных (стали с низким содержанием углерода, хорошо вытягиваются, но плохо штампуются) - 0,2% углерода.

Условно стали подразделяют:

- низколегированные - с относительно небольшим количеством благородных добавок;

- высоколегированные - содержание добавок в них может превышать содержание железа.

Важнейшие легирующие элементы

Хром – улучшает механические свойства, износостойкость, повышает коррозионную стойкость, делает сталь энергостойкой, недостаток – плохо сваривается.

Никель – улучшает прочностные свойства при высоких температурах, повышает коррозионную стойкость, но дорогостоящий.

Марганец – повышает прочностные свойства: при содержании его 10-15 кг к сплаву, приобретает высокую сопротивляемость удара.

Кремний – увеличивает коррозионную стойкость, жаростойкость, но труден в обработке.

Ванадий– увеличивает пластичность, улучшает свариваемость, улучшает свойства стали.

Титан, ниобий, вольфрам – улучшает свойства стали.

Маркировки сталей

С точки зрения коррозионной стойкости особое значение в химическом машиностроении имеют высоколегированные стали. Легирующие элементы обозначают буквами:

Х – хром

Н – никель

М – молибден

Г – марганец

С – кремний

Т – титан

Б – ниобий

В – вольфрам

Д – медь

Ю – алюминий

Чугуны –при увеличении углерода в железных сплавах до 2,8 – 3,7%.Стоимость их намного дешевле, они не обладают пластичностью, детали из них изготавливают только ковкой.

Температура в аппаратах, изготовленных из чугунов, не превышает 250° и давление 0,6 МПа. Низколегированные стали и чугуны имеют недостаточно облагороженных добавок и называются черными металлами.

Цветные металлы

В химической промышленности помимо сталей и чугунов применяют: алюминий, тантан, никель, свинец, а также сплавы на их основе – латунь, бронза.

Алюминий – стоек к действию кислот (фосфорной, уксусной), сернистых соединений, органических соединений, плохо сваривается, плохие литейные свойства, применяют до 200°.

Медь – хорошо прокатывается, хорошо тянется, штампуется, но плохо обрабатывается из-за большой вязкости. Медь необходима для изготовления аппаратов работающих при низких температурах от 180° до 250°С.

Титан– по прочностным качествам приближается к стали. Он стоек против азотной кислоты, нитратов, хлоридов, органических кислот и мочевины. Используется при изготовлении труб, листа, проката.

Тантан– характеризуется прочностью, тугоплавкостью, очень дорог, употребляется в виде фольги.

Пластмассы – они обладают низким коэффициентом проводимости, поэтому с успехом применяются как теплоизоляционные материалы.

Трубопроводы

Трубопроводами называются участки труб соединенных между собой трубопроводной арматурой и предназначенные для транспортировки жидкостей, газов и сыпучих веществ.

По назначению трубопроводы бывают: магистральные, межзаводские, межцеховые, межустановочные, технологические обвязочные.

По изготовлению – бесшовные и сварные.

По материалам – металлические и неметаллические.

По расположению – наземные и подземные.

По эксплуатации – холодные (минус 50°) и горячие (более 50°).

Трубопроводы для застывающих жидкостей оснащаются параспутниками.

Трубопроводы характеризуются условным давлением и диаметром.

Ру– максимальное рабочее технологическое давление, которое может выдержать трубопровод.

ДУ – внутренний диаметр трубы.

Соединения трубопроводов.

разъемныенеразъемные

Фланцевые, раструбные, резьбовые сварка, клейка, спайка

Существует пять видов фланцевых соединений:

гладкая с рисками - устанавливается на давление 16 АТ

выступ-впадина - устанавливается на давление 25АТ

шип-паз - устанавливается на давление 40 АТ

под металлическую прокладку - устанавливается на давление 64 АТ

под кольцевую прокладку - устанавливается на давление 100АТ

Крепежный материал для фланцев: болты – 16 АТ; шпильки – свыше 16АТ

Прокладочные материалы

. Уплотнительные материалы применяются для герметизации соединений и систем, что в свою очередь обеспечивает бесперебойную работу оборудования.

При выборе прокладок, также как и для других де­талей фланцевого соединения, необходимо иметь в виду обязательные характеристики: рабочая среда, номинальное давление, рабочая температура, соот­ветствие уплотнительной поверхности фланца.

Также уплотнительные материалы должны от­вечать следующим необходимым требованиям: упругость, стойкость к среде, в которой работают, сохранение своих физических свойств при рабо­чей температуре среды и антикоррозионной стойкости. При использовании металлических прокладок, металл не должен деформировать уплотняющие поверх­ности фланца, поэтому металл прокладок должен иметь твердость ниже, чем металл уплотняемых поверхностей фланцев.

Определения

Уплотнительные материалы— вещества, используемые для герметизации вакуумных сис­тем, трубопроводной арматуры, резьбовых со­единений труб и т. п. Уплотнительные материалы применяют также для облегчения монтажа и раз­борки резьбовых и других соединений. Обычно применяют пластичные соединения, содержащие до 20 % порошка графита, дисульфида молибдена, мягких металлов и т. п.