Выбор конструкционных материалов

При выборе конструкционных материалов должны выполняться следующие требования:

Агрессивное действие среды на контактирующие с ней материалы проявляется в коррозии, эрозии, радиационном разрушении и микробной деградации. Учитывая это, к конструкционным материалам, из которых изготавливается оборудование, предъявляются следующие требования:

- высокая стойкость к действию агрессивного начала при рабочих параметрах;

- высокая механическая прочность, обеспечивающая целостность оборудования при рабочих параметрах и на этапе испытаний;

- химическая стойкость;

- теплоустойчивость;

- сохранение свойств сварных соединений под воздействием рабочих нагрузок;

- низкая стоимость и недефицитность.

Материалы следует выбирать с учетом пригодности их рабочих характеристик и способности надежно выполнять свои функции в течение экономически обоснованного срока службы. Конкретный выбранный материал должен быть точно указан в спецификациях;

Необходимо рассматривать и анализировать весь комплекс материалов как единое целое, а не каждый материал в отдельности. Более стойкие материалы надо применять для изготовления наиболее ответственных элементов аппаратов и конструкций;

В средах с тщательно контролируемым составом можно использовать многие материалы часто без специальной защиты. В атмосферных условиях, даже в загрязненной среде, можно не защищать такие материалы, как нержавеющие стали и алюминиевые сплавы. В более агрессивной влажной среде целесообразнее применять относительно дешевые материалы с организацией дополнительной защиты. Для критических агрессивных условий в большинстве случаев предпочтительнее коррозионно-стойкие материалы, чем более дешевые материалы с дорогостоящей защитой;

При выборе материала важна оценка его коррозионной стойкости в данной среде. Справочные данные желательно брать по максимальному времени экспозиции при испытаниях. При этом необходимо учитывать влияние: а) возможных технологических загрязнений; б) возможных продуктов коррозии как на конструкционный материал, так и на технологическую среду. Следует учитывать также возможную склонность к специфическим видам коррозии, к обрастанию инкрустациями и биоотложениями;

Когда ожидаются коррозионное или эрозионно-кавитационное поражение (износ) стенки аппарата или трубопровода, следует предусматривать увеличение толщины стенки сверх размера, определяемого другими функциональными требованиями проекта. В общем случае (и в соответствии с условиями механической прочности) толщина стенки берется равной удвоенной толщине, обеспечивающей необходимый срок эксплуатации;

Следует применять неметаллические материалы, отвечающие следующим требованиям: низкому влагопоглощению, стойкости к грибкам и микроорганизмам, стойкости в заданном интервале температур, совместимости с другими материалами, стойкости к огню и электрическим разрядам, неподверженности газовыделению и способности противостоять выветриванию.

При выборе материального исполнения следует учитывать механические, физико-химические и технологические свойства, стоимость и дефицитность определенных материалов. Использование без нужды дорогих материалов влечет за собой убытки и экономическую нецелесообразность.

Свойства материалов должны удовлетворять рабочим условиям агрегата.

Сложные фасонные детали насоса (корпус, крышки и др.) возможно изготовить только литьем, поэтому материал должен обладать хорошими литейными свойствами, быть прочным и износостойким.

Материалы для изготовления деталей образом в зависимости от температуры и свойств перекачиваемой среды.

Таблица 1 - Химический состав чугуна для поршневых колец


Компоненты	Массовая доля компонентов, %
Углерод общий	2,75-3,20
Кремний	1,30-1,80
Марганец	0,80-1,20
Сера	0,08
Фосфор	0,50-0,65

Таблица 2 - Механические свойства материала поршневых колец


Диаметр колец, мм	Материал	Предел прочности при растяжении, Н/мм , не менее	Твердость, НВ
От 20 до 500	Серый и легированный чугун	196,0	192-300
Св. 500 до 1250		176,0	180-300
До 500	Высокопрочный чугун с шаровидным графитом	490,0	192-300

Таблица 3 - Характеристика химического состава стали

Марка стали Состав(%)	40Х	25Л
C	0,36 - 0,44	0,22 - 0,3	0,32 - 0,4
Si	0,17 - 0,37	0,2 - 0,52	0,17 - 0,37
Mn	0,5 - 0,8	0,35 - 0,9	0,5 - 0,8
Ni	до 0,3	до 0,3	до 0,25
S	до 0,035	до 0,045	до 0,04
P	до 0,035	до 0,04	до 0,035
Cr	0,8 - 1,1	до 0,3	до 0,25
Cu	до 0,3	до 0,3	до 0,25
As	-	-	до 0,08
Fe	~97	~97	~97

Таблица 4 - Механические свойства стали.

Марка стали ГОСТ 1050	ГОСТ	Термообработка	Предел прочности при растяжении в	Предел текучести Т	Предел выносливости при
Растяжении -1р	Изгибе -1	Кручении
Кгс/мм2
40Х		Н
У
М39
М48
25Л		Н			12,5
	-	Н				14,5
У					17,5
В35