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 ![]() | Предел текучести ![]() | Предел выносливости при | ||||
Растяжении ![]() | Изгибе ![]() | Кручении ![]() | |||||||
Кгс/мм2 | |||||||||
40Х | Н | ||||||||
У | |||||||||
М39 | |||||||||
М48 | |||||||||
25Л | Н | 12,5 | |||||||
- | Н | 14,5 | |||||||
У | 17,5 | ||||||||
В35 | |||||||||
СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ