Клапана запорные стальные (ч. ІІ)

МАТЕРИАЛЫ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ. ЧАСТЬ 1

СТАЛИ

Сталь, имеющая высокую механическую прочность и пластичность, является незаменимым и высококачественным материалом для изготовления арматуры и ответственных деталей. Благодаря пластичности стали, выравнивание напряжений в отдельных точках деталей уменьшается, и опасность их внезапного разрушения уменьшается. Стали по химическому составу делят на: углеродистые и легированные. Углеродистая сталь может содержать примеси марганца (до 1 %) и кремния (до 0,04%), кроме основных компонентов: железа и углерода. Может содержать вредные примеси - серу и фосфор. Для повышения качества стали и получения каких либо заданных характеристик (морозоустойчивость, например) в состав легированных сталей добавляют легирующие элементы: хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, титан и другие.

В СССР были приняты единые условные обозначения химического состава сталей. Среднее содержание углерода обозначают первые две цифры в маркировке стали. В сотых долях процента - для конструкционных сталей и в десятых долях процента - для инструментальных и нержавеющих сталей. Легирующие добавки обозначаются буквами:

• Ю - алюминий,
• Р - бор,
• Ф - ванадий,
• В - вольфрам,
• К - кобальт,
• С - кремний,
• Г - марганец,
• Д - медь,
• М - молибден,
• Н - никель,
• Б - ниобий,
• Т - титан,
• X- хром.

Цифры справа от буквы показывают среднее содержание легирующих элементов. Например, сталь марки 3X13 содержит 0,3 % углерода и 13 % хрома, марки 2Х17Н2 - 0,2% углерода, 17% хрома и 2% никеля. В случае отсутствия цифр за буквой - содержание легирующего элемента не превышает 1,5%. Например, сталь марки 12ХНЗА содержит менее 1,5% хрома (буква в конце обозначения марки указывает на то, что сталь высококачественная). Если содержание углерода не ограничено нижним пределом (при верхнем пределе 0,09% и более), цифра впереди не ставится, при содержании до 0,04% углерода в начале обозначения марки ставится знак 00, до 0,08% - знак 0. Буквенные обозначения легирующих добавок составляют маркировку сплавов, после никеля указываются цифры, обозначающие его среднее содержание в процентах.

Углеродистую сталь обыкновенного качества (кроме бессемеровской) изготовляют по ГОСТ 380-71, качественную, выплавляемую в основных конверторах, мартеновских и электрических печах по ГОСТ 1050-74. Углеродистую сталь обыкновенного качества подразделяют на группы А, Б, В. В зависимости от нормируемых показателей группы делятся на категории: 1-3 (группа А), 1, 2 (группа Б), 1-6 (группа В).

Более всего применяются стали группы «А». Их применяют для изготовления неответственных деталей. Для изготовления более ответственных и более нагруженных деталей применяют стали групп Б. Стали группы А (СтО - Стб) изготовляют с гарантированными механическими характеристиками после горячей прокатки, группы Б (БСт1 – БСт6) - с гарантированным химическим составом, группы В (ВСт2 - ВСт5) - с гарантированным комплексом механических характеристик и химического состава. В обозначении марок сталей цифры 0-6 являются условными номерами марки, буквы Б и Г указывают группу. Номер категории приводится в конце (группу А и категорию 1 не указывают).

Все группы стали с номерами марок 1-4 по степени раскисления изготовляют кипящими (кп), полуспокойными (пс) и спокойными (сп), с номерами марок 5 и 6 - полуспокойными и спокойными. Не подвергаются делению по степени раскисления стали марок СтО . Степень раскисления может быть не указана, например, СтЗ-2, знак тире обозначает номер категории.

Спокойную углеродистую сталь можно применять при температурах до -40 °С, кипящую - до -30 °С. Сталь обыкновенного качества применяют при температуре до +425°С, качественную - до +445 °С, т.к. механические свойства углеродистой стали с повышением температуры свыше +300 °С быстро снижаются.

Углеродистую качественную конструкционную сталь (ГОСТ 1050-74) изготовляют в виде проката и в виде поковок. Ее подразделяют на группы с нормальным содержанием марганца - группа I, и повышенным содержанием марганца - группа I I.

Для изготовления деталей арматуры применяют углеродистые стали марок 15-ЛП - 45-ЛП и 15-ЛШ- 45-ЛШ. Наибольшее распространение получила сталь марки 25Л-П, которую применяют при Р <6,4 МПа и Т = +425°С. Для работы при Р <20 МП и Т = +425°С, когда требуются гарантированные показатели ударной вязкости, применяют сталь марки 25Л-1Н.

Легированные стали по общему содержанию легирующих элементов (в %) подразделяют на низколегированные (менее 2,5), среднелегированные (2,5-10), высоколегированные (свыше 10). Высоколегированные стали и сплавы (ГОСТ 5632-72) по коррозионной стойкости и теплостойкости подразделяют на три группы: I, I I и I I I.

Стали группы I – обладают устойчивостью к электрохимической коррозии: атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой, морской и др. Их называют коррозионностойкие (нержавеющие) стали.

Стали группы I I - обладают устойчивостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше +550 °С и работающие в ненагруженном или слабо нагруженном состоянии. Их называют жаростойкими (окалиностойкими).

Стали группы I I I – это жаростойкие или окалиностойкие стали, работающие при температурах выше +550 °С в нагруженном состоянии в течение определенного времени.

Высоколегированные стали делятся также по структурным признакам: мартенситный, мартенсито-ферритный (содержание феррита не менее 6-10%), ферритный, аустенито-мартенситный, аустенито-ферритный (содержание феррита более 10%) и аустенитный. Сплавы делятся на железоникелевые и никелевые. Из высоколегированных сталей в арматуростроении применяют главным образом стали мартенситного, ферритного и аустенитного классов. Стали аустенитного класса марок 0Х23Н28М2Т, 0Х18Н12Б и другие обладают высокими пластическими свойствами, они коррозионностойкие и немагнитны.

Низко- и среднелегированные стали перлитного класса применяют в основном для изготовления различного рода крепежных изделий и арматуры, работающей в температурном режиме до +455 °С. Путем изменения состава легирующих элементов и их процентного содержания в сталях можно получить стали с различными механическими, химическими свойствами: прочностные характеристики, пластические свойства, стойкость к химическому воздействию, стойкость к воздействию слишком низких и слишком высоких температур, и пр.

Технологически сталь и стальные сплавы легко подвергаются обработке различными способами: литье, ковка, штамповка, прокатка, обработка резкой, давлением и прочие виды воздействия. Термическая обработка сталей и сплавов в широком диапазоне изменяет их свойства, не только по поверхности, но и по сечению. Химико-термическая обработка, например, цементация, азотирование, позволяет еще больше расширить возможности изменения свойств сталей и сплавов.