книги / Трубопроводная арматура

никель для повышения механических свойств и коррозионной стойкости (ЛАН5 9-3-2, где буква А и цифра 3 обозначают наличие алюминия в количестве 3 %, а буква Н и цифра 2 —наличие никеля 2 %). Наличие марганца в латуни указывают буквы Мц в обозначении ее марки, кремния —буква К, железа —буква Ж и т.д. с указанием процентного содержания их соответственно расположению букв в марке. Например, в прутке латуни марки ЛЖМц59-1-1 содержится (в %) меди в среднем 59, железа 1 и марганца 1. При использовании латуни как литейного сплава в обозначение марки вводят дополнительно букву Л после цифр, указывающих количественное содержание элементов (ЛС59-1Л).

Содержание случайных примесей в латунях составляет 0,4 —0,9 %. Латуни применяют при температуре 225 —250 °С. Они являются пластичным материалом, имеют хорошую коррозионную стойкость (особенно после отжига). С понижением температуры механические свойства (приложение Д, таблица Д.11) латуней повышаются, поэтому их можно применять при низких температурах.

Кремнистую и свинцовистую латуни марок ЛК80-ЗЛ и ЛС59-1Л используют для неответственных литых деталей арматуры, работающих при низких давлениях. Из латуни марки ЛЖМц59-1-1 изготавливают поковки шпинделей, ходовых гаек и др. Ходовые гайки также выпускают из латуней марок ЛМцС58-2-2 и ЛС59-1, уплотнительные кольца задвижек и вентилей - из латуней марок Л63 (прокат), ЛМц58-2-2Л и ЛК80-ЗЛ (отливки). Латунь марок Л63, ЛЖМц59-1-1 можно использовать для деталей арматуры, работающей в условиях низких температур до минус 263 °С.

Бронзами называют сплавы меди с оловом, алюминием, бериллием, кремнием или свинцом. Бронзы дополнительно легируют железом, марганцем, иногда титаном. В зависимости от основного легирующего элемента бронзы подразделяют соответственно на оловянистые, алюминиевые, бериллиевые и т.д. Бронза имеет более высокую прочность и более низкую пластичность, чем латунь. Применяют бронзу для изготовления деталей арматуры: шпинделей, ходовых гаек, подшипников, втулок, венцов червячных колец, а также пружин, работающих в коррозионной среде.

Оловянистые бронзы представляют собой сплавы меди с оловом при содержании олова до 14 %. Строение и свойства бронзы зависят от содержания олова. Бронзы с содержанием олова (рисунок 1.9, б) до \А% по структуре должны представлять собой однородный а —твердый раствор олова и меди. Но так как оловянистые бронзы обладают большой склонностью к ликвации, то уже в бронзах с содержанием олова 5 % наблюдается значительное отклонение структуры от равновесной. В литых бронзах с содержанием олова более 5 % по

31

Наиболее распространены безоловянистые бронзы, обладающие за счет легирования высокими механическими, антикоррозионными и технологическими свойствами.

Алюминиевые бронзы содержат 5—11 % А1. Их легируют дополнительно Мп 1—2,5 %, Fe 2—6,5 %, Ni 3,5—6,5 %, Pb 1 —1,5 %. Деформируемыми алюминиевыми бронзами являются БрАМц9-2; БрАЖН 10-4-4 (прутки, полосы); деформируемыми и литейными БрАЖН10-4Л и БрАЖМцЮ-3-1,5 (поковки, фасонное литье) и литейными —БрАМц9-2Л; БрАЖС7-1,5-1,5Л; БрАЖН11-6-6Л (фасонное литье) (приложение Д, таблица Д.12).

Бериллиевые бронзы с содержанием бериллия до 2 % обладают высокими упругими свойствами, хорошей коррозионной стойкостью, хорошо свариваются, обрабатываются резанием и подвергаются закалке. Их применяют для изготовления мембран, ответственных пружин и других изделий обычно после легирования никелем 0,2 —0,5 %. Например, бронза марки БрН2 предназначена для работы при температурах от минус 269 до 250 “С.

Кремнистые бронзы обладают высокой коррозионной стойкостью

имеханическими свойствами, но большей усадкой, чем оловянистые (БрКМцЗ-1; БрКЦ4-4; БрКН1-3 и др.).

Для изготовления деталей арматуры (кранов, вентилей и т.п.) и фасонных частей трубопроводов (тройников, крестовин, угольников и т.п.) применяют полимерные материалы-полиэтилен низкой и высокой плотности, винипласт, фаолит (высокого и низкого давлений)

идр. Фасонные изделия из полимерных материалов изготавливают литьем под давлением. Гранулированный материал проталкивается плунжером в обогреваемый цилиндр, внутри которого для улучшения и ускорения прогрева материала имеется обогреваемый сердечник. Разогретый материал в вязкотекучем состоянии под давлением плунжера поступает через литник в пресс-форму, где принимает форму изделия и охлаждается. Для извлечения изделий пресс-форма сделана разъемной.

Полимерные материалы применяют также для облицовки (футерования) труб, корпусов, крышек, тарелок, клапанов и других деталей арматуры, соприкасающихся с коррозионно-активными средами [24,77,83].

Полиэтиленовые изделия изготовляют из литьевой композиции на

основе ГТЭВП и ПЭНП. Для стабилизации свойств полиэтилена добавляют газовую (канальную) сажу. Из полиэтилена делают мембраны, защитные покрытия, прокладки, а также некоторые фасонные части. Предназначены они для работы при температуре от минус 60 до 60 °С.

Винипластовые изделия (корпусные детали арматуры) применяют для эксплуатации при положительных температурах до 40 — 60 °С. Они обладают высокой химической стойкостью против действия многих агрессивных сред: кислот, щелочей и их растворов.

Фторопластовые изделия (уплотнительные кольца, мембраны, прокладки) применяют при температуре от минус 250 до 200 “С. Фторопласт химически стоек в среде минеральных кислот, щелочей, органических растворителей, окислителей и т.д. Детали арматуры изготавливают из него методом прессования с последующей термической обработкой (нагрев до температуры 375 °С и охлаждение).

Полипропиленовые изделия (корпусные и уплотнительные детали) применяют при температуре от минус 5 до 110 °С.

К прокладочному материалу предъявляют требования, исходя из рабочих условий эксплуатации арматуры. Он должен быть дешевым и недефицитным, так как в процессе эксплуатации прокладки часто заменяют. Для создания надежной плотности материал прокладки должен заполнять неровности уплотняемых поверхностей — чаще всего поверхностей фланцевых соединений. Плотность создают при затяжке прокладок между ними с помощью болтов, шпилек и т.п. Материал прокладки должен быть упругим (эластичным), но и достаточно прочным, чтобы при затяжке соединения не происходило раздавливания прокладки или выжимания ее в сторону между уплотняемыми поверхностями под действием давления среды. Благодаря упругости прокладки обеспечивается плотность соединения при возможном искривлении поверхности фланца, например, в сварной арматуре больших размеров для малых давлений. Упругость прокладки позволяет также компенсировать влияние колебаний, возникающих от усилия затяжки, при изменении температуры или под влиянием релаксации напряжений в материале шпилек, болтов, фланцев. Коэффициент линейного расширения материала прокладки должен быть близким к коэффициенту линейного расширения материала арматуры и болтов.

Материал прокладки должен обладать стабильностью физических свойств при рабочей температуре среды, быть коррозионно­ устойчивым. Если прокладку изготовляют из металла, то он должен иметь твердость и предел текучести ниже, чем металл уплотняемых поверхностей фланцев или патрубков, чтобы пластически не деформировать уплотняющие поверхности, а также не должен образовывать с металлом арматуры при данной среде гальваническую пару. Для изготовления прокладок применяют различные материалы:

резину, картон, асбест, паронит, пластмассы и металлы,

обеспечивающие плотность неподвижных соединений при различных условиях работы арматуры в различных жидких и газовых средах.

34

Для уплотнения неподвижных соединений наиболее часто применяют резину, которая практически непроницаема для жидкостей и газов, имеет достаточную химическую стойкость, обладает высокой эластичностью (относительное удлинение при разрыве составляет до 150 %). Для прокладок применяют листовую техническую резину на основе синтетического каучука без тканевых прослоек, так как прослойки иногда приводят к нарушению герметичности соединения (утечки через волокна ткани). По твердости резина подразделяется на мягкую, средней и повышенной твердости. По коррозионной стойкости резина делится на пять типов: маслобензостойкую для температур от минус 30 до 50 °С; кислотощелочностойкую для температур от минус 30 до 50°С; теплостойкую для температур до 140 “С; морозостойкую для температур от минус 45 до 50 °С и пищевую для температур от минус 30 до 50 “С. Под действием температуры в резине значительно ускоряются процессы "старения" (при более 50 °С), имеющие место и при нормальной температуре. При этом снижается эластичность резины, увеличивается ее твердость.

Для прокладок используют картон целлюлозный класса II промышленно-технический. Его применяют в арматуре для пара низкого давления, воды при температуре до 120 “С и при рабочем давлении до 0,6 МПа; для масла при температуре не более 80 “С и давлении менее 4 МПа и в других случаях. Картон подразделяется на водонепроницаемый и прокладочный (пропитанный), используемый для нефтепродуктов при температуре менее 85 "С и давлении менее 0,6 МПа. Для высоких температур целлюлозный картон непригоден, так как он обугливается.

Фибра листовая (ФЛАК) представляет собой бумагу или целлюлозу, обработанную хлористым цинком и затем каландрованием. Применяют ее для прокладок, работающих при температуре до 100 °С и в средах керосина, бензина, смазочного масла, кислорода и углекислоты.

Асбест используют при повышенных и высоких температурах в виде листового картона или шнура. Большее распространение имеет белый хризотиловый асбест, обладающий высокой прочностью. При температуре 500 °С его прочность снижается на 33 %, а при температуре 600 °С —на 77 %. Температура плавления волокна 1500 °С. Для арматуры, работающей с газовыми средами при температуре до 600 °С применяют непропитанный асбестовый картон. Он имеет рыхлое строение, низкую прочность, но высокую жаростойкость. Асбестовый картон, пропитанный натуральной олифой, используют для прокладок в среде нефтепродуктов при давлениях до 0,6 МПа и температуре менее 180°С. Для уплотнений больших задвижек в газовых средах используют также асбестовый шнур. Поверхность фланца в

прокладки обеспечивают достаточную плотность при высоких давлениях и высоких температурах среды. Недостатки таких прокладок — необходимость создания больших усилий для обеспечения прочности соединения, относительно низкие упругие свойства, значительная релаксация напряжений и относительно высокая их стоимость [63,66].

Большая часть конструкций арматуры имеет сальниковое устройство для уплотнения подвижного соединения крышка —шпиндель с применением сальниковых набивок. Материалы сальниковых набивок должны обладать высокой упругостью, термостойкостью и химической стойкостью против действия рабочей среды и возможно малым коэффициентом трения. В качестве набивочных в основном применяют хлопчатобумажные и пеньковые материалы, асбестовый шнур, графит, тальк и полимерные материалы (стекловолокно, фторопласт). Наиболее часто используют асбестовые плетеные шнуры квадратного или круглого сечения, а также скатанные шнуры без плетения или чесаные волокна (пенька и др.). Наиболее целесообразно применение набивки из заранее приготовленных и отформованных колец.

Хлопчатобумажную набивку; сухую или пропитанную, применяют в среде воды, воздуха, нефтепродуктов при давлении до 20МПа и температуре от минус 40 до 100 °С. Пеньковую набивку в сухом или пропитанном виде используют при давлении до 16 МПа и температуре от минус 40 до 100 “С. Под действием кислот и щелочей, а также при высокой температуре хлопчатобумажная и пеньковая набивки теряют прочность и разрушаются, но они дешевы и доступны. Кольцевые манжеты из хлопчатобумажной ткани в виде прорезиненного материала (вулканизированного и графитизированного) марок МХБ, МЛ, МА используют для пара, воды, воздуха и нефтепродуктов при давлении до 40 МПа и температуре до 100 °С.

Асбестовую набивку применяют в виде плетеных или специально отформованных шнуров. Асбестовые кольца укладывают последовательно в коробку сальника. Асбестовый шнур, пропитанный смазкой ЦИАТИМ-221, пригоден для температур от минус 50 до 70 ° С и давлений до 20 МПа; асбестовый шнур, пропитанный графитопарафиновой смазкой, —для температур от минус 200 до 50 °С и давлений до 4 МПа. Применяют также разрезные асбестоалюминиевые кольца марки КРАА для нефтепродуктов. Для температур до 510 °С используют набивку типа "пушенка", состоящую из хлопьев асбеста, перемешанных с чешуйчатым графитом. Верхнее и нижнее кольца сальниковой набивки изготовляют из асбеста, а пространство между ними заполняют "пушенкой".

39