1. Классификация легированных сталей и их маркировка.

Легированные стали (по ГОСТ 4543-71) также делятся на несколько разновидностей по ряду признаков: по названиям вводимых легирующих элементов (хромистые, марганцовистые, хромоникелевые и др.), по свойствам (нержавеющие, жаростойкие и др.), по назначению (шарикоподшипниковые, быстрорежущие, электротехнические и т.д.) и по другим признакам.

В некоторых случаях сталь легируют введением одного элемента в большом количестве; удаётся получить легированную сталь с высокими требуемыми свойствами. Например, введением 18% (17,5-19%) вольфрама удаётся получать быстрорежущую сталь Р18 (Р – рапид, быстрый; в маркировке не указаны, но также содержатся в стали 0,7-0,8% углерода; 3,8-4,4% хрома; 1,0-1,4 ванадия); при введении 13% (и более) никеля или хрома можно получить нержавеющие стали (15Х13, 20Х13, 10Х18Н9Т, 10Х18Н10Т и др.); за счёт введения 1,2-1,5% хрома получают высокопрочные шарикоподшипниковые стали (ШХ12, ШХ15), имеющие высокую износостойкость при трении качения. За счёт повышенного содержания дорогостоящих элементов стали приобретают высокую стоимость.

Значительно чаще применяется комплексное легирование, когда одновременным введением в небольшом количестве нескольких элементов удаётся решить сразу несколько задач, получить сталь (точнее - сплав) с высокими (в определённом направлении) свойствами, например нержавеющую, кислотостойкую, жаропрочную, с высокими магнитными свойствами и т.д. Примерами таких сталей (сплавов) являются высокопрочные и термостойкие стали 3Х2В8Ф, 5Х4СВ4МФ, применяемые для изготовления штампового инструмента и др.

Комплексным легированием можно решать и другие технические задачи. Так, для изготовления трубопроводов, предназначенных для транспортирования газа и нефтепродуктов, необходимы сравнительно дешёвые (с учётом больших диаметров и протяжённости трубопроводов), малоуглеродистые (по соображениям свариваемости), малочувствительные к старению и хладноломкости стали. В справочниках перечисляются комплексно легированные стали с невысоким содержанием легирующих элементов: марганцовистые 09Г2 и 14Г2, а также с добавками меди 09Г2Д; кремнемарганцовистые 09Г2С, 10Г2С1, 12ГС, 16ГС, 17ГС, 17Г1С, а также с медью 09Г2СД, 10Г2С1Д; марганцево-ванадиевые с азотом и медью 14Г2АФД, 16Г2АФД, 15Г2АФДпс, 18Г2АФДпс; марганцево-ниобиевая сталь 10Г2Б; хромо-кремнемарганцевая 14ХГС и др.

В маркировке легированных сталей цифры, стоящие после определённых букв, означают следующее:

Г, Н, С и Х – среднее содержание данного элемента (марганца, никеля, кремния и хрома) в стали в целых единицах процентов; отсутствие цифр после букв указывает на содержание данного элемента в среднем около 1%;

Т, Ю, Ц, Ф, Ч и П – обозначают содержание титана, алюминия, циркония, ванадия, РЗМ и фосфора в десятых долях процента (до 0,2%);

А и Б – содержание азота и ниобия в сотых долях процента (азота до 0,015%, ниобия до 0,05%);

Р – содержание бора в тысячных долях процента (до 0,006%).

Рассмотрим несколько примеров маркировки легированных сталей.

40ХНВА - цифра 40 указывает содержание углерода в сотых долях процента, буквы Х, Н и В указывают на присутствие хрома, никеля и вольфрама, около 1% каждого, А указывает на низкое содержание включений серы и фосфора.

25Х1М1Ф1БР - комплексно легированная сталь, содержит около 0,25% углерода, около 1% хрома, молибдена и ванадия, не выше 0,05% ниобия и до 0,006% бора; эта сталь долгое время была известна как сталь ЭП 44 – электрического изготовления, пробная и выпускалась по заказу оборонной промышленности.

10ХГНМАЮ – малоуглеродистая комплексно легированная сталь для изготовления трубопроводов, эксплуатируемых при низких температурах (сохраняет высокие вязкие свойства до температуры минус 120^оС), содержит в небольшом количестве (в пределах 1%) хром, марганец, никель, молибден, азот и алюминий.

В некоторых случаях маркировка легированной стали указывает не только на её состав, но и на определённое назначение. Так, стали 5Х4СВ4МФ и 3Х2В8Ф – типичные инструментальные стали, применяющиеся для изготовления штампового инструмента; уже упоминавшиеся стали ШХ12, ШХ15 – материал для изготовления шарикоподшипников; Р18 – сталь для изготовления режущего инструмента.

2. Виды соединений трубопроводов

Соединения трубопроводов бывают неразъемные и разъемные. К неразъемным относят соединения, полученный сваркой, пайкой, прессованием, склеиванием или бетонированием, к разъемным – фланцевые, резьбовые, раструбные и другие. Вид соединения трубопроводов зависит от материала соединяемых деталей, физико-химических свойств транспортируемого продукта (агрессивность, токсичность, способность к выпадению осадка и др.), условий эксплуатации (необходимость частых разборок, взрывобезопасность и др.), давления и температуры транспортируемого продукта.

Виды соединений трубопроводов:

• Сварное СВ

• Фланцевое Ф

• Муфтовое М

• Ниппельное Н

• Комбинированное К

• бугельное

Стальные трубопроводы соединяют сваркой, с помощью фланцев и резьбы. Технологические трубопроводы групп А и Б, как правило, предусматривают сварными встык. По характеру выполнения соединений стальных трубопроводов, сварные швы подразделяют на односторонние, двусторонние и двусторонние с подкладным кольцом. Трубопроводы с наружным диаметром до 530 мм сваривают только односторонним швом. Двусторонние швы с подваркой корня шва применяются для труб с D_Н больше 530 мм. Подкладные кольца уменьшают проходное сечение трубопроводов и вызывают дополнительное сопротивление для транспортируемого продукта. Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений труб с трубами и арматурой в зависимости от способов сварки определены ГОСТ 16037-80.

Сварные соединения стальных труб и соединительных деталей должны быть равнопрочными основному металлу. В отдельных случаях допускается применение труб и соединительных деталей, сварные соединения которых неравнопрочны основному металлу, если в технических условиях на изготовление трубопровода указаны прочностные характеристики сварных соединений.

При сварке соединений трубопроводов могут образоваться наплывы расплавленного металла на внутренних стенках трубы, что увеличивает сопротивление движения транспортируемого продукта, особенно в трубопроводах малого диаметра (10-32 мм). Чтобы исключить этот недостаток, сваривают враструб.

Фланцевые соединения применяются в местах подключения трубопроводов к аппаратам и другому оборудованию, имеющему ответные фланцы, а также на участках трубопроводов, требующих в процессе эксплуатации периодической разборки или замены. Такие соединения состоят их двух фланцев, прокладки или уплотнительного кольца, соединительных болтов и гаек.

Фланец (тип элемента трубопровода) 3 (исполнение уплотнительной поверхности) – 600 (DN) х 1,6 (PN) ГОСТ… Сталь 09Г2С (материал)

Резьбовые соединения на технологических трубопроводах служат для присоединения к резьбовой арматуре и контрольно-измерительным приборам. В больших объемах их используют при монтаже внутренних санитарно-технических систем водо- и теплоснабжения. Трубы на резьбе соединяют путем нарезки или накатки наружной резьбы на концах труб и навертыванием на них муфты с резьбой. Чтобы предотвратить утечку воды через зазор между муфтой и трубой, его заполняют уплотнительным материалом.

При соединении стальных труб используют трубную цилиндрическую резьбу по ГОСТ 6357-81 и коническую резьбу по ГОСТ 6211-81.

Уплотнительный материал для резьбовых соединений стальных труб выбирают в зависимости от температуры транспортируемой среды. При температуре до 105ºС применяют льняную прядь, пропитанную суриком или белилами; при большей температуре – асбестовый шнур с льняной прядью, пропитанный графитом. При температуре теплоносителя до 200ºС используют ленту и шнур ФУМ (фторопластовый уплотнительный материал).

Не допускается применение резьбовых и фланцевых соединений для трубопроводов, прокладываемых в труднодоступных для осмотра местах.