Лекция 2 материалы

2.1 Материалы, применяемые для изготовления

аппаратуры

Общие требования к материалам.

Требования к основным материалам, их пределы применения, назначение, условия применения, виды испытаний должны удовлетворять эксплутационным требованиям.

Качество и характеристики материалов должны подтверждаться соответствующими сертификатами.

При выборе материалов для изготовления сосудов (сборочных единиц, деталей) следует учитывать: расчетное давление, температуру стенки (минимальную и максимальную), химический состав и характер среды, технологические свойства и коррозионную стойкость материалов.

Для сосудов, устанавливаемых на открытой площадке или в неотапливаемом помещении, при выборе материалов также следует учитывать:

- абсолютную минимальную температуру наружного воздуха данного района, если температура стенки сосуда, находящегося под давлением, может стать отрицательной от воздействия окружающего воздуха;

- среднюю температуру воздуха наиболее холодной пятидневки данного района, если температура стенки сосуда, находящегося под давлением, положительная.

Элементы, привариваемые непосредственно к корпусу сосуда изнутри или снаружи (лапы, цилиндрические опоры, подкладки под фирменные таблички, опорные кольца под тарелки и др.), следует изготавливать из материалов того же класса, что и корпус.

Неметаллические материалы, применяемые для изготовления сосудов, должны быть совместимы с рабочей средой в части коррозионной стойкости и нерастворимости (изменении свойств) в рабочем диапазоне температур. Среда, для которой предназначен сосуд, должна быть указана в паспорте на сосуд. Прибавка к расчетной толщине для компенсации коррозии (эрозии) назначается; с учетом условий эксплуатации, расчетного срока службы, скорости коррозии (эрозии).

Прибавку С для компенсации коррозии к толщине внутренних элементов следует принимать:

- 2С - для несъемных нагруженных элементов, а также для внутренних крышек и трубных решеток теплообменников;

- 0,5С, но не менее 2 мм - для съемных нагруженных элементов;

- С - для несъемных ненагруженных элементов.

Для внутренних съемных ненагруженных элементов прибавка для компенсации коррозии может не учитываться.

Если невозможно или нецелесообразно увеличивать толщину стенки за счет прибавки для компенсации коррозии, выполняется коррозионная защита: плакирование, футеровка или наплавка.

Основные характеристики материалов.

Коррозионная стойкость: В зависимости от скорости коррозии различные стали и сплавы по отношению к определенной среде классифицируются согласно (ГОСТ 13819-68) как:

- совершенно стойкие;

- весьма стойкие;

- стойкие;

- пониженно-стойкие;

- малостойкие;

- нестойкие.

Детали аппаратов должны обладать необходимой стойкостью против коррозии, обеспечивающей срок их службы не менее чем в течение 5-8 лет.

Прочность. Стали и другие металлы и сплавы для аппа-ратуры должны иметь предел прочности и предел текучести, обеспечивающие надежную работу аппаратов под внутренним давлением, ветровой и другими нагрузками, когда явление ползучести практически можно не принимать во внимание.

Ударная вязкость. Значения ударной вязкости харак-теризуют вязкостные свойства металла и особенно важны для оценки возможности хрупкого разрушения элементов оборудования при низких температурах и ударных нагрузках. Наряду с этим показатели ударной вязкости позволяют косвенно судить и о качестве металла, степени его загрязненности неметаллическими включениями, сплошности, соблюдении режима термической обработки.

Пример: ферросилид

Теплоустойчивость (длительная прочность, ползучесть). Потеря работоспособности и даже разрушение оборудования, эксплуатируемого под внутренним давлением при высоких температурах, возможны в результате постепенного, более или менее равномерного по длине аппарата увеличения диаметра с одновременным уменьшением толщины стенки. Причиной этого является свойство металлов медленно и непрерывно пластически деформироваться при высоких температурах под воздействием постоянной нагрузки (ползучесть). Способность металла противостоять развитию ползучести, называемая теплоустойчивостью, оценивается по результатам длительных испытаний.

Тепловая хрупкость и разупрочнение. В результате длительного пребывания при повышенных температурах некоторые стали теряют свои исходные значения вязкости, пластичности и прочности, что связано, прежде всего, с изменениями кристаллической решетки и микроструктуры стали. Указанное явление потери вязкости и пластичности получило название «тепловой хрупкости». Подобные изменения свойств сталей крайне нежелательны и опасны, так как могут, привести к разрушению оборудования во время эксплуатации и при ремонтах. Поэтому к материалам обязательно, предъявляется требование достаточной стабильности механических свойств и структуры в процессе длительного воздействия рабочих температур.

Пластичность. Кроме прочности, металл должен обладать достаточно высокой пластичностью, оцениваемой показателями относительного удлинения и поперечного сужения. Это требо-вание обусловливается тем, что стальной прокат при изготов-лении из него сборочных элементов и деталей аппаратуры, а также при сборке и монтаже аппаратуры и трубопроводов подвергается пластической деформации (штамповка днищ, гибка листа, развальцовка труб и т.д.), выдержать которую без разрушения хрупкий металл не способен.

Свариваемость. Подавляющее большинство аппаратов изготовляют и монтируют с помощью сварки, поэтому металл должен обеспечивать возможность создания надежных сварных соединений, у которых механические и физико-химические свойства одинаковы со свойствами основного металла или весьма близки к ним.

В зависимости от материала детали работают при температурах от - 253 до +700 °С.

В качестве заготовок используются листовой и сортовой прокат, трубы, поковки, штамповки и отливки.