книги из ГПНТБ / Антикайн, П. А. Надежность металла паровых котлов и трубопроводов

БИБЛИОТЕКА ТЕПЛОМОНТАЖНИКА

П. А. А Н Т И К А Й Н

НАДЕЖНОСТЬ МЕТАЛЛА ПАРОВЫХ КОТЛОВ И ТРУБОПРОВОДОВ

m

•3 H Е Р Г И Я»

МОСКВА 1973

ГЛ А В А П Е Р В А Я

КО Т Е Л Ь Н ЫЕ СТАЛИ

1-1. УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ

Д л я изготовления элементов котельного агрегата и вспомогательного оборудования широко применяют низ­

обработке давлением, гибке и правке в горячем и холод­ ном состоянии, хорошо свариваются . Низкоуглероди­ стые стали обладают удовлетворительными механиче­ скими свойствами при комнатной температуре и повы­ шенных температурах до 450—500 °С.

Существенное влияние на механические свойства и работоспособность готовых изделий оказывают особен­

ке конверторная сталь имеет повышенную прочность и пониженную пластичность по сравнению с мартеновской. Разница в свойствах особенно заметна при низких тем­ пературах. Конверторная сталь охрупчивается вследст­ вие старения.

На свойства стали, кроме способа выплавки, большое влияние оказывает способ раскисления, в зависимости от полноты которого стали делят на с п о к о й н ы е , п о л у ­ с п о к о й н ы е и к и п я щ и е .

Все современные способы производства стали завершаются по­ лучением жидкого металла. При любом способе производства к кон­ цу процесса в стали значительное количество кислорода содержится

4

ti Закиси железа. Этот кислород необходимо удалить, иначе пластич­ ность стали будет невысокой и сталь нельзя будет обрабатывать прокаткой, ковкой пли прессованием.

из печи обычно алюминием. Этим достигается высокая степень рас­ кисления, из-за чего в течение процесса кристаллизации слитка ста­ ли не происходит бурного выделения газов.

К и п я щ у ю сталь до разливки раскисляют только ферромар­ ганцем. При этом в жидком металле остается некоторое количество закиси железа. После разливки стали в изложницы в еще не затвер­ девшем металле протекает реакция самораскислеиия углеродом. Вы­ деляющаяся газообразная закись углерода перемешивает жидкий металл, он бурлит и выделяет искры. Создается впечатление, что сталь кипит — отсюда и 'название этой стали. По качеству, механи­ ческим свойствам, коррозионной стойкости кипящая сталь уступает спокойной, по она дешевле, так как при ее производстве получается меньше отходов. Кипящей выплавляют только малоуглеродистую сталь (содержащую до 0,25% С).

Сталь, занимающая по степени раскисления промежуточное по­ ложение между спокойной и кипящей, называется п о л у с п о к о ii- ii-о и. Ее 'можно выплавлять с содержанием углерода до 0,40—0,45%.

вождаются какими-либо буквенными обозначениями, указывающими способ раскисления, либо сопровождаются буквами «сп».

и пластичность углеродистой стали после прокатки по­ казано на рис. 1. С увеличением содержания углерода возрастают предел прочности и твердость стали, снижа­

При 0,8% углерода прочность стали достигает макси­

невозможно; он повышает прочность стали и сильно уве­ личивает прокаливаемость. Содержание марганца в уг­

5

углеродистой стали содержится от 0,12 до 0,37% крем­ ния, что сильно повышает прочность и твердость стали.

с железом, в результате чего получается сернистое желе­ зо. Сернистое железо образует с железом относительно легкоплавкую эвтектику, которая располагается по гра­ ницам зерен. При температурах ковки, горячен штам ­ повки и прокатки эвтектика находится в жидком состоя­ нии. В процессе горячей пластической деформации по границам зерен образуются трещины.

Если в сталь ввести достаточное количество марган ­ ца, то вредное влияние серы устраняется, так как она

6

Фосфор т а к ж е является вредной примесью; растворя­ ясь о феррите, резко снижает пластичность, повышает температуру перехода в хрупкое состояние, или иначе — вызывает хладноломкость стали. Это явление наблю­ дается при содержании фосфора свыше 0,1%'. Однако допустить содержание д а ж е 0,05% Р Д л я стали ответст­ венного назначения уже рискованно. При затвердевании слитка фосфоір распределяется в металле пе совсем рав­ номерно. Области слитка с повышенным содержанием фосфора становятся хладноломкими . В мартеновской стали обыкновенного качества допускается не. более 0,045% Р .

В процессе выплавки углеродистой стали из металли­ ческого лома в нее могут попасть никель, хром, медь и другие элементы. Эти примеси ухудшают технологиче­ ские свойства углеродистой стали (в частности, свари­

химического состава, тем выше качество стали. Углеро­

механического оборудования электростанций поставляют­ ся по ГОСТ 380-71, 5520-69 и 1050-60*, а фасонное сталь­ ное литье — по ГОСТ 977-65 и по специальным техниче­ ским условиям.

Углеродистая горячекатаная сталь обыкновенного ка­ чества, полученная в мартеновских печах и конвертерах,

7

Химический состав стали, поставляемой по группе А, сообщается заказчику, но браковочным признаком не является.

Полуспокойная сталь с номерами марок 3 и 5 -производится с обычным и повышенным содержанием марганца. В марке стали буква Г указывает 'повышенное содержание марганца, например СтЗГпс.

Сталь, подвергаемая термической обработке, постав­ ляется по группе Б. Стали этой группы имеют в начале марки букву Б, например БСтЗкп. Номер марки группы Б представляет собой условное число, характеризующее химический состав стали. Стандартом установлены пре­

сти от того, по каким элементам гарантируется их со­ держание, стали делятся на две категории. В первой

.категории гарантируется содержание всех указанных

химический состав и механические свойства. В начале

изводстве, при хранении на складах и транспортировке, проводят ее клеймение и цветовую маркировку окраской в виде полос по концам проката или окраской торцов.

Котельные листы из углеродистой стали толщиной от 4 до 60 мм поставляют по ГОСТ 5520-69. Этим стандар­ том предусматривается поставка выплавляемых в мар ­

В табл. 2 приведены требования по механическим свойствам к широко используемым сталям 15К и 20К.

Механические свойства листов установлены в зависимости от их толщины. Чем толще лист, тем медленнее происходит его охлажде­ ние после прокатки и при термической обработке и тем труднее по­ этому при одном и том же химическом составе обеспечить высокий предел текучести. Требования по относительному удлинению к лис-

9