книги из ГПНТБ / Дуб Б.И. Арматура трубопроводов высокого давления

Шпиндели из стали марки 38ХМЮА хорошо противо­ стоят износу .при трении о сальниковую набивку и даже при сухом трении о сальниковую буксу, обладают высокой механической прочностью. Твердость азотированной стали сохраняется практически неизменной при температуре

500° С.

Впрошлом шпиндели изготовляли из хромистых сталей. Однако эти стали неспособны обеспечить достаточно твер­ дой поверхности шпинделя, сильно изнашиваются и при сухом трении получают задиры.

Вотдельных случаях для шпинделей применяют низко­ легированную неазотированную сталь марки ЗОХМЮА.

Опыт эксплуатации показал, что такие шпиндели подвер­ гаются быстрому износу и получают задиры.

Опыт применения хромированных шпинделей из углеро­ дистой стали также оказался неудачным.

Втулки шпинделей для арматуры ВАЗ изготовляет из стали марки ЖЗ; при этом наблюдаются случаи заедания в резьбовом соединении.

Сальниковые буксы и кольца для арматуры ВАЗ также изготовляет из стали марки ЖЗ.

Для увеличения стойкости против задиров при возмож­ ном сухом трении более целесообразно изготовлять указан­ ные выше детали из азотированной стали, применяемой для изготовления шпинделей. Срок службы втулок повы­ шается при изготовлении их (или вкладыша втулки) из бронзы марки АМЦ9-2.

Шпиндели из стали марки ЭИ69, используемой для ар­ матуры на сверхвысокие параметры, работают удовлетво­ рительно. Втулки шпинделей для этой арматуры, выпол­ нявшиеся ранее из модифицированного чугуна, сильно из­ нашивались и в отдельных случаях ломались. При нали­ чии таких втулок увеличивается крутящий момент, необ­ ходимый для закрытия и открытия арматуры. Ввиду этого чугунные втулки были заменены бронзовыми, работающи­ ми удовлетворительно [Л. 1].

Для характеристики повреждений шпинделей, сальнико­ вых букс и других деталей, выявляющихся в процессе их работы, ниже приводятся результаты осмотра после ис­

Шпиндель этого вентиля был выполнен из стали марки 38ХМЮА и имел твердость азотированной части после тер­

185

ГЛАВА ПЯТАЯ

КОРПУСА и крышки,

ФЛАНЦЫ И ФЛАНЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

5-1. Корпуса и крышки

Корпуса и крышки литой арматуры высокого давления для воды и пара с температурой до 450—475° С изготов­ ляют из углеродистой стали. Чем больше содержание уг­ лерода в стали, тем выше ее прочностные характеристики, но при этом снижаются пластические свойства металла и ухудшается свариваемость. Поэтому содержание углерода в стали приходится ограничивать для бесфланцевой арма­ туры величиной 0,25%. Стальное литье с содержанием уг­ лерода 0,35% применяют для фланцевой арматуры толь­ ко в тех случаях, когда нет необходимости применять сварку.

Литая арматура высокого давления для воды ВАЗ из­

45 кг/мм2, предел текучести не меньше 23 кг/мм2-, относи­ тельное удлинение не менее 22% при длине образца, рав­ ной 5d.

Для арматуры, предназначенной для работы в услови­ ях пара с температурой выше 475° С, применяют молибде­ новую сталь с содержанием молибдена 0,3—0,5%.

ВАЗ для изготовления корпусов и крышек бесфланце­ вой арматуры высокого давления при температуре 510° С ранее применял литую сталь марки 20М. Однако в связи с обнаруженной склонностью этой стали к графитизации завод для паровой арматуры в настоящее время применя­ ет сталь марки 20МХ. Несколько повышенное содержание углерода, кремния и марганца в этой стали по сравнению

187

с трубной сталью марки 15М в фасонном литье допускают

с сужением поперечного

сечения А и В. Усилие от трубопроводов изгибает

давления расстояние между седлами уменьшается, и

188

ление тарелок. Все ©то в конечном итоге вызывает по­ вреждение уплотнительных поверхностей. *

Другая основная форма корпуса без сужения попереч­ ного сечения и направляющей трубы, с узким запорным органом, развитым в направлении длины трубопровода, схематически показана на рис. 5-1,6. У задвижек с такой формой корпуса диаметры и толщина стенки последнего меньше, чем у корпусов первого типа (рис. 5-3).

Следует отдать предпочтение такой конструкции кор­ пуса, так как она является наиболее жесткой в направле­ нии длины трубопровода.

При изготовлении стального литья сложной формы до­ вольно часто образуются газовые пузыри, микротрещины и т. п. Поэтому для стального литья допускаемые напря­ жения обычно берут с коэффициентом 0,7—0,75 по срав­ нению с соответствующими величинами для катаного ма­ териала.

Отливки арматуры высокого давления испытывают на заводе гидравлическим давлением 380 ат в течение 10 мин. При испытании отливки отстукивают; обнаруженный де­ фектный материал удаляют и вырубленные места наплав­ ляют при помощи сварки. При большом количестве нап­ лавленного металла производят вторичную термообработку отливок. Эти меры, однако, не исключают появления де­ фектов в процессе эксплуатации арматуры. В настоящее время проверку качества литых деталей арматуры осу­ ществляют также просвечиванием гамма-лучами.

В процессе эксплуатации арматуры высокого давления свищи в литых деталяУ обнаруживались не при первичном опробовании, а через 2—3 недели после пуска ее в рабо-' ту; иногда же значительно позднее.

По отчетным данным электростанций высокого давле­ ния за первый год эксплуатации зарегистрировано много случаев образования свищей в корпусах и крышках арма­ туры. Из общего количества случаев 97% свищей произо­ шли в корпусах арматуры для воды и только 3%—в кор­ пусах паровых задвижек. Повреждения обнаруживались более чем на 30 % крупных вентилей и задвижек, предназ­ наченных для воды.

При заварке свищей электросваркой в эксплуатацион­ ных условиях через некоторое время вблизи места заварки часто появлялся новый свиш.

Отливки из углеродистой стали, исправленные завар­ кой, должны подвергаться повторной термической обра­

189

ботке, если расположение и размеры заварки могут ока­ зать значительное влияние на прочность изделия (напри­ мер, при сквозной заварке или заварке' большого объема). После заварки поверхность должна быть отполирована и подвергнута травлению для проверки отсутствия пороков.

На задвижках, изготовленных из стали марки ЛА-3 и установленных на электростанциях со сверхвысокими па­ раметрами пара, были обнаружены волосяные трещины главным образом в местах перехода корпусов к патруб­ кам. Причинами образования таких трещин явились тех­ нологические дефекты литья и литейные свойства 'этой стали. Обнаруженные трещины были вышлифованы, а наи­ более глубокие (глубиной более .15 мм) подварены.

Надежно устранить дефекты в условиях электростан­ ций трудно; поэтому предварительно — еще на заводе-из­ готовителе—-тщательное испытание литых корпусов арма­ туры не только на прочность, но и на плотность имеет существенное значение.

Хорошие результаты при проверке на плотность дает керосин. При длительном воздействии под давлением он глубоко проникает в микротрещины, раковины, шлаковые включения и т. п.; при этом он не образует ржавчины, способной закупорить трещины, как это наблюдается при пробе водой.

ГОСТ 356-52 устанавливает условные, пробные и рабо­

190

Таблица 5-2

Давления (кг/смг) для арматуры и соединительных ее частей,

изготовленных из молибденовой и хромомолибденовой сталей с содержанием молибдена не менее 0,4’/»

ные на прочностных характеристиках различных 'материа­ лов при высоких температурах (табл. 5-1 и 5-2).

Испытание арматуры, изготовленной применительно к определенным параметрам, на прочность материала про­ изводится пробным давлением; при этом допускается линейная интерполяция как по давлениям, так и по темпе­ ратуре.

пень и представляет собой температуру среды, уменьшен­ ную в 10 раз.

В условиях эксплуатации (при ремонтах) допускаются

191

а) после ремонта, связанного с заваркой трещин, сквоз­ ных и глубоких раковин у корпусов и крышек, а также после замены всех шпилек арматура испытывается на плотность в соответствии с ГОСТ 356-52 (пп. 5 и 7); во всех других случаях производится испытание только на герметичность запорных органов арматуры;

б) испытание арматуры на герметичность (плотность) производится в условиях рабочей среды (при рабочих дав­ лении и температуре); испытание на герметичность (плот­

с трубопровода, гидравлическому испытанию на герметич­ ность не подвергается, при этом необходимо уделить осо­ бое внимание контролю качества уплотнительных запор­ ных органов.

В практике известны отдельные случаи применения не только литых, но и кованых корпусов. Наибольшее распро­ странение получили конструкции корпусов задвижек, пока­ занные на рис. 5-4.

Эти кованые корпуса представляют собой плотную и достаточно прочную конструкцию на участке 'между сед­ лами с направляющей трубой и без нее.

Для кованых корпусов и крышек применяют такие же материалы, как и для литых.

Преимущество 'кованого материала перед литым со­ ставляет его большая плотность.

Помимо запорных вентилей Dy= 10 мм и Dv = 20 мм, ВАЗ изготовляет коваными (штампованными) также вентили:

имеют обычно менее обтекаемую форму, чем литые, и со­ ответственно этому оказывают большее гидравлическое сопротивление.

В практике известны отдельные случаи применения ко-

192

ваной арматуры не только малых, но и больших проход­ ных сечений.

Серьезным недостатком кованой арматуры являются относительно большая затрата труда, необходимого для обработки поковок, и большая стоимость. Ввиду этого ко­ ваную арматуру применяют чаще при проходных сечениях небольших диаметров (не более 50 мм). Необходимо так-

Рис. 5-4. Кованый корпус задвижки

а — без направляющей трубы, основная строительная деталь—

вертикальная строительная деталь вытачивается из целой поковки; е—основная строительная деталь—горизонтально

расположенный кованый корпус, чаще всего выточенный из целой поковки.

же иметь в виду, что корпуса и крышки кованой арматуры больших диаметров, имеющие утолщенные стенки, рабо­ тают в неблагоприятных условиях в отношении термиче­ ских напряжений.

На ТЭЦ № 9 Мосэнерго в корпусах импортных кова­ ных паровых задвижек диаметром 90 мм, имевших весьма сложную форму, возникали трещины вблизи прохода шпи­ лек и у острых углов; эти трещины усталостного характе­ ра были вызваны переменными тепловыми напряжениями.

В последние годы в зарубежной практике (в частно­ сти, германской) применение арматуры из кованых дета­ лей получает несколько более широкое распространение, а способы изготовления такой арматуры усовершенствова­ ны. Основные требования к конструированию указанной

арматуры заключаются в том, что корпуса должны позво­ лять разбивку на детали, которые допускают их штампов­ ку; перед соединением (сваркой) уплотняющие поверхно­ сти внутри корпуса должны быть доступны для обработки с целью снятия напряжений. При разбивке деталей арма­ туры на отдельные поковки следует учитывать также тре-

Рис. 5-5. Сварная задвижка с уплотняющими дисками,

а — старой конструкции; б — новой конструкции.

бования технологии сварки: шов должен быть доступным для обработки при снятии напряжений.

В Германии поковки изготовляются преимущественно из стали с содержанием 0,2% С и 0,4% Мп; предел проч­ ности стали 55 кг!мм2 (сталь марки С22). Эта сталь легко поддается снятию остаточных напряжений.

На рис. 5-5,а показана сварная задвижка старой конст­ рукции с коваными деталями, а на рис. 5-5,6 — задвижка новой конструкции с кованым корпусом.

Новая конструкция задвижки в большей мере соответ­ ствует изложенным выше требованиям технологии ковки и сварки деталей. Средняя часть ее корпуса, как и прежде,

194