Ахметов А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа

Подождите немного. Документ загружается.

341

Таблица 2.15 — Рекомендуемые состав и размеры

стального листового проката

Основные размеры

Листовой прокат

Сталь листовая

горячекатаная

(ГОСТ 19903—74)

Сталь листовая

холоднокатаная

(ГОСТ 19904—90)

Сталь листовая

горячекатаная

двухслойная

коррозионно-

стойкая

(ГОСТ

10885—85)

Ширина 500…3800 500…2300 1200…2800

Длина 1200…12 000 1000…6000 2000…9400

Толщина листа стали:

углеродистой

обыкновенного качества

(ГОСТ 380—94)

0,5…160 (в листах)

1,2…12

(в рулонах)

0,5…5 (в листах)

0,5…3 (в рулонах)

4…160

—

Качественной

углеродистой

низколегированной

(ГОСТ 5520—79)

4…160

—

4…160

котельной

(ГОСТ 5520—79)

4…60

—

4…160

коррозионно-стойкой,

жаростойкой

и жаропрочной

1,5…3,9

(ГОСТ 5582—75)

4…50

(ГОСТ 7350—77)

0,7…3,9

(ГОСТ 5582—75)

4…5

(ГОСТ 7350—77)

—

Таблица 2.16 — Рекомендуемые размеры

листовой горячекатаной стали, мм

Толщина Ширина Длина Толщина Ширина

В листах В рулонах

0,4…0,6 500...1000 750…2000 1,2…12,0 500…630

0,63…0,75 500…1250 710…2500 1,5…12,0 650…950

0,8…0,9 500…1250 710…2500 1,2…12,0 1000…1250

1,0 600…1250 1420…2500 1,5…12,7 1400…1500

1,2…1,4 600...1250 1420…3000 3…12 1600…1800

1,5…1,8 600…1500 1420…6000 6…10 1900…2000

2,0…2,8 600…1500 1420…6000 7…10 2100…2200

3,0…3,9 600…1800 1420...6000

4,0…5,6 600…1800 1420…6000

6,7…7,0 760…2000 2000…7000

8…10 710…2500 2000…12000

11…12 1000…2500 2000…12000

342

Толщина Ширина Длина Толщина Ширина

В листах В рулонах

13...25 1000…2800 2500…12000

26…40 1250…3600 2500…12000

42…160 1250…3800 2500…9000

Таблица 2.17 — Рекомендуемые размеры

листовой холоднокатаной стали, мм

Толщина Ширина Длина Толщина Ширина

В листах В рулонах

0,35…0,5 500…1100 1000…3000 0,5…3,0 500…1000

0,55…0,65 500…1250 1000…3500 0,55…3,0 1100…1250

0,7…0,75 500…1420 1000…4000 0,7…3,0 1400

0,8…1,0 500…1500 1000…4000 0,7…2,5 1420

1,1…1,3 500…1800 1000…4200 0,8…2,5 1500

1,4…2,0 500…1800 1000…6000 1,1…2,5 1600…1800

2,2…3,2 500…2300 1000...6000 2,1...2,5 1900…2300

3,5…3,9 250…2300 2000...4750

4,0…5,0 1250…2300 3000...4500

2.8.2.1.5. Биметалл

Для изготовления нефтезаводской аппаратуры широко применяется

биметалл — двухслойный лист, состоящий из двух различных металлов.

Основной (толстый) лист воспринимает нагрузку. Тонкий слой, назы

ваемый защитным или плакирующим, предохраняет основной слой от

коррозионного действия среды: обычно в расчетах на прочность толщи

ну тонкого слоя не учитывают. Толщина двухслойных листов по ГОСТ

может быть в пределах от 4 до 160 мм.

Основной слой биметалла выполняется обычно из углеродистых

сталей ВСт

3сп5; 20К; марганцовистых сталей 16ГС, 09Г2С, теплоу-

стойчивой хромомолибденовой стали

12ХМ и др. Защитный слой би-

металла толщиной

1…6 мм выполняют из сталей 08Х13, 12Х18Н10Т,

Х17Н13М2Т (для особо агрессивных сред), монеля, никеля и др. ма-

рок высоколегированных сталей и сплавов.

Для изготовления труб конденсационно-холодильного оборудова

ния находит применение и биметалл: внутренняя часть труб изготовля

ется из стабилизированной алюминиевой латуни, а наружная часть —

из малоуглеродистой стали.

Продолжение таблицы 2.16

343

Применение таких труб дает возможность значительно сократить

потребление дефицитных медных сплавов.

Для устранения коррозии холодильников и теплообменников легких

дистиллятов под действием H

S, NH

, и СО

с успехом применяются

биметаллические трубы (алюминий – латунь). Алюминиевое покрытие

трубы играет роль протектора

В таблице 2.18 приведены сведения о двуслойных коррозионностой

ких листах.

Таблица

2.18 — Листы двухслойные коррозионностойкие

Общая толщина

листов, мм

Толщина

коррозионно-

стойкого слоя, мм

Общая толщина

листов, мм

Толщина

коррозионно-

стойкого слоя, мм

4; 4,5; 6; 7; 8; 9; 10;

11; 12; 13; 14; 15;

16; 17; 18; 19; 20; 21

0,7…1,1; 0,8...1,2;

1,0...1,8; 2,0...3,0;

2,5...3,1

22; 24; 25; 26; 28; 30;

32; 34; 36; 38; 40; 42;

45; 48; 50; 52; 55; 60

3,0...4,0; 3,5...5,0;

4,0...6,0

Примечание. В двухслойной стали, изготовленной электрошлаковой сваркой, про-

межуточный слой относится к основному. Длина и ширина двухслой

ных листов соответствуют ГОСТ 19903—74

Таблица 2.19 — Десятибалльная шкала коррозионной стойкости

Группа стабильности

Скорость коррозии

металла, мм/год

Балл

Совершенно стойкие 0,001 1

Весьма стойкие

0,001 до 0,005 2

0,005 >> 0,01 3

Стойкие

0,01 >> 0,05 4

0,05 >> 0,1

Пониженностойкие

0,1 >> 0,5 6

0,5 >> 1,0 7

Малостойкие

1,0 >> 5,0 8

5,0 >> 10,0

Нестойкие 10,0 10

2.8.2.2. Чугун

Чугун — это железоуглеродные сплавы на основе железа, содержа-

щие углерода более 2,14 % (до 4 %), примесей Mn, Si, S до 0,8 %, Р

−

до 2,5 %.

344

Чугуны, как материалы, обладающие хорошими литейными свой-

ствами, жаростойкостью, коррозионной стойкостью и антифрикци

онными качествами, находят широкое применение при изготовлении

технологических аппаратов, узлов и деталей. Однако данные материалы

обладают рядом недостатков: высокая хрупкость, сложность обработ

ки резанием, высокие коэффициенты линейного расширения, сильная

зависимость прочностных характеристик от температуры, трудность,

а в ряде случаев и невозможность сварки этих материалов.

Правила Госгортехнадзора регламентируют использование чугун

ного литья для работы при следующих параметрах: серый чугун при

температуре от –

15 до +250 °С и давлении до 1 МПа; щелочестойкий

чугун при температуре от –

15 до +300 °С и давлении до 1 МПа; ферро-

силид при температуре от 0 до +700 °С и давлении до

2,5 МПа.

Чугунные отливки (высокопрочный чугун) по показателям качества

успешно конкурируют со стальным литьем и даже с кованой сталью,

вытесняя их в областях благоприятного использования.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУГУНОВ

Чугуны могут быть классифицированы по многим признакам:

— по степени графитизации (рис. 2.224 ):

а) на

белый (не графитизированный ), в котором весь углерод на-

ходится в связанном состоянии в виде цементита (Fe

C) или

в карбидах других элементов (Cr, Mo, V, Ti и др.);

б) отбеленный или половинчатый (частично графитизированный);

в) графитизированный (серый – СЧ, высокопрочный – ВЧ и ков-

кий – КЧ), в котором большая часть или даже весь углерод на

ходится в свободном состоянии.

Рис. 2.224. Классификация чугуна по степени графитизации

Частично графитизированный отбеленный или

половинчатый

Графитизированный

Не графитизированный

Чугуны

345

— по эксплуатационным характеристикам:

а) износостойкие;

б) антифрикционные;

в) коррозионно-стойкие;

г) жаропрочные;

д) жаростойкие;

е) немагнитные.

— по прочности:

а) обыкновенной прочности (

< 200 МПа);

б) повышенной прочности (

= 200...380 МПа);

в) высокой прочности (

> 380 МПа).

— по твердости:

а) мягкие (HB < 149);

б) средние (HB 149...197);

в) повышенной твердости (HB 197...269);

г) твердые (HB > 269).

— по пластичности:

а) непластичные (

δ < 1 %);

б) малопластичные (

δ = 1...5 %);

в) пластичные (

δ = 5...10 %);

г) повышенной пластичности (

δ > 10 %).

— по структуре металлической матрицы:

а) ферритные;

б) перлитные;

в) аустенитные;

г) белые;

д) со смешанной структурой

— перлито-ферритные;

— половинчатые (перлит + цементит);

— аустенитно-мартенситные и др.

Графитизированный чугун подразделяется по форме графита на

чугун (рис. 2.225):

а) с пластинчатым графитом (СЧ);

б) с шаровидным или глобулярным графитом (ВЧ);

в) хлопьевидным или гнездообразным графитом (КЧ).

346

МАРКИРОВКА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЧУГУНОВ

Серые чугуны

В серых чугунах (рис. 2.226) большая часть или даже весь углерод

находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита, что

определяет серый цвет излома отливок. Эти графитовые включения

уменьшают рабочее сечение основной металлической массы и играют

роль надрезов, что создает концентрацию напряжений и уменьшает

по сравнению со сталями среднюю прочность чугуна. Но благодаря

смазывающему действию графита он обладает удовлетворительной из

носостойкостью и повышенным внутренним трением.

Серый чугун обозначается начальными буквами СЧ и значениями

временного сопротивления при растяжении σ

(кгс/мм

Например, СЧ15 означает: серый чугун с временным сопро

тивлением (пределом прочности) при растяжении

= 15 кгс/мм

(150

МПа). Ранее серый чугун обозначался следующим образом:

СЧ 12

−28; СЧ 15−32; СЧ 40−60, где цифры 12, 15, 40 — это предел проч-

ности (временное сопротивление), кгс/мм

, при изгибе.

Форма графита

Металлическая

основа

Пластинчатая

(СЧ)

Хлопьевидная

(гнездообразная)

(КЧ)

Шаровидная

(глобулярная)

(ВЧ)

Перлит

Перлит +

+ феррит

Феррит

Твердость, износоустойчивость

Обрабатываемость режущим инструментом

Прочность, пластичность

Рис. 2.225. Влияние металлической основы и формы включения графита на свойство чугунов

347

Серые чугуны используют преимущественно для деталей относи-

тельно сложной конфигурации, требующих литой заготовки. Из него

изготавливают: стойки опор, крышки, колпачки и тарелки ректифика

ционных колонн, гарнитуру печей (шиберы, заслонки, задвижки, двер

цы), элементы погружных конденсаторов, корпусы, втулки и поршни

паровых насосов, корпусы трубопроводной арматуры, литье для ком

прессоров и насосов и т. д.

Из серого чугуна допускается изготавливать детали аппаратов, ра

ботающих под давлением до 1 МПа при температуре от –15 до +250

°С.

Серый чугун не применяют для изготовления деталей, подверженных

значительным динамическим нагрузкам из-за низкой ударной вязкости.

В таблице

2.20 приведены основные свойства серого литейного чу-

гуна и его применение.

Таблица

2.20 — Основные свойства серого литейного чугуна

и его применение

Марка

МПа

Твердость по

Бринеллю, НВ

Примечание

Чугун с пластинчатым графитом

СЧ10 275 139…274

Малоответственные отливки с толщиной стенок

до 15 мм (корпуса, крышки, кожухи и др.)

СЧ15 314 160…224

Малоответственные отливки с толщиной стенок

10…30 мм (трубы, корпуса клапанов, вентили

при давлении до 20 МПа и др.)

Рис. 2.226. Структура серых чугунов с ферритно-перлитной (а)

и перлитной (б) металлической основой ×200

348

Марка

МПа

Твердость по

Бринеллю, НВ

Примечание

Чугун с пластинчатым графитом

СЧ18 354 167…224

Ответственные отливки с толщиной стенок

10…20 мм (шкивы, зубчатые колеса, станины,

суппорты и др.)

СЧ20 397 167…236

Ответственные отливки с толщиной стенок до

30 мм (блоки цилиндров, поршни, тормозные

барабаны, каретки и др.)

СЧ25 450 176…245

Ответственные отливки с толщиной стенок до

40 мм (кокильные формы, поршневые кольца

и др.)

СЧ30 490 177…250

Ответственные отливки с толщиной стенок до

60 мм (поршни, гильзы дизелей, рамы, штампы

и др.)

СЧ35 540 193…264

Ответственные высоконагруженные отливки

с толщиной стенок до 100 мм (малые коленча-

тые валы, детали паровых двигателей и др.)

Высокопрочный чугун

Высокопрочные (модифицированные) чугуны (рис. 2.227) (с ша

ровидным графитом). Их получают обработкой расплавленного чугу

на магнием или другими модифицирующими присадками. Присадки

в значительной степени улучшают структуру чугуна, размельчая

и распределяя графит равномерно по объему отливки, придавая гра

фиту шаровидную форму и тем самым сильно уменьшая внутреннюю

концентрацию напряжений и повышая механические свойства чугуна.

Это позволяет применить его вместо сталей для деталей, работающих

в условиях значительных переменных напряжений (коленчатые валы).

Стоимость изготовления литых валов во много раз меньше, чем штам

пованных.

В нефтепереработке из высокопрочного чугуна изготавливают узлы

и детали с повышенными механическими свойствами: колеса центро

бежных насосов, цилиндры поршневых насосов, литье для компрессо

ров, корпусы насосов и т

. д.

ВЧ имеет хорошие литейные свойства – высокую жидкотекучесть,

незначительную склонность к образованию горячих трещин, вместе

с тем его склонность к образованию усадочных раковин и литейных

напряжений выше, чем у серого чугуна. Кроме того, ВЧ имеет удовлет

ворительную коррозионную стойкость (не ниже, чем СЧ), жаростой

Продолжение таблицы 2.20

349

кость, хладостойкость, антифрикционные свойства, обрабатываемость

резанием и может подвергаться сварке и автогенной резке.

Высокопрочный чугун обозначают: ВЧ35, ВЧ40, …, ВЧ100, где 35, 40,

100 — (временное сопротивление) предел прочности при растяжении

(кгс/мм

). Ранее высокопрочный чугун обозначался ВЧ 42−12, где

42 — предел прочности при растяжении, 12 — относительное удлине-

ние, δ в %.

Ковкий чугун

Ковкий чугун (рис. 2.228) получают отжигом белого чугуна, его при

меняют для деталей, требующих по своей форме литой заготовки, не

допускающих хотя бы случайную ударную нагрузку.

При термообработке белого чугуна изменяется его структура (фер

ритная с хлопьевидным графитом), благодаря этому получаемый ков

кий чугун обладает хорошими литейными свойствами, высокой проч

ностью, высоким модулем упругости.

Рис. 2.227. Высокопрочный чугун на ферритной (а) и ферритно-перлитной (б) основе × 200

Рис. 2.228. Ковкий чугун на ферритной (в) и перлитной (г) основе × 200

350

В таблице 2.21 приведены механические свойства ковкого чугуна

и его применение

Ковкий чугун обозначают: КЧ

30−6, КЧ 33−8, КЧ 60−3, где цифры

30, 33, 60 обозначают временное сопротивление

, равное соответствен-

но 300, 330 и 600 МПа, а цифры 6, 8 и 3 — относительное удлинение

в процентах.

Таблица

2.21 — Механические свойства ковкого чугуна

и его применение

Марка

Твердость

по Бринеллю, ИВ

Примечание

КЧ30-6

КЧ33-8

КЧ35-10

КЧ37-12

КЧ45-7

КЧ50-5

КЧ55-4

КЧ60-3

КЧ65-3

КЧ70-2

КЧ80-1.5

160

203

226

236

264

280

314

В основном для небольших отливок, работающих

в условиях динамических нагрузок (детали в авто-

мобильной, тракторной и сельскохозяйственной

промышленности). Ограниченное применение

обусловлено сложностью изготовления отливок,

длительностью термической обработки, ограни-

ченными допускаемыми размерами сечений (не

более 30…40 мм)

Специальные чугуны

Широкое применение находят чугуны, обладающие повышенной

прочностью (высокопрочные чугуны), жаро- и коррозионно-стойкие,

антифрикционные, ковкие чугуны и некоторые специальные марки

чугуна.

Жаростойкие, жаропрочные, коррозионно-стойкие, высококремнис-

тые и высокохромистые — это чугуны, легированные хромом, медью,

никелем, молибденом и другими элементами.

Жаростойкие чугуны предназначены для работы при высоких тем

пературах. Обладают достаточной жаростойкостью, т

. е. способностью

оказывать сопротивление окалинообразованию (не более

0,5 г/(м

⋅ч))

и росту отливки (не более 0,2 %) при температуре эксплуатации.

Жаростойкие чугуны обозначают ЖЧХ, ЖЧХ16, ЖЧС5, ЖЧО30.

ЖЧХ отличается повышенной коррозионной стойкостью в газовой

воздушной и щелочной средах, в условиях трения и износа. Жаростоек

в воздушной среде до 500 °С.

Жаростойкие чугуны, содержащие до 32 % Сr и 1...2 % Si, применяются

в котельно-топочном оборудовании. Чугуны марки ЖЧХ 0,8 , ЖЧХ 1,5 ,

ЖЧ6 5,5 (ГОСТ 7769—82) используют при изготовлении узлов и дета-

лей, работающих при температурах соответственно +550, 600

и 800 °С,