Беляев В.М., Миронов В.М. Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли. Часть 1: Тонкостенные сосуды и аппараты химических производств

Подождите немного. Документ загружается.

141

Таблица X

Средние температурные коэффициенты линейного расширения α

цветных металлов и сплавов при 20 °С

Марка

материала

α·10

-1

Марка

материала

α·10

-1

Марка

материала

α·10

-1

Марка

материала

α·10

-1

Алюминие-

вые сплавы:

Бронзы:

Латуни:

Сплавы маг-

ния и никеля:

Д1, Д16, Д18 12,9 БрОФ4-0,25 17,6 Л62 20 МА1-МАЗ 26

Авиаль АВ 23,5 БрОФ6,5-04 17,1 Л68, Л70 19 МЛ2-МЛ6 26,4

Магналий

АМГ5

23,9 БрОФ7-0,2 17,1 Л80 18,8 ТБ 15,3

АЛ1 22,3 БрОФЮ-1 17,0 Л85 18,7 ТП 12,0

АЛ2, АЛ4,

АЛ6, АЛ13

20,0 БрОЦ4-3 18,0 Л90, Л96 17 Константин 14,4

АЛЗ, АЛ12 22,0 БрОЦ8-4 16,6 ЛА85-0,5 18,6 Алюмель 13,7

АЛ5 21,0 БрОЦЮ-2 18,3 ЛАН59-3-2 19 Хромель 12,8

АЛ7 22,7 БрОЦС6-6-3 17,1 ЛК80-3 17 Копель 14

АЛ8 24,5 БрОС1-22 18,4 ЛКС80-3-3 17

АЛ9 21,5 БрОС5-25 17,6 ЛС59-1 19

АЛ10 20,5 БрОС7-17 17,3 ЛС64-2 18

А, АМц 24,0 БрОС8-12 17,1 ЛС74-3 17,5

АМц 23,4 БрАЖНЮ-4-4 17,1 ЛЖМц52-4-1 22,7

АМц5 23,9 БрАЖН11-6-6 14,9 ЛО62-1 19,3

АК-4, АК-8 22,0 БрАМц9-2 17,0 ЛО70-1 19,7

Л 090-1 18,4

АЛЮМИНИЙ И СПЛАВЫ НА ЕГО ОСНОВЕ

Алюминиевые сплавы в соответствии с основными компонентами (ос-

новой) получили следующие названия: силумины (алюминий—кремний), ду-

ралюмины (алюминий—медь—марганец), магналии (алюминий—марганец).

В зависимости от назначения они подразделяются на литейные и деформи-

руемые (до 80% от всех сплавов).

Сплавы алюминиевые литейные (ГОСТ 2685—75) применяют для фа-

сонных отливок. Они выпускаются 37 марок,

которые подразделяются на

пять групп, в зависимости от основы.

Сплавы алюминиевые деформируемые по ГОСТ 4784—74 предназначе-

ны для изготовления листов, лент, полос, плит, профилей, панелей, прутков,

труб, проволоки, штамповок и поковок методом горячей или холодной де-

формации. Они выпускаются следующих марок: АД0, АД1, АД, ММ, АМц,

АМцС, Д12, AMгl, АМг2, АМгЗ, АМг

4, АМг5, АМгб, АД31, АД33, АД35,

АВ, Д1, Д16, Д18, В65, АК4, АК4-1, АК6, АК8, В95, 1915, 11925.

142

Таблица XI

Допускаемое напряжение ([σ], МПа) для алюминиевых сплавов

Расчет-

ная тем-

пература

стенки

t, °С

Марка алюминиевого сплава Расчет-

ная тем-

пература

стенки

t, °С

Марка алюминиевого сплава

А85М

А8М

АДООМ

АДОМ

АД1М

АМцСМ

АМг2М

АМг3М

АМг5М

АМг6М

А85М

А8М

АДООМ

АДОМ

1М

АМцСМ

АМг2М

АМг3М

АМг5М

АМг6М

20 17 17,0 34,0 48,5 74,0 90 14 14,5 28,5 45,6 67,0

30 17 16,7 33,4 48,5 73,9 100 13 14,0 27,0 44,0 64,0

40 16 16,2 32,7 48,5 73,6 110 13 13,5 25,3 42,1 60,4

50 16 16,0 32,0 48,5 73,0 120 13 12,9 23,3 39,8 56,2

60 15 15,6 31,3 48,1 72,1 130 12 12,3 21,1 37,2 51,4

70 15 15,3 30,5 47,6 70,9 140 11 11,7 18,7 34,3 46,0

80 14 14,9 29,7 46,8 69,4 150 11 11,0 16,0 31,0 40,0

* Для толщин не более 30 мм.

Таблица XII

Модуль продольной упругости (Е 10

-5

, МПа) алюминия и его сплавов

Температура

t, °С

А85М; А8М; АДООМ;

АДОМ; АД1М

АМг2М; АМгЗМ;

АМг5М; АМгбМ

АМ и СМ

20 0,720 0,730 0,740

30 0,717 0,727 0,737

40 0,713 0,723 0,733

50 0,710 0,720 0,730

60 0,707 0,717 0,728

70 0,703 0,715 0,726

80 0,700 0,713 0,725

90 0,694 0,710 0,723

100 0,690 0,704 0,720

110 0,686 0,700 0,717

120 0,682 0,696 0,713

130 0,678 0,692 0,709

140 0,674 0,688 0,705

150 0,670 0,684 0,700

Применение алюминия и его сплавов всегда рационально там, где они мо-

гут заменить нержавеющие стали, латунь и другие, более дорогие цветные ме-

таллы.

Для изготовления нефтехимической аппаратуры чаще всего применяют

технически чистый алюминий марок АД0 и АД1 (ГОСТ 4784—74), с содержа-

нием не менее 99,3% алюминия.

Наряду с технически чистым алюминием для изготовления

сварных сосу-

дов применяют сплавы алюминия, хорошо деформируемые и не упрочняемые

термической обработкой. Обладая более высокими механическими свойствами,

чем технически чистый алюминий, сплавы сохраняют высокую коррозионную

143

стойкость в различных средах. Наибольшее применение нашли сплав алюминия

с марганцем (АМц) и с магнием (АМг2, АМг3, АМг5 и АМг6). Из сплава АМц

изготовляют листы, трубы, прутки и плиты.

Лучшими (по сравнению с алюминиевомарганцевыми сплавами) механи-

ческими свойствами обладают алюминиевомагниевые сплавы.

Таблица XIII

Предел текучести и предел прочности алюминия и его сплавов (MПа)

Температура

, °С

Механические свойства алюминия (листовой прокат не более 60 мм) марки

А85М*;

А8М*

АД00М;

АД0М;

АД1М

АМцСМ

АМг2М;

АМгЗМ

АМг5М АМгбМ

20 24 60 30 60 50 120 70 170 110 260 130 280

30 24 58 29,7 58,7 49,1 118 70 170 107,8 258,5 130 280

40 23 56 29,4 57,5 48,3 116,1 70 170 105,5 257,5 130 280

50 23 55 29,2 56,3 47,4 115 70 170 103,2 257 130 280

60 23 53 29 55,2 46,5 113,5 70 170 100,8 256,9 130 280

70 22 52 28 54,1 45,6 112 70 170 98,3 256 130 280

80 22 50 27,5 53 44,6 110 70 170 95,7 255 130 280

90 22 49 27 51,6 43,8 107,7 70 170 93,7 253 130 280

100 22 47 26,7 50 43 105 70 170 92 252 130 280

110 21 45 26,2 48,2 42,3 101,8 68,4 168,1 90,5 246,6 130 272,3

120 21 44 26 46,2 41,6 98,3 66,4 165.5 89,3 239,6 130 262,1

130 21 42 25,7 44 41 94,3 63,8 162,3 88,3 231,2 130 249,3

140 20 40 25,2 41,6 40,5 89,8 60,6 158,5 87,5 221,4 130 233,9

150 20 39 25 39 40 85 57 154 87 210 130 216

*Для А85Ми А8Ммеханические свойства приведены для толщин не более 30мм.

Таблица XIV

Механические свойства проката из алюминиево-магниевых сплавов

Марка

сплава

Стандарт, ТУ Вид и состояние проката

Толщина,

мм

МПа

т,

МПа

, %

АМг2

— Листы отожженные 2—10 470 — 18

ГОСТ 18475-78 Трубы отожженные Любая 160 — —

АМгЗ ГОСТ 17232-79

Листы отожженные 4,6—10 190 80 15

Плиты горячекатаные

12—25 190 70 12

26—80 170 60 11

АМг5 ГОСТ 17232-79

Листы отожженные 0,5—10 280 130 15

Плиты горячекатаные

12-25 270 120 13

26—80 260 110 12

АМг6

— Листы отожженные 5—10,5 320 160 15

ГОСТ 17232-79 Плиты горячекатаные

12—25 310 150 11

26—50 300 140 6

51—80 280 130 4

144

МЕДЬ И СПЛАВЫ НА ЕЕ ОСНОВЕ

Медь — пластичный металл розовато-красного цвета; плотность при

20°С—8,94 г/см

, температура плавления 1083°С, отжига 500—700°С. Меха-

нические свойства сильно меняются в зависимости от обработки: σ

, = 220 -

450 МПа; δ = 4 - 60%; НВ = 350 - 1300 МПа.

Таблица XV

Нормативное допускаемое напряжение ([σ], МПа) для меди и ее сплавов

Расчетная

температу-

ра стенки t,

°С

Марка меди и сплава при толщине стенки от 3 до 10 мм

М2 М3 МЗр ЛО62-1 Л63; ЛС59-1 ЛЖМц 59-1-1

20 51,5 53,8 54,3 108 70,0 136,0

30 50,8 52,0 53,3 108 69,5 135,5

40 50,1 50,4 52,2 107 69,0 133,7

50 49,3 49,0 51,2 106 68,3 132,0

60 48,7 47,8 50,2 105 67,5 130,2

70 47,9 46,8 49,2 104 66,8 128,5

80 47,3 45,9 48,3 103 66,1 126,9

90 46,6 45,2 47,3 102 65,4 125,5

100 45,9 44,5 46,4 100,5 64,7 124,0

110 45,3 44,0 45,5 99,7 63,9 122,5

120 44,7 43,5 44,6 98,7 63,2 121,9

130 44,0 43,0 43,7 97,5 62,4 121,0

140 43,4 42,5 42,9 96,5 61,5 120,6

150 42,8 42,1 42,1 95,5 60,0 119,7

160 42,2 41,6 41,3 94,4 58,0 118,8

170 41,6 41,1 40,4 93,4 56,0 117,0

180 41,0 40,5 39,7 93,3 54,0 114,4

190 40,4 39,8 38,9 92,5 52,0 111,0

200 39,8 39,0 38,1 90,0 50,0 105,8

210 — 38,0 36,9 80,0 46,0 96,6

220 — 36,9 35,8 70,0 42,0 85,2

230 — 35,7 34,7 60,0 38,0 69,0

240 — 34,2 33,6 50,0 34,0 51,0

250 — 32,5 32,5 40,0 30,0 30,0

Латуни — сплавы меди с цинком. При введении третьего, четвертого и

более компонентов латуни называют сложными, или специальными. К ним

относятся алюминиевая латунь, железомарганцевая латунь, марганцевооло-

вянносвинцовая латунь и т. д. По сравнению с медью латуни обладают боль-

шей прочностью, лучшей коррозионной стойкостью, более высокой упруго-

стью и лучшей обрабатываемостью (литьем,

давлением и резанием). По тех-

145

нологическому признаку латуни подразделяют на литейные и обрабатывае-

мые давлением.

В марках латуней буква Л означает латунь, А — алюминиевая, Ж —

железная, Мц — марганцовистая, К — кремнистая, С — свинцовистая, О —

оловянистая; первая цифра — среднее содержание меди; вторые и последние

цифры — содержание компонентов в той последовательности, в какой они

приведены в буквенной части

условного обозначения марки.

Литейные латуни (ГОСТ 11020—77) поставляются в виде чушек и

предназначаются для изготовления фасонных отливок (ГОСТ 17711—80).

Таблица XVI

Коэффициент прочности φ сварных и паяных соединений

меди и ее сплавов

Марка

материала

Способ сварки и пай-

ки

Марка присадочной

проволоки и припоя

Коэффициент

Примечание

М3р

Ручная сварка непла-

вящимся электродом

в среде аргона

БрКМцЗ-1;

МНЖКТ5-1-0.2-

0.2

0,90

Толщина не

более 10 мм

Полуавтоматическая

сварка открытой ду-

гой

МРЗКМцТ0,3-

0,3- 1-0,3

0,90

Толщина

от 3 до 6 мм

Полуавтоматическая

сварка в среде аргона

и азота

МНЖКТ5-1-0,2-

0,2

0,90

Автоматическая свар-

ка неплавящимся

электродом в среде

аргона

БрКМцЗ-1;

МНЖКТ5-1-0,2-

0,2

0,92

Автоматическая свар-

ка неплавящимся

электродом в среде

азота

МНЖКТ5-1-0,2-

0,2

0,93

ЛО62-1

Ручная сварка непла-

вящимся электродом

в среде аргона

БрОЦ4-3; 0,83

Толщина

от 3 до 6 мм

МНЖКТ5-1-0,2-

0,2;

0,83

БрКМцЗ-1 0,90

Л 63

БрКМцЗ-1;

МНЖКТ5-1-0,2-

0,2;

БрОЦ4-3

0,93

Толщина

3 мм

М2, М3,

М3р

Пайка пламенем газо-

вой горелки

ЛОК62-0.5;

ЛОК59-1-0.3

0,85 -

146

Латуни, обрабатываемые давлением. Согласно ГОСТ 15527— 70 по

химическому составу нормировано восемь марок простых латуней: Л96, Л90

(томпак); Л85, Л80 (полутомпак); Л70, Л68, Л63 и Л60 (латунь) и 23 марки

сложных: алюминиевая ЛА77-2; алюминиево-железная ЛАЖ60-1-1; алюми-

ниево-никелевая ЛАН59-3-2; алюминиево-мышьяковая ЛАМш77-2-0,05;

алюминиево-никеле-кремнисто-марганцевая ЛАНКМц 75-2,2,5-0,5-0,5; желе-

зомарганцевая ЛЖМц 59-1-1; железосвинцовая

ЛЖС 58-1-1; никелевая ЛН

65-5; марганцовая ЛМц 58-2; марганцово-алюминиевая ЛМцА57-1-1; томпак

оловянный ЛО90-1; оловянные ЛО70-1, ЛО62-1; ЛО60-1; свинцовые ЛС63-3,

ЛС74-3; ЛС64-3; ЛС60-1; ЛС59-1В; кремнистая ЛК.80-3; мышьяковистая

ЛМш 68-0,05.

Поставляют латуни в виде проволоки, полос, листов, лент, труб и дру-

гих горяче- и холоднопрокатных, тянутых и прессованных изделий, в мягком

(отожженном), полутвердом (степень

обжатия 10—30%), твердом (30—50%)

и особо твердом (более 60%) состояниях.

Бронзы — сплавы меди (кроме латуней и медно-никелевых сплавов) с

оловом (оловянные бронзы) и сплавы меди с алюминием, бериллием, крем-

нием, марганцем и другими компонентами, которые являются главными и в

соответствии с которыми бронзы получают название. Как и латуни, бронзы

подразделяются на литейные и деформируемые. Обозначение бронз начина-

ется с букв

Бр.

Таблица XVII

Модуль продольной упругости (Е 10

-5

, МПа) меди и ее сплавов

Темпера-

тура t, °С

Марка

МЗ; М2 МЗр ЛС59-1 ЛО62-1 Л63 ЛЖМц59-1-1

20 1,235 1,268 1,055 1,122 1,088 1,056

40 1,228 1,261 1,043 1,115 1,080 1,049

60 1,221 1,254 1,035 1,108 1,074 1,042

80 1,213 1,247 1,028 1,100 1,066 1,034

100 1,206 1,240 1,021 1,093 1,059 1,027

110 1,203 1,237 1,017 1,089 1,059 1,024

120 1,199 1,233 1,014 1,085 1,052 1,020

130 1,195 1,229 1,011 1,082 1,048 1,016

140 1,192 1,226 1,007 1,078 1,045 1,013

150 1,188 1,223 1,003 1,075 1,041 1,009

160 1,185 1,219 0,999 1,072 1,038 1,005

170 1,181 1,214 0,996 1,068 1,036 1,001

180 1,177 1,211 0,992 1,064 1,031 0,998

190 1,174 1,208 0,988 1,061 1,027 0,994

200 1,170 1,205 0,985 1,058 1,024 0,991

210 1,167 1,201 0,981 1,054 1,020 0.988

220 1,163 1,197 0,978 1,050 1,016 0,985

230 1,159 1,193 0,974 1,047 1,011 0,981

240 1,156 1,189 0,971 1,043 1,008 0,977

147

250 1,152 1,185 0,967 1,039 1,005 0,973

148

Таблица XVIII

Механические свойства меди и ее сплавов

Темпера-

тура t, °С

Механические свойства меди (листовой прокат от 3 до 10 мм) марки

М2 М3 М3

, MПа σ

, MПа

20 77,3 217,4 80,7 218 81,5 218,6

30 76,2 214,1 78,6 214,8 79,9 215,5

40 75,1 210,9 76,7 211,7 78,4 212,4

50 74 207,7 74,9 208,6 76,8 209,3

60 73 204,6 73,3 205,5 75,3 206,3

70 71,9 201,5 71,8 202,5 73,9 203,4

80 70,9 198,4 70,5 199,5 72,4 200,5

90 69,9 195,4 69,2 196,6 71 197,6

100 68,9 192,5 68,1 193,7 69,6 194,8

110 67,9 189,6 67 190,9 68,3 192

120 67 186,7 66 188,1 66,9 189,2

130 66 183,9 65 185,3 65,6 186,5

140 65,1 181,1 64,1 182,6 64,4 183,9

150 64,2 178,4 63,2 179,9 63,1 181,2

160 63,3 175,7 62,3 177,3 61,9 178,6

170 61,9 173,1 61,4 174,7 60,7 176,1

180 60,2 170,5 60,4 172,1 59,5 173,6

190 58,5 167,9 59,4 169,6 58,3 171,1

200 57 165,4 58,4 167,1 57,2 168,6

210 55,6 162,9 57,3 164,7 56,1 166,2

220 54,4 160,4 56,1 162,2 55 163,8

230 53,4 158,0 54,8 159,9 53,9 161,5

240 52,7 155,6 53,4 157,5 52,9 159,2

250 52,3 153,3 51,8 155,2 51,8 165,9

Бронзы оловянные, обрабатываемые давлением (деформируемые), со-

гласно ГОСТ 5017—74, подразделяют на следующие группы.

Оловянно-фосфористые бронзы: БрОФ 8,0-0,3 — для проволочных се-

ток целлюлозно-бумажной промышленности; БрОФ 6,5-0,4 — то же, а также

для пружин, лент, полос и деталей; БрОФ 6,5-0,15 — для лент, полос, прут-

ков, подшипниковых деталей, биметаллических изделий; БрОФ 7-02—для

прутков; БрОФ 4-0,25 — для трубок

контрольно-измерительных и других

приборов.

Оловянно-цинковые бронзы БрОЦ 4-3 — для лент, полос, прутков,

применяемых в электротехнике, машиностроении, для пружинной проволоки

в химической промышленности.

Оловянно-цинково-свинцовые бронзы: БрОЦС 4-4-2,5 и БрОЦС 4-4-4—

для лент и полос, применяемых для прокладок во втулках и подшипниках.

149

Таблица XIX

Механические свойства латуни

Темпе-

ратура

t, °С

Механические свойства латуни (листовой прокат от 3 до 10 мм)

марки

Л63; ЛС59-1 ЛО62-1 ЛЖМц59-1-1

, MПа σ

, MПа

20 105 340,4 163 408,9 204 503,5

30 103,8 339,2 162,7 405,7 202,3 496,7

40 102,6 338 161 402,5 201,4 489

50 101,4 336.9 159,3 399,4 201 481,3

60 100,2 335,7 157,6 396,3 201 473,8

70 98,8 333,8 155,9 393,2 201 466,4

80 97,6 331,5 154,3 390,2 201 459,2

90 96,4 329,2 152,7 387,2 201 452

100 95,2 326,5 151 384,2 201 445

110 94 324,2 149,5 381,2 201 438

120 93 322 147,9 378,2 201 431,1

130 92 319,7 146,3 375,3 201 424,4

140 91 317,8 144,8 372,4 201 421

150 90 316 143,2 369,5 201 419

160 89,2 314,2 141,7 366,6 201 411

170 88,5 312,7 140,2 363,8 201 401,5

180 87,7 311 138,8 360,9 201 398,5

190 87 308,5 137,3 358,1 201 386, 1

200 86,5 307 135,8 355,4 201 370,3

210 85,9 301 134,4 352,6 201 369

220 85,2 294 133 349,9 201 366

230 84,5 286,5 131,6 347,1 201 362,6

240 83,8 279 130,2 344,4 201 359,5

250 83,2 272 128,8 j 341,8 201 355

Таблица XX

Механические свойства латунных листов и плит

Марка Стандарт, ТУ

Толщи-

на, мм

МПа

0,2,

МПа

Л63 ГОСТ 15527-70, МПТУ 4420-54 10—150 300 —

ЛС59-1 ГОСТ 15527-70, МПТУ 4420-54 10—150 300 —

ЛО62-1 ГОСТ 15527-70, МПТУ 4420-54 10—150 300 —

ЛЖМц 59-1-1 ГОСТ 15527-70, МПТУ 4420-54 10—150 300 —

150

Таблица XXI

Свойства литейных латуней

Марка

ρ,

г/см

λ,

Вт/(м К)

α·10

1/К

Темп.

плавл.

t, °С

Лин.

усад-

ка, %

Вид

литья*

Механические свойства

МПа

δ, % НВ, МПа

не менее

ЛК80-ЗЛ 8,3 84 17,0 900 1,7 К, З 300 15 1100

ЛКС80-3-3 8,6 84 17,0 900 1,7

К 300 15 1000

З 250 7 900

ЛАЖц66-6-3-2 8,5 50 19,8 900 1,8

К 650 7 1600

З 600 7 1600

Ц 700 7 —

ЛА67-2,5 8,5 113 — 995 1,25

К 400 15 900

З 300 12 800

ЛАЖ60-1-1Л 8,5 113 21,6 904 1,7

К 420 18 900

З 380 20 800

ЛМцС58-2-2 8,5 46 — 885 2,0

К 350 8 800

З 250 10 700

ЛМцНЖА60-2-

1-1-1

8,4 — — 916 1,7

К 400 18 850

З 350 20 1000

ЛС59-1ЛД 8,5 — — — — Д 200 6 700

ЛС59-1Л 8,5 109 20,1 885 2,2 Ц 200 20 300

ЛМц 58-2Л 8,5 — — — — К, З, Ц 350 20 1000

ЛМцЖ 55-3-1 8,5 100 22,0 870 1,6

К 500 10 1000

З 450 18 900

Д 400 10 900

Л ВОС 8,5 100 — 920 1,8 З 150 8 600

* Буквы означают литье: К — в кокиль; З — в песчаные формы («в землю»);

Ц — центробежное, Д — под давлением.

ТИТАН И СПЛАВЫ НА ЕГО ОСНОВЕ

Титан характеризуется небольшой плотностью, высокой прочностью и

коррозионной устойчивостью ко многим агрессивным средам, в частности, к

морской воде, поэтому титан и сплавы на его основе широко используют в

качестве конструкционного материала.

Титан и титановые сплавы, обрабатываемые давлением, выпускают по

ГОСТ 19807—74. Чистый титан выпускают двух марок: ВТ1-00 и ВТ1-0. Ти-

тановые сплавы

выпускают 114 марок.

Листы изготавливают из титана ВТ1-00 и ВТ1-0 и титановых сплавов

ОТ4-0, ОТ4-11, ОТ4, ВТ5, ВТ6С, ВТ14 и ВТ20 с химическим составом по

ГОСТ 19807—74. Листы выпускают толщиной 0,3—0,8 мм (через 0,1 мм);

1,0; 11,2; 1,5; 1,8; 2,0; 2,2; 2,5—10,5 мм (через 0,5 мм), шириной 400—

1200 мм, длиной 1500—5000 мм.