Главная » 2018 » Январь » 6 » Металлы и сплавы для изготовления и ремонта котлов.
16:11
Металлы и сплавы для изготовления и ремонта котлов.
Металлы и сплавы Главными конструкционными материалами, используемыми в котельной технике, являются металлы благодаря таким их свойствам, как прочность, жаростойкость и жаропрочность, коррозионная стойкость, а также свойствам коваться, вытягиваться в нить и провод, свариваться, хорошо проводить теплоту и электрический ток. Чистые металлы в технике почти не используются. Большая часть металлов используется в виде сплавов, в основном сплавов железа с углеродом и другими химическими элементами. Для теплоэнергетики важны такие свойства сплавов, как жаростойкость (при взаимодействии с воздухом или другой газовой окислительной средой — жароупорность или окалиностойкость, т.е. свойство противостоять при высоких температурах химическому воздействию, например, окислению) и жаропрочность (способность выдерживать механические нагрузки при высоких температурах без разрушения). Сплавы на основе железа образуют группу черных металлов, из которых наиболее распространенными являются сталь и чугун. Сталь — это сплав железа с углеродом при содержании последнего менее 2 %. По химическому составу различают два класса сталей — углеродистые (нелегированные) и легированные. По назначению выделяют группы сталей: топочная, котельная, рельсовая, конструкционная, инструментальная и др. Стали классифицируют: по качеству (обыкновенного качества, качественные и высококачественные) в зависимости от вредных примесей; по характеру раскисления (сп. — спокойные, кп. — кипящие, пс. — полуспокойные); по способу производства (в начале марки К — конвертерная, М — мартеновская, Э — электросталь и др.) и т.д. Например, обозначение марок углеродистых сталей обыкновенного качества мартеновского производства — МСтІ, МСт2 и т.д. Качественные углеродистые конструкционные стали обозначаются цифрами — стали 05, 08, Ю, 15, 20 и т.д. до 85, что соответствует среднему содержанию углерода в сотых долях процента. Качественные углеродистые котельные стали имеют аналогичные обозначения и отличаются добавлением буквы К после цифр (например, стали 10К, 15К, 20К и т.д.). В сталях марок 15К, 20К, 25К, 10 и 20, применяемых для изготовления барабанов котлов, труб поверхностей нагрева и трубопроводов для воды и пара при давлении до 6 МПа и температуре металла труб менее 500 °С, в зависимости от назначения может содержаться 0,08...0,16% С, 0,35...0,8% Мп, 0,15...0,37% Si, не более 0,09% S и Р (в сумме). Марки легированных сталей обозначаются буквами, соответствующими легирующим элементам, содержание которых в стали более 1 % указывается цифрами, стоящими после букв. В роли легирующих элементов используют, например, молибден (М), никель (Н), ванадий (Ф), вольфрам (В), алюминий (Ю), марганец (Г), ниобий (Б), бор (Р), хром (X), титан (Т), кремний (С) и др. Например, в числе низколегированных сталей — молибденовые и хромомолибденовые стали (в последних содержится 0,5 % Мо и 1 % Сг). Повышение жаропрочности стали достигается увеличением содержания хрома. Например, хромомолибденокремнистые стали могут быть использованы до рабочей температуры 580 °С. Для деталей, работающих под нагрузкой при температуре 800... 1 000°С, применяются хромоникелевые аустенитные стали. Легированные стали применяются для изготовления барабанов, труб поверхностей нагрева и паропроводов котлов высокого давления при температурах металла 475...570°С (марки 16М, 12МХ, 12МХФ, 15ХМ, 12X1МФ). Из легированных аустенитных сталей изготовляются трубы последних ступеней и коллекторов пароперегревателей, работающие в наиболее тяжелых условиях. Сплавы железа, содержащие 2...6% С (обычно 3...4%), называются чугунами. Кроме углерода в чугуне содержится некоторое количество кремния, марганца, серы, фосфора и др. В зависимости от структуры чугун бывает серый, белый и половинчатый. В сером чугуне почти весь углерод находится в структурно-свободном состоянии в виде пластинчатого графита (чугун имеет излом серого цвета). В белом чугуне углерод химически связан в цементите Fe3C (излом чугуна матово-белого цвета). В половинчатом чугуне углерод находится частично в свободном состоянии в виде графита, а частично в виде цементита. При отжиге белого чугуна из цементита образуется хлопьевидный графит, благодаря которому чугун приобретает свойства высоких прочности и пластичности. Такой чугун называют ковким. В зависимости от физико-химических и специальных свойств чугун бывает жаростойким (жароупорным), высокопрочным, жаропрочным и др. Для котельного литья используют чугуны, содержащие 2... 2,5% Si, 0,6... 1,0% Мп, 0,2% Р, 0,06% S. Жаростойкие чугуны содержат 1,6...2,4% С, 5... 10% Si, 0,5...0,7% Р, до 0,1 % S. Они используются для изготовления деталей, работающих при температурах до 850...930°С. Из чугуна изготовляют лазы, люки, клапаны, гляделки, водяные экономайзеры, воздушные подогреватели, запорную и регулирующую арматуру и т.д. Цветные металлы используются для изготовления деталей арматуры и в системах автоматики. Наибольшее распространение из цветных металлов получили: • алюминий — электрические провода, детали автоматики; • медь — электрические провода, импульсные линии датчиков автоматики; • бронза (сплав меди с оловом, алюминием, свинцом, кремнием, бериллием) — детали арматуры; • латунь (сплав меди с цинком с добавками алюминия, марганца, олова, свинца и т.д.) — детали арматуры, импульсные линии датчиков и т.д.
