Углеродистые конструкционные стали

Иногда допускается применение материалов для работы при повышенных параметрах, а также новых материалов на основании совместного решения проектной организации, соответствующей материаловедческой организации, завода-изготовителя конструкции (монтажной или ремонтной организации), согласованного с Госнадзорохрантруда Украины.

Для не свариваемых конструкций

 

В этих случаях должны быть представлены данные о физических, коррозионных и технологических свойствах металла (включая свариваемость и режимы термообработки), о механических свойствах при температуре 20⁰С и рабочих температурах (временное сопротивление разрыву — предел прочности при разрыве, предел текучести, относительное удлинение, относительное сужение, характеристики ползучести, длительной прочности, длительной пластичности, сопротивления циклическому и хрупкому разрушению). Для стали аустенитного класса должны быть, кроме того, представлены данные по стойкости к межкристаллитной коррозии.

Качество и свойства материалов и полуфабрикатов должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов и технических условий и быть подтверждены сертификатами заводов-поставщиков. В сертификате должен быть указан также режим термообработки, которой был подвергнут полуфабрикат на заводе-поставщике. Завод-изготовитель арматуры должен осуществлять входной контроль качества материалов и полуфабрикатов, поступающих для изготовления арматуры, по номенклатуре и в объеме, устанавливаемых в технических условиях на изготовление арматуры. Материалы и полуфабрикаты из стали аустенитного класса подлежат проверке на склонность к межкристаллитной коррозии.

¹ На материалы и полуфабрикаты, предназначенные для изготовления, монтажа и ремонта арматуры, наносится отличительная маркировка, которая должна оставаться до полного изготовления изделия и определять марку материала и номер плавки (садки). Материалы маркируются любым способом, не влияющим на работоспособность детали.

В связи с непрерывным повышением параметров работы энергетических установок разрабатывают и используют новые материалы для деталей арматуры. К новым материалам предъявляют определенные требования по прочностным характеристикам в пределах температур, для которых рекомендуется этот материал:

• по временному сопротивлению разрыву (предел прочности);

• по пределу текучести; по относительному удлинению;

• по относительному сужению;

• по относительному равномерному сужению;

• по ползучести;

• по длительной прочности;

• по циклической прочности (для циклически нагруженных элементов);

• по критической температуре хрупкости;

• по сдвигу критической температуры хрупкости в результате старения и циклической усталости;

• по длительной пластичности.

Номенклатуру и объемы определения указанных характеристик устанавливают для каждого материала в зависимости от рекомендуемых температур и условий его эксплуатации. Механические свойства, определяемые первыми четырьмя из перечисленных характеристик (s_В, s_Т, d, y), должны быть исследованы в температурном интервале от 20 °С до температуры, не менее чем на 50 °С превышающей максимальную рекомендуемую рабочую температуру. Ударная вязкость должна быть исследована в интервале от :критической температуры хрупкости материала до температуры, указанной выше.

Материалы, предназначенные для работы при высоких температурах, должны иметь опытные данные о ползучести и длительной прочности, позволяющие экстраполировать кривые до 10⁵ ч.

Для материалов, подлежащих сварке, должны быть представлены данные, характеризующие свойства выполненных по рекомендуемой технологии сварных соединений, подвергнутых тем же испытаниям и исследованиям, что и основной материал. Испытания механических свойств сварных соединений следует производить в соответствии с требованиями соответствующих стандартов.

Должны быть представлены также следующие сведения о физико-механических свойствах материалов:

· модуль упругости при различных температурах;

· средний коэффициент теплового расширения в соответствующих интервалах температур;

· коэффициент теплопроводности при соответствующих температурах.

Отливки из легированных сталей в случаях, предусмотренных техническими условиями, помимо проверки механических свойств и химического состава, должны проходить также металлографические исследования (контроль макро- и микроструктуры в термообработанном состоянии) и проверку на склонность к межкристаллитной коррозии.

Крепежные детали (болты, шпильки, гайки) для соединения фланцев из аустенитной стали должны изготовляться из сталей того же класса, что и фланцы. Применение крепежных деталей из материалов с различными коэффициентами линейного расширения допускается при рабочей температуре не более 50°С или когда работоспособность конструкции подтверждена расчетом или экспериментальными данными. Гайки и шпильки (болты) должны иметь различную твердость. Легированные стали для крепежных изделий должны подвергаться термической обработке.

Они подразделяются на углеродистую конструкционную сталь обыкновенного качества, и на качественную конструкционную сталь.

Углеродистая сталь обыкновенного качества подразделяется на группы А, Би В

Стали группы А изготовляются с гарантированными механическими характеристиками после горячей прокатки; группы Б — с гарантированным химическим составом; группы В — с гарантированным комплексом механических характеристик и химического состава.

Первые применяются для неответственных деталей и распространены значительно шире, чем стали группы Б и В, которые используются для более нагруженных деталей.

Сталь каждой группы подразделяется на категории в зависимости от нормируемых показателей: в группе А на 1,2 и 3; Б — на 1 и 2; В — на 1,2,3, 4, 5 и 6.

В обозначении марки буквы Ст — сталь, цифры от 0 до 6 — условный номер марки, буквы Б и В — группы (ставятся впереди). Номер категории ставится в конце обозначения. Первая категория и группа А в обозначении не указываются.

Стали всех групп с номерами марок 1—4 по степени раскисления изготовляют кипящей (кп), полуспокойной (пс) и спокойной (сп). Стали с номерами марок 5 и 6 бывают полуспокойные и спокойные. Стали марок Ст0 и БСт0 по степени раскисления не подразделяются. Если степень раскисления стали не указывается, номер категории в обозначении отделяют знаком тире, например Ст3-2. Полуспокойная сталь с повышенным содержанием марганца имеет в обозначении букву Г, например ВСт3Гпс.

Углеродистая качественная конструкционная сталь по ГОСТ 1050—74 изготовляется в виде проката и поковок. Она подразделяется на две группы: группу I — с нормальным и группу II — с повышенным содержанием марганца. Образцы выпускаемой стали подвергают механическим испытаниям. В обозначении марки двузначное число указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы кп — кипящую сталь, Г - повышенное содержание марганца (для сталей группы II).

Поковки из углеродистой качественной стали изготовляют в соответствии с ГОСТ 8479—70, который распространяется на поковки из углеродистой и легированной сталей, изготовляемые методом свободной jkqbkh и горячей штамповки. Поковки подразделяют на пять групп в зависимости от объема и методов контроля механических свойств и условий комплектования партии.

Группа I— испытания механических свойств не производят, поковки изготовляют до стали одной марки.

Группа II— определяют твердость НВ образцов от одной партии, поковки изготовляют из стали одной марки и совместно подвергают термической обработке.

Группа III— определяют твердость НВ каждой поковки, поковки изготовляют из стали одной марки и подвергают термической обработке по одному режиму.

Группа IV— определяют твердость НВ каждой поковки и механические характеристики σ_Т, ψ и α_Н образцов от партии; поковки изготовляют из металла одной плавки и совместно подвергают термической обработке.

Группу V— определяют твердость НВ и механические характеристики от, у и ан каждой поковки, которые принимаются индивидуально.

По механическим характеристикам поковки подразделяют на категории прочности (КП). После букв КП ставится цифра, соответствующая пределу текучести металла, кгс/мм². При увеличении диаметра или толщины поковки требования к пластическим свойствам материала снижаются. Механические характеристики поковок из углеродистых н легированных сталей приведены в ГОСТ 8479—70. Чтобы обеспечить получение поковок с необходимыми механическими свойствами, следует выбрать соответствующую марку стали.

Отливки из углеродистой стали по ГОСТ 977—65 подразделяют на три группы: I — обычного назначения; II — ответственного назначения; III — особо ответственного назначения.

Отливки I группы подвергают наружному осмотру, размеры контролируют, твердость по Бринеллю определяют лишь по требованию заказчика.

У отливок II группы определяют предел текучести и относительное удлинение.

У отливок III группы проверяют значения предела текучести, относительного удлинения и ударной вязкости.

Отливки II и III групп проверяют по химическому составу. У отливок I группы определяют лишь содержание серы и фосфора. Отливки всех групп по требованию заказчика проходят дополнительно специальный вид контроля: испытание гидравлическим давлением, дефектоскопию и пр.

Для изготовления деталей арматуры применяют, углеродистые стали: 20Л-II, 20Л-III, 25Л-II и 25Л-III. Наиболее широко используется сталь марки 25Л-II, она применяется при давлениях Р_У ≤ 64 кгс/см². Для работы в условиях Р_У ≤ 200 кгс/см², когда требуется гарантировать определенные показатели ударной вязкости, применяют стали марок 20Л-III и 25Л- III.

Сувеличением температуры больше 300°С механические характеристики углеродистой стали быстро снижаются, поэтому сталь обыкновенного качества в промышленной арматуре применяется до 4251, а качественная — до 455°С; для арматуры ЯЭУ сталь обыкновенного качества и качественная — до 350°С.

Легированные стали перлитного класса

 

Стали этого класса применяют в основном для арматуры, работающей при температуре не выше 455 'С, и для крепежных деталей (табл. 1.5).

Таблица 1.5