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 20⁰ С 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, Б и 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