Материалы, применяемые в энергомашиностроении, и условия их работы

Таблица 3.1. Подразделение сталей применяемых в котлостроении на типы и классы

Тип, класс стали	Марка стали
Углеродистый	10, 20, 15К, 16К, 18К, 20К
Низколегированный марганцовистый	16ГС, 17ГС, 09Г2С, 10Г2СФ, 10Г2, 10Г2С1Д, 09Г2
Низколегированный хромомолибденовый, хромомолибденованадиевый	12МХ, 12ХМ, 12Х1МФ, 15ХМ, 10Х2ГНМ, 1Х2М1, 20Х2МА
Мартенситный	15Х5, 15Х5М, 15Х5ВФ, 20Х13, Х9М, 12Х13
Ферритный	08Х13, 08Х17Т, 15Х25Т
Аустенитоферритный	08Х22Н6Т, 12Х21Н5Т, 08Х18Г8Н2Т
Аустенитный	10Х14Г14Н4Т, 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Б, 10Х17Н13М2Т, 02Х8Н22С6, 03Х19АГ3Н10Т, 03Х21Н21М4ГБ

Таблица 3.2. Области применения листовой стали

Марка стали	Предельные параметры	Назначение
Р, МПа	t, °С
Ст3	1,6	0...200	Для корпусов, днищ, плоских фланцев.
15К...22К	не ограниченно	0...200
22К категории18	не ограниченно	-20...475
08Х18Г8Н2Т		-20...200
Продолжение таблицы 3.2
08Х18Н10Т	не ограниченно	-270...610	Для корпусов, днищ, плоских фланцев.
08Х17Н13М2Т	не ограниченно	-270...700
ХН32Т	не ограниченно	0...900
ХН65МВ		-70...500
ХН78Т	не ограниченно	-70...700
03Х20Н16АГ6	не ограниченно	-270...600
09Г2С	не ограниченно	-70...200	Для корпусов, днищ, плоских фланцев, трубных решеток.
16ГС, 17ГС, 17Г1С, 10Г2С1	не ограниченно	-40...200
12МХ	не ограниченно	-40...540
12ХМ	не ограниченно	-40...560
16ГС, 17ГС, 17Г1С, 10Г2С1	не ограниченно	-40...475
10Х2ГНМ	не ограниченно	-40...550
16ГНМ, 16ГНМА 12ХГНМ, 12ХГНМФ	не ограниченно	-40...420	Для деталей сосудов высокого давления.
15ХГНМФТ	не ограниченно	-40...400
12Х1МФ	не ограниченно	-20...420
12Х2МФ	не ограниченно	0...510
03Х21Н21М4ГБ		-70...450	Для деталей внутренних устройств емкостной аппаратуры.
03ХН28МДТ,		-196...400	Для корпусов, днищ, плоских фланцев,
Продолжение таблицы 3.2
06ХН28МДТ		-196...400	внутренних устройств.
08Х13, 12Х13, 20Х13	не ограниченно	-40...550	Для трубных решеток, нагруженных деталей внутренних устройств.

Таблица 3.3. Бесшовные круглые трубы для поверхностей нагрева

Марка стали	Предельные параметры
Р, МПа	t, °С
10, 20	не ограниченно
15ГС	не ограниченно
12МХ	не ограниченно
15ХМ	не ограниченно
12Х1МФ	не ограниченно
12Х2МФСР	не ограниченно
12Х11В2МФ	не ограниченно
12Х18Н12Т	не ограниченно

Таблица 3.4. Плавниковые трубы для поверхностей нагрева

Марка стали	Предельные параметры
Р, МПа	t, °С
	не ограниченно
12Х1МФ	не ограниченно

Таблица 3.5. Трубы для коллекторов и трубопроводов

Марка стали	Предельные параметры
Р, МПа	t, °С
10, 20	6,4
10Г2
09Г2С
12МХ	не ограниченно
15ГС, 16ГС	не ограниченно
Продолжение таблицы 3.5
15ХМ	не ограниченно
12Х1МФ	не ограниченно
15Х1М1Ф	не ограниченно
12Х18Н12Т, 08Х16Н9М	не ограниченно

Таблица 3.6. Сварные трубы поверхностей нагрева для котлов производительностью до 1т/ч

Марка стали	Предельные параметры
Р, МПа	t, °С
Ст2сп2, Ст3сп2, Ст3пс2	1,6
08, 10, 20	2,5

Таблица 3.7. Сварные прямошовные трубы для трубопроводов

Марка стали	Предельные параметры
Р, МПа	t, ˚С
Ст3сп3, Ст3сп4
Ст3сп5, 10, 20	1,6
17ГС, 17Г1С	2,5

Таблица 3.8. Трубы теплообменных аппаратов и сосудов под внутренним давлением

Марка стали	Предельные параметры	Назначение
Р, МПа	t, °С
Ст3сп4, Ст3пс4		-20...200	Для корпусов, сосудов, патрубков
Ст3пс5, Ст3сп6		0...400
09Г2С	не ограниченно	-60...475
10,		-30...475	Для корпусов, трубных пучков, змеевиков,
Продолжение таблицы 3.8
		-30...475	патрубков.
15Х5М, 12Х8ВФ, Х9М	не ограниченно	-40...600	Для змеевиков, патрубков
Х8	не ограниченно	-40...475	Для трубных пучков, змеевиков.
10Х14Г14Н4Т	не ограниченно	-196...500
08Х22Н6, 08Х21Н6М2Т	не ограниченно	-40...300
07Х13АГ20		-70...300
03Х19АГ3Н10, 03Х17Н14М3		-196...450
08Х18Г8Н2Т	2,5	-20...300
12Х18Н12Т	не ограниченно	-270...610	Для трубных пучков, теплообменников, подогревателей.
ХН65МВ	не ограниченно	-70...500
ХН78Т		-70...900
08Х13, 12Х13	6,4	0...550
08Х18Н10Т		-270...610	Для трубных пучков, змеевиков, деталей внутренних устройств.
08Х18Н12Б		-196...610	Для змеевиков, трубных пучков, патрубков.
10Х17Н13М2Т		-196...700
12Х1МФ		-20...560
15ХМ		-40...560
1Х2М1, 15Х5М,		-40...600
15Х5		-40...425
08Х17Н15М3Т		-196...600
03Х21Н21М4ГБ		-70...400	Для трубных пучков теплообменников, патрубков.
03ХН28МДТ		-196...400
ХН32Т	не ограниченно	-70...900	Для деталей сосудов.
14ХГС	не ограниченно	-50...370	Для изготовления баллонов.
30ХМА	не огранич.	-50...450
Продолжение таблицы 3.8
18Х3МВ	не ограниченно	-50...475	Для изготовления баллонов.
20Х3МВФ	не ограниченно	-50...510
15Х25Т	не ограниченно	0...700	Для трубных пучков, не подлежащих сварке.

Таблица 3.9. Допускаемая температура наружной поверхности труб в зависимости от типа сжигаемого топлива

Марка стали	Высокосернистые и сернистые мазуты, °С	Эстонские сланцы, °С	Остальные топлива, °С
12ХМ, 12МХ, 15ХМ
12Х1МФ, 12Х2МФСР
12Х11В2МФ
12Х18Н12Т, 12Х18Н10Т

Таблица 3.10. Крепежные изделия, применяемые в сосудах под давлением

Марка стали	Предельные параметры для стали	Назначение
t, °С	Р, МПа
Ст3сп4	-20...300	2,5	Шпильки, болты, гайки.
	Шайбы
	0...300	2,5	Гайки
	Шайбы
	-40...425	2,5	Шпильки, болты
	Шайбы
30, 40, 45	-40...425		Шпильки, болты
	Шайбы, гайки
Продолжение таблицы 3.10
35Х, 38ХА	-40...425		Шпильки, болты, гайки, шайбы
10Х17Н13М3Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т, 31Х19Н9МВБТ	-70...600
25Х2М1Ф	-40...540
20ХМФТР	-40...565
20ХН3А, 10Г2	-70...426
12Х18Н10Т	-70...600
10Х14Г14Н4Т	-200...500	не ограниченно
07Х21Г7АН5	-253...400
08Х15Н24В4ТР	-269...600
18Х2Н4МА	-200...400		Шпильки, болты, гайки
37Х12Н8Г8МФБ	-40...450
45Х14Н14В2М	-70...600
15ХМ	-70...565	Шайбы
08Х14Н20В2ТР	-40...580

Контрольные вопросы:

1. В каких условиях эксплуатируется каркас котла?

2. Из какой стали изготавливают каркас котла?

3. В каких условиях эксплуатируется трубы поверхностей нагрева?

4. В каких условиях эксплуатируется необогреваемые стойки и подвески труб?

5. В каких условиях эксплуатируется хвостовые поверхности нагрева?

6. Какой негативный фактор влечет за собой сжигание сильно забалластированных топлив?

7. Приведите пример углеродистых сталей.

8. Приведите пример аустенитных сталей.

9. Какие стали применяют для изготовления трубных решеток?

10. Какая сталь может эксплуатироваться при температурах до 640°С?

11. Какая сталь может эксплуатироваться при температурах до 620°С?

12. Какая сталь может эксплуатироваться при температурах до 585°С?

13. Из каких марок стали можно изготавливать змеевики, работающие при температурах до 700°С?

14. Из каких марок стали можно изготавливать змеевики, работающие при температурах до 560°С?

15. Из каких марок стали можно изготавливать змеевики, работающие при температурах до 425°С?

16. При сжигание какого топлива максимальная рабочая температура металла оказывается меньшей, чем при сжигании остальных?

17. Из каких марок стали можно изготавливать болты, гайки, шпильки, работающие при температурах до 600°С?

18. Из каких марок стали можно изготавливать болты, гайки, шпильки, работающие при температурах до 540°С?

19. Из каких марок стали можно изготавливать болты, гайки, шпильки, работающие при температурах до 426°С?

3.6. Контрольные задания:

1. Для выполнения задания потребуются знания из параграфа 3.1–3.5. В результате Вы достигнете целей № 1, 2, 8, 9, 12, 15.

Условие: Котел имеет три пароперегревателя: ШПП, КПП2, КПП1 (расположены по ходу движения газов). Максимальная температура стенки ШПП равна 560°С, КПП2 – 610°С, КПП1 - 500°С.

Задание: Подберите марку стали для каждого пароперегревателя так, чтобы обеспечивалась их безопасная и надежная работа. Ответ обосновать.

2. Для выполнения задания потребуются знания из параграфа 3.1–3.5. В результате Вы достигнете целей № 1, 2, 8, 9, 12, 15.

Попытайтесь выяснить причину аварии.

Условие: 23 февраля на Бийской электростанции произошел разрыв растопочного паропровода. В результате отключились котел ст.№13 и турбогенератор ст.№6. Из-за воздействия высокой температуры перегретого пара произошло обесточивание находящихся рядом сборок задвижек и повреждение кабелей, вышла из строя поисковая связь.

Прорвавшийся участок трубы был выполнен из углеродистой стали. Рабочие параметры растопочного паропровода на Бийской ТЭЦ по температуре 560 градусов, по давлению 14,0 МПа.

3. Для выполнения задания потребуются знания из параграфа 3.1–3.5. В результате Вы достигнете целей № 1, 2, 8, 9, 12, 15.

Проанализируйте таблицу 3.1. Рассмотрите стали, используемые для изготовления сосудов высокого давления. Какой элемент присутствует почти во всех этих сталях. На изменение каких свойств стали повлиял этот элемент и как? В итоге, какими свойства стали необходимы, что бы их них изготавливали сосуды высокого давления?

4. Для выполнения задания потребуются знания из параграфа 3.1–3.5. В результате Вы достигнете целей № 1, 2, 8, 9, 12, 15.

Проанализируйте таблицу 3.1. Рассмотрите стали, используемые для изготовления болтов, шпилек, гаек. Какие элементы присутствуют почти во всех этих сталях. На изменение каких свойств стали повлияли эти элементы и как? В итоге, какими свойства стали необходимы, что бы их них изготавливали болты, шпильки, гайки?

5. Для выполнения задания потребуются знания из параграфа 3.1–3.5. В результате Вы достигнете целей № 1, 2, 8, 9, 12, 15.

Какой оптимальный вариант Вы могли бы предложить по улучшению прочности стали? Поясните ответ.

6. Для выполнения задания потребуются знания из параграфа 3.1–3.5. В результате Вы достигнете целей № 1, 2, 8, 9, 12, 15.

Какой оптимальный вариант Вы могли бы предложить по улучшению сопротивлению ползучести? Поясните ответ.

7. Для выполнения задания потребуются знания из параграфа 3.1–3.5. В результате Вы достигнете целей № 1, 2, 8, 9, 12, 15.

Проанализируйте составы сталей в таблицах 3.1–3.10. Присутствие какого элемента позволяет стали использоваться при наиболее высоких температурах?

8. Для выполнения задания потребуются знания из параграфа 3.1–3.5. В результате Вы достигнете целей № 1, 2, 8, 9, 12, 15.

Какой оптимальный вариант Вы могли бы предложить по улучшению пластичности стали? Поясните ответ.