Выбор конструкционных материалов
При выборе материала для изготовления аппаратов и трубопроводов учитываются прочностные характеристики, теплофизические свойства, стойкость, коррозионная устойчивость, удобство обработки. Основным материалом являются металлы.
Стали – основная группа материалов, в них содержится углерода до 0,3%, а в легированных (стали с низким содержанием углерода, хорошо вытягиваются, но плохо штампуются) - 0,2% углерода.
Условно стали подразделяют:
* Низколегированные - с относительно небольшим количеством благородных добавок;
* Высоколегированные - содержание добавок в них может превышать содержание железа.
Важнейшие легирующие элементы
Хром – улучшает механические свойства, износостойкость, повышает коррозионную стойкость, делает сталь энергостойкой; недостаток – плохо сваривается.
Никель – улучшает прочностные свойства при высоких температурах, повышает коррозионную стойкость, но дорогостоящий.
Марганец – повышает прочностные свойства: при содержании его 10-15 кг к сплаву, приобретает высокую сопротивляемость удара.
Кремний – увеличивает коррозионную стойкость, жаростойкость, но труден в обработке.
Ванадий – увеличивает пластичность, улучшает свариваемость, улучшает свойства стали.
Титан, ниобий, вольфрам – улучшает свойства стали.
Маркировки сталей
С точки зрения коррозионной стойкости особое значение в химическом машиностроении имеют высоколегированные стали. Легирующие элементы обозначают буквами:
* Х – хром
* Н – никель
* М – молибден
* Г – марганец
* С – кремний
* Т – титан
* Б – ниобий
* В – вольфрам
* Д – медь
* Ю – алюминий
Чугуны – при увеличении углерода в железных сплавах до 2,8 – 3,7%.Стоимость их намного дешевле, они не обладают пластичностью, детали из них изготавливают только ковкой.
Температура в аппаратах, изготовленных из чугунов, не превышает 250°С и давление 0,6 МПа. Низколегированные стали и чугуны имеют недостаточно облагороженных добавок и называются черными металлами.
Цветные металлы
В химической промышленности помимо сталей и чугунов применяют: алюминий, тантан, никель, свинец, а также сплавы на их основе – латунь, бронза.
Алюминий – стоек к действию кислот (фосфорной, уксусной), сернистых соединений, органических соединений, но плохо сваривается, плохие литейные свойства, применяют до 200°С.
Медь – хорошо прокатывается, хорошо тянется, штампуется, но плохо обрабатывается из-за большой вязкости. Медь необходима для изготовления аппаратов работающих при низких температурах от 180° до 250°С.
Титан – по прочностным качествам приближается к стали. Он стоек против азотной кислоты, нитратов, хлоридов, органических кислот и мочевины. Используется при изготовлении труб, листа, проката.
Тантан – характеризуется прочностью, тугоплавкостью, очень дорог, употребляется в виде фольги.
Пластмассы – они обладают низким коэффициентом проводимости, поэтому с успехом применяются как теплоизоляционные материалы.
Трубопроводы
Трубопроводами называются участки труб соединенных между собой трубопроводной арматурой и предназначенные для транспортировки жидкостей, газов и сыпучих веществ.
По назначению трубопроводы бывают: магистральные, межзаводские, межцеховые, межустановочные, технологические обвязочные.
По изготовлению: бесшовные и сварные.
По материалам: металлические и неметаллические.
По расположению: наземные и подземные.
По эксплуатации: холодные (до 50°С) и горячие (более 50°С).
Трубопроводы для застывающих жидкостей оснащаются пароспутниками.
Трубопроводы характеризуются условным давлением и условным диаметром.
Ру – максимальное рабочее технологическое давление, которое может выдержать трубопровод.
Dу – внутренний диаметр трубы.
Соединения трубопроводов.
разъемныенеразъемные
(фланцевые, раструбные, резьбовые) (сварка, клейка, спайка)
Существует пять видов фланцевых соединений:
гладкая с рисками - устанавливается на давление 16 АТ
выступ-впадина - устанавливается на давление 25АТ
шип-паз - устанавливается на давление 40 АТ
под металлическую прокладку - устанавливается на давление 64 АТ
под кольцевую прокладку - устанавливается на давление 100АТ
Крепежный материал для фланцев: болты – 16 АТ; шпильки – свыше 16АТ
Фасонные части трубопровода
Крестовина – делит поток на три потока
Тройник – разделяет поток на два потока
Переходник (фитинг) – предназначен для перехода с одного диаметра трубы на другой.
Отвод (колено) – изменяет поток на 90°
Отвод (калач) – изменяет поток на 180°
Компенсатор – устройства, предназначенные для снижения температурных деформаций (п-образные, линзообразные, лирообразные, сальниковые и др.).