Основные типы металлов в производстве трубопроводной арматуры

Рынок трубопроводной арматуры в настоящее время охватывает практически все отрасли промышленности, и для каждой из производственных сфер разрабатываются различные по конструкции и материалам краны с учётом технических параметров, климатических зон использования, а также видов рабочей среды. Основным материалом, применяющимся при производстве шаровых кранов, является металл.

Приведём обзор некоторых наиболее распространенных материалов, использующихся в трубопроводной арматуре: сталь, чугун и легированная сталь, обеспечивающая повышенную стойкость к коррозии.

Чугун является сплавом железа с углеродом (не менее 2,14%) и другими примесями (Si, Mn, S, P). Возможные вариации чугуна — белый, серый, ковкий и высокопрочный. Первые два типа чугуна являются более хрупкими, а при ударе материал может дать трещину, у следующих типов данного металла возрастает вязкость и прочность.

Рассматриваемый материал отличается хорошими антикоррозийными и литейными свойствами, невысокой стоимостью, что и объясняет его распространённость в различных сферах промышленности.

Наиболее популярным материалом в отрасли трубопроводной арматуры можно считать различные марки стали. Этот материал широко применяется для конструирования корпусов шаровых кранов, различных деталей и элементов, запорного органа за счёт своих прекрасных механических и физико-химических свойств.

Сталь также является сплавом железа с углеродом, однако с меньшим содержанием последнего — не более 2,14%. В отличие от чугуна сталь менее хрупкая и легче подвергается технологической обработке, а при повышении количества углерода в составе стали может снижаться её пластичность и, в то же время, повышаться твердость и прочность.

Характеристика стали:
Удельный вес стали 20: 7,85 г/см³;
Твердость материала: HB 10 -1 = 163 МПа;
Температура критических точек: Ac1 = 735, Ac3(Acm) = 850, Ar3(Arcm) = 835, Ar1 = 680;
Температура ковки, °С: начала 1280, конца 750, охлаждение на воздухе;
Обрабатываемость резанием: в горячекатанном состоянии при HB 126-131 и δB=450-490 МПа, К υ тв. спл=1,7 и Кυ б.ст=1,6;
Свариваемость материала: без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки;
Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.

Склонность к отпускной хрупкости: не склонна. Путём добавления различных примесей возможно изменение свойств данного металла. Например, марганец, фосфор и кремний повышают прочность материала, однако несколько снижая пластичность. Специальные примеси (легирующие элементы — хром, марганец, титан, молибден, ванадий, кобальт, никель, свинец, кремний) повышают стойкость к коррозии и увеличивают температурный диапазон применения. Легированная сталь подразделяется на низколегированную, среднелегированную и высоколегированную. Маркировка легированных сталей включает буквы и цифры, указывающие на состав сплава, табл. 1.

Повышенной стойкостью к электрохимической коррозии обладают нержавеющие стали. Подобные качества достигаются путём введения в состав стали элементов, создающих плотную плёнку на поверхности корпуса изделия, защищающую от контактов с агрессивной средой. Однако самыми распространёнными в трубопроводной отрасли марками стали можно считать сталь 20 и нержавеющую сталь 12Х18Н10Т.

Конструкционная сталь 20 является прочной и пластичной одновременно за счёт сбалансированного содержания углеродов. Данная марка обладает прекрасными технологическими характеристиками, подходит для различных способов обработки: отливка, холодный или горячий прокат, волочение. Широко распространена в России; за рубежом, как правило, используются различные аналоги, указанные в таблице 3.

Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т — конструкционная коррозионностойкая сталь, применяется в изделиях трубопроводной арматуры, работающих в контакте со средами окислительного характера. Металл обладает хорошей технологичностью и высокой стойкостью к межкристаллитной коррозии.