Строительные советы

Матеріали, застосовувані для трубопровідної арматури

Материалы применяемые для трубопроводной арматуры

Трубопровідна арматура використовується для транспортування різноманітних робочих середовищ, а також управління їх потоками за допомогою регулювання прохідного перерізу. Саме її від міцності і надійності залежить безпечне та ефективне функціонування, як окремого трубопроводу, так і всієї системи в цілому. Тому при її виробництві необхідно ретельно слідувати технологіям і застосовувати тільки сучасне обладнання та матеріали.

Виходячи з завдань, матеріали, використовувані у виробництві трубопровідної арматури, підрозділяються на п'ять видів:

  1. Призначення корпусних матеріалів, як випливає з назви - виготовлення корпусів трубопровідного обладнання. Вибір конкретного матеріалу на заводі - виробнику здійснюється на підставі характеристик робочого середовища. Однак вони повинні відповідати ряду загальних характеристик: висока стійкість до корозії, міцність, відмінні ливарні показники і технологічність обробки.
  2. Для виробництва ущільнювальних елементів затворів і сідел арматури використовують ущільнювальні матеріали. Основними вимогами, що пред'являються до цих матеріалів, незалежно від типу обладнання, є: здатність протистояти механічним навантаженням, що виникають при терті; пружність; легка шліфування.
  3. Прокладочні матеріали знаходять своє застосування у виробництві ущільнювальних прокладок. Вони повинні відповідати наступним критеріям: бути стійкими до дії агресивних речовин; відрізнятися пружністю і плинністю, а також мати невисоку ціну.
  4. Для запобігання можливих витоків через кришку корпуса, а також для забезпечення непроникності вузлів проходу штока або шпинделя використовують герметизуючі матеріали. Якісний герметик має високі показники пружності, термостійкості і гідрофобності, тривалий термін експлуатації і невисоку вартість.
  5. Основне призначення змащення - зниження тертя в рухомих деталях трубопровідної арматури, в тому числі і в прокладкових матеріалах під час встановлення обладнання. Мастила повинні бути стійкі до впливу температур, мати низький показник тертя і володіти технологічністю нанесення.

Корпусні матеріали

Корпусные материалы

Один з найпоширеніших матеріалів, використовуваних у виробництві арматури - чавун. Це досить важкий метал з високим вмістом вуглецю. Основні переваги чавуну - низька ціна, хороша твердість, відмінні ливарні характеристики, а стійкість до дії корозії сприяє збільшенню терміну експлуатації виробів, що функціонують в рідких середовищах. Головним недоліком чавунної арматури є її крихкість - він легко пошкоджується при впливі ударної або розтягує навантаження. Тому необхідно дотримуватися деякі запобіжні заходи при роботі з чавунною трубопровідною арматурою: захищати її від ударів, не прикладати занадто великих зусиль під час навертиванія різьблення, і запобігати замерзанню середовища в корпусі виробу. Про засувках чавунних можна сказати те ж саме.

У виробництві трубопровідної арматури використовують такі різновиди чавуну:

  • сірий чавун - один із самих крихких матеріалів;
  • ковкий - характеризується меншою крихкістю при значно більшої в'язкості і міцності;
  • високоміцний чавун найбільш міцний сплав, який займає проміжне положення між сірим чавуном і сталлю.

Гума, пластмаса та емалі застосовуються різноманітні матеріали, що підвищують корозійну стійкість, ними покриваються внутрішні поверхні виробу.

Сталь отримала широке розповсюдження завдяки здатності легко змінювати форму, високим ливарним характеристиками, а також простоті обробки. Сталь, в порівнянні з чавуном, досить міцний матеріал, хоча і володіє меншою твердістю. При цьому ціна сталевої арматури не висока.

Для додання певних властивостей метал додають спеціальні легуючі елементи. Завдяки їм можна отримати матеріал, стійкий до руйнування, з підвищеною міцністю і твердістю, збільшеним верхньою межею робочих температур. Кобальт, марганець, хром, ванадій та інші елементи є основними легуючими добавками. До легованих сталей належать, наприклад, нержавіючий та жаростійкий сталі. Перша - характеризується підвищеною стійкістю до корозії, друга - широко використовується у виробництві арматури, що працює в умовах високих температур. Найчастіше такі стали позбавлені феромагнітних властивостей.

Для виробництва трубопровідного обладнання, що експлуатується при температурах, що перевищують 250проЗ, використовують латунь. Латунь - сплав міді, в якому цинк є основною легуючу добавку. Вона, як і сталь, пластична, характеризується високими ливарними показниками, відмінно піддається обробці, шліфовці і поліровці, що дає можливість отримати поверхню виробу високої якості. Даний метал, на відміну від сталі, більш стійкий до впливу корозії, як у водному середовищі, так і в водяних парах. Однак у латуні є один недолік - цей матеріал досить дорогий, тому його переважно застосовують у виробництві арматури невеликих розмірів.

Бронза - сплав олова і міді з незначними домішками інших металів. Бронза, як і латунь, досить дорогий метал, вона не боїться корозії і чудово піддається обробці, причому така поверхня має високу якість. З бронзи виробляють ущільнювальні кільця для сталевих виробів.

Алюмінієві сплави призначені для випуску трубопровідної арматури невеликих розмірів, що функціонує при температурі не перевищує 100проС. Головна перевага алюмінієвої арматури - невелика вага через малу щільності, а недолік - низька міцність, так як вона знижується навіть при температурах менше температури плавлення - 650проС.

Так вже при 600оС міцність металу знижується до такої міри, що його можна стовкти в порошок. Однак, внаслідок утворення оксидної плівки на поверхні виробу, алюмінієві сплави стійкі до дії корозії. Але вироби з цього сплаву можуть руйнуватися під дією лугу.

Нікелеві сплави завдяки своїм властивостям дуже часто використовують у виробництві обладнання, що експлуатується при великих температурах, а також кріогенної арматури. Це стає можливим, так як в діапазоні температур від -271проС до +600проЗ характеристики нікелю істотно не змінюються. Крім цього сплави нікелю відмінно протистоять впливу морської води, зберігають пластичність і міцність навіть при негативних температурах. Дуже часто у виробництві арматури, яка в подальшому буде експлуатуватися в морській воді, використовують сплав нікелю - монель, з вмістом нікелю і міді не більше 67% і 30% відповідно.

Титан - легкий метал, що характеризується високою температурою плавлення. Він широко використовується в авіабудуванні і в техніці як сплав стійкий до дії корозії. Але титан має і ряд недоліків: низькі антифрикційні показники і висока вартість матеріалу. Тому він не придатний для виготовлення трубопровідного обладнання загальнопромислового призначення.

Фарфор - різновид керамічного матеріалу. Хімічна трубопровідна арматура, виготовлена з цього керамічного матеріалу, володіє рядом переваг - відсутність корозії, хороша хімічна стійкість і високий температурний межа. Обладнання з порцеляни не придатне для використання при високих тисках, так як сама кераміка дуже крихкий матеріал, який характеризується незначною міцністю на розтяг і вигин.

Пластмаси - легко займисті органічні матеріали, що мають невисоку міцність. У виробництві трубопровідної арматури дуже часто використовують поліетилен і вініпласт. Їх невисока ціна і відмінна хімічна стійкість сприяли широкому розповсюдженню пластмасовою арматури загального призначення невеликих діаметрів, а також хімічної арматури. Таке обладнання, на відміну від металевого, не призначено на великі тиску, але його можна монтувати на системи з низьким тиском. Однак арматуру з вініпласту не можна використовувати у вуличних умовах, так як у пластмас низька морозостійкість.

Ущільнювальні матеріали

Уплотнительные материалы

Вони використовуються, якщо матеріал корпусу обладнання не дає можливість досягти достатньої якості ущільнювальної поверхні сідла. Тому необхідно на поверхню виробу нанести за допомогою зварювання кільця з іншого сплаву або матеріалу, а потім виконати їх обробку. Вони повинні мати високу стійкість до тертя і дії корозії, добре шліфуватися і на них не повинні утворюватися задираки.

Найпоширенішими ущільнювальними матеріалами є нержавіюча сталь, бронза, монель, латунь. Неметалеві ущільнювачі, такі як пластмаса, шкіра або гума, застосовують в трубопровідній арматурі малих діаметрів, де дії на поверхню невеликі. Для обладнання з великим розміром не металеві ущільнювачі не використовують.

Прокладочні матеріали

Прокладочные материалы

Для ущільнення точок дотику корпусу і кришки арматури, а також самого обладнання і трубопроводи використовують прокладочні матеріали. Асортимент цих матеріалів як металевих, так і неметалічних досить великий.

Гума - продукт обробки при високих температурах каучуку і сірки. Даний матеріал пружний, але характеризується низькою міцністю. Проста гума здатна витримати температуру, що не перевищує 50оС, а верхнім переділом для теплостійкою гуми є температура 140проС. Гумові ущільнювальні матеріали не призначені для використання в умовах великих температур, так як вони дуже горючі.

Ущільнювальні прокладки з гуми відрізняються гарною ступенем релаксації, тобто вони легко повертаються до своєї первісної форми при усуненні навантаження на них. Завдяки цьому в ряді ситуацій, їх можна використовувати вдруге після розбирання арматури.

Целюлозний картон експлуатується при температурах, що не перевищують 120проЗ, парових та водяних робочих середовищах невисокого тиску (не перевищує 0,6 МПа). Легкість обробки і мала ціна - основні переваги цього матеріалу. Матеріал чудово ущільнюється, однак має слабку релаксацію - не здатний відновлювати форму.

Азбест - природний вогнестійкий мінерал, який широко використовується у високих температурах. Його виробляють у формі шнурів, листів або картону. Азбест за своєю структурою рихлий і неміцний матеріал, що характеризується низькою стійкістю до тернию, тому для поліпшення цього показника його натирають або обсипають графітовим порошком (графітіруют).

Листовий параніт отримують при вулканізації і подальшої вальцювання під високим тиском суміші різних речовин: азбестових волокон, мінеральних наповнювачів, каучуку, розчинника і невеликої кількості сірки. Параніт - це один з найбільш зустрічаються ущільнювачів для трубопровідного обладнання середнього діаметру. Якщо рівень тиску перевищує межу текучості матеріалу (понад 320 МПа), то параніт стає текучим і заповнює наявні нещільності, тим самим перешкоджає протікання середовища в місцях з'єднання, підвищуючи їх герметичність.

Фахівці не рекомендують встановлювати прокладку великої товщини, так як існує можливість її видавлювання. Вона повинна мати мінімальну товщину, що дозволяє заповнити всі наявні нерівності. Параніт досить просто ріжеться, і випускається листами товщиною, яка не перевищує 6 мм.

Металеві прокладки - основний ущільнювальний матеріал, в якості якого найчастіше використовують кольоровий метал. Неможливість її виробництва без спеціального обладнання, до того ж занадто висока релаксація напруг - основні недоліки металевих ущільнювачів.

В різьбових з'єднаннях в якості ущільнювачів застосовують льняне пасмо, оброблену суриком, розчиненому в натуральній оліфі. Така оліфа не засихає при нестачі кисню, а з'єднання навіть через багато років може бути дуже швидко і просто розібрано.

Цей матеріал має високу пружність, що дає можливість без зниження герметичності виконати виток по ходу розгвинчування з'єднання.

Стрічка ФУМ - ущільнювальний матеріал з фторопласту, має невисокий межа плинності, тому дуже просто ущільнюється. Даний матеріал простий в експлуатації, проте він не здатен після навантаження відновити форму, тому під час складання немає можливості провернути трубу в напрямку розгвинчування навіть на один оборот.

Герметизуючі матеріали

Герметизация труб

Їх основна функція - запобігання витоків робочої середовища крізь сам корпус або його кришку, через прохід керуючого органу, а також для забезпечення їх герметичності.

Сальникове набивання - найпоширеніший тип герметиків, так як вона має низьку ціну, її легко можна замінити і до того ж зараз є великий вибір матеріалів. Матеріалами для набивання є:

  • скловолокно;
  • графіт;
  • бавовняні матеріали;
  • пенька;
  • азбестовий шнур;
  • тальк;
  • фторопласт.

Кращим варіантом буде виробництво набивання з перш відформованих кілець. Вони повинні накладатися один на одного так, щоб розріз попереднього кільця був закритий кільцем, що йде слідом. Азбестові, прядив'яні та бавовняні набивання виробляються джгутом прямокутного профілю. Герметизуючі матеріали з фторопласту або графіту можуть експлуатуватися при підвищених температурах. Крім цього, фторопласт використовується при агресивних середовищах, а графіт - в якості мастильного матеріалу.

Змащення

Можна виділити наступні різновиди матеріалів в залежності від їх призначення: ущільнюючі, антифрикційні, захисні. Також мастила поділяють на види, виходячи з температури, в якій вони будуть експлуатуватися. Дуже часто використовують мастила на базі нафтопродуктів, при великих температурах до їх складу додають графіт, але починає вести себе як абразив він веде себе як абразив. Виглядає багатообіцяюче використання кремнійорганічних полімерних рідин.

Тепер ви знаєте про складові трубопровідної арматури і зможете розібратися у виборі тієї чи іншої складової.

Система трубопровода