Работа магистрального и технологического трубопроводов немыслима без установки на них задвижек. Так как процесс функционирования предприятий, имеющих разветвленную систему труб – круглосуточный и бесперебойный, к устройствам запорной арматуры предъявляются высокие требования. К работникам таких объектов, естественно, требования аналогичные. Обслуживающий персонал обязан знать устройство труб и арматуры на них как свои пять пальцев.
Этот обзор посвящен материалам из которых изготовлены составные части запорной арматуры. Какой металл для задвижки шиберной змс используется? Из чего сделан шпиндель? Какой сплав применяется для изготовления затвора? Какие методы используются для производства корпусных деталей? Ответы на эти, и многие другие вопросы, вы найдете ниже.
Из каких деталей собрана задвижка?
Задвижка – это прибор, собранный из множества элементов, которые условно можно поделить на 3 группы:
- Приводной механизм.
- Крышка корпуса.
- Корпус с патрубками.
Рис. 1. Детали задвижки
В приводной механизм входит штурвал (маховик), ходовая и стопорная гайки, шпиндель. Также к этой группе можно отнести бугель.
Крышка выполняет функции герметизации внутренней среды трубопровода, относительно наружной. Устройство, непосредственно задействованное в этом процессе, называется сальник.
Корпус задвижки имеет два присоединительных патрубка, которые крепятся к магистрали при помощи фланцевого соединения. Также выпускаются изделия с разделкой швов для приварки к трубе. Внутри корпуса расположен затвор, который выполняет непосредственную функцию по перекрытию прохода задвижки и остановке подачи вещества по трубе.
Затвор состоит из:
- дисков, образующих клин;
- колец, установленных в седла корпуса.
На рисунке 1 изображена стальная клиновая задвижка. Этот вид запорной арматуры является самым распространенным из-за сравнительной простоты в эксплуатации, надежности и долговечности.
Но кроме такого исполнения, заводы-изготовители выпускают:
- шиберные;
- шланговые задвижки.
Рис. 2. Шиберная и шланговая
Шиберная
Шиберная задвижка (заслонка) изготавливается в однодисковом исполнении. Диск представляет собой лист стали, который может быть заточен на конце. Применяют такой вид запорной арматуры в основном на технологических линиях заводов перерабатывающей промышленности. Заточенный клин (или как его еще называют – ножевой шибер) нужен на магистралях, по которым транспортируются вязко-текучие рабочие среды, в массе которых попадаются твердые вкрапления (например, цементные шламы).
Шланговая
Шланговая запорная арматура используется на предприятиях химической промышленности. Ее устанавливают в трубопроводы, по которым транспортируют едкие и агрессивные среды.
Эта задвижка имеет в корпусе резиновый шланг, через который проходит среда, не контактируя с остальными деталями. Перекрытие потока осуществляется за счет пережатия шланга при помощи наружных штанг.
Шиберная и шланговая запорная арматура являются специализированными приборами. А вот клиновые задвижки – универсальное устройство. Его можно использовать как в трубопроводах, по которым транспортируются неагрессивные среды (вода, нефть, газ), так и для едких веществ (аммиак, щелочи и др.).
Такое широкое применение этого вида запорной арматуры достигается за счет различных марок сплавов, из которых делают ее составные части.
Из какой стали делают задвижки?
Заводы выпускают корпуса задвижек в 3 разных исполнениях:
- Чугунные.
- Стальные.
- Нержавеющие.
Наше предприятие производит чугунные задвижки марки:
- 30ч539р – с механическим редуктором);
- 30ч39р;
а также стальные, марок:
- 30с15нж (30с515нж – с механическим редуктором);
- 30с41нж (30с541нж – с редуктором, 30с941нж – под электропривод);
- 30с527нж;
- 30с927нж;
- 30с64нж (30с564нж – с редуктором, 30с964нж – под электропривод).
Данные обозначения моделей соответствуют таблице фигур по СТ ЦКБА 036-2017г.
Материалы чугунной задвижки
Чугунная запорная арматура предназначена для эксплуатации в системах ЖКХ, водопроводах, канализации, а также паропроводах котельных. Допустимые среды это– холодная вода, горячая вода и пар.
Корпусные детали чугунной задвижки 30ч39р изготавливаются из сплавов двух марок:
- GGG40;
- GGG50.
Рис. 3. 30ч39р
Чугун марки 40 и 50 относится к высокопрочному.
Достоинства задвижек из ВЧШГ:
- износостойкость;
- прочность на сжатие;
- предел текучести;
- усталостная прочность;
- ударная вязкость.
ВЧШГ содержит 3,7% углерода. Этот фактор улучшает литейные свойства чугуна GGG50.
Ходовая гайка и втулка обычно выпускаются из латуни марки ЛС59-1, которая содержит в качестве полезной добавки до 2% свинца (химический состав соответствует ГОСТ 15527-2004г.). Также некоторые производители используют бронзу марки БрАЖ 9-4 с добавлением алюминия, предназначенную для эксплуатации в агрессивных средах.
Так как чугунная запорная арматура применяется в системах, по которым обращается вода или пар, затвор изготавливается в резиновом исполнении. На клин 30ч39р наносится покрытие EPDM, содержащее фторопласт. Кроме EPDM заводы используют Viton (фторкаучук) и Silicon (органическое кремнийсодержащее соединение).
Какой металл в стальной задвижке?
Стальная запорная арматура имеет более широкую область применения, нежели чугунная. Поэтому разнообразие сплавов, составных частей здесь соответствующее.
Посмотрим на примере задвижки 30с64нж из каких марок сталей изготовлены ее основные детали.
- Штурвал, корпус, крышка, откидные болты на крышке сальника, а также клин (или диски в зависимости от конструкции) – сталь литейная WCB, 25-35Л.
- Ходовая гайка – чугун СЧ-20, латунь ЛС59-1, бронза БрАЖМц 10-3-1,5 (для агрессивных сред).
- Шпиндель – сплав углеродистой стали или 20Х13.
- Уплотнитель клина – нержавейка 2Cr13, 13Х25Т или 10Х17Т.
- Уплотнитель кольца – нержавейка 2Cr13, 07Х25Н13 или 08Х21Н10Г6.
Рис. 4. Стальная задвижка
Корпусные детали изготавливаются из сплава WCB, 25Л или 35Л. Отличие этих металлов заключается в процентом отношении углерода к основному составу.
Для 35Л характерно наличие до 0,4% углерода. Для 25Л – до 0,3%. Это улучшает показатели твердости готового изделия. Так 35Л имеет твердость до 230 МПа, а 25Л – до 210. В процессе эксплуатации разница не ощутима.
На стальных клиновых задвижках ходовую гайку преимущественно изготавливают из чугуна СЧ — 20 или латуни, марки ЛС59-1. В составе этого сплава до 59% меди, 1-2% свинца, а остальное – цинк. Допускается небольшое присутствие примесей (до 1%), которые никак не влияют на качество сплава.
Так как в ЛС59-1 есть свинец, гайка устойчива к разрушению от постоянного трения об шпиндель, а также об упорные или опорно-упорные подшипники (зависит от конкретного ТУ на производство изделия).
Рис. 5. Ходовая гайка (втулка) и механизм управления
Бронзовый сплав БрАЖМц 10-3-1,5 используется преимущественно для задвижек из нержавеющей стали для работы в трубопроводах, по которым транспортируются щелочи, кислоты, другие агрессивные среды, а также для эксплуатации в особо холодных климатических условиях.
Шпиндель стальной задвижки (как и чугунной) изготавливается из стали 20Х13. Этот сплав относится к коррозионно-стойким, жаропрочным, мартенситного класса. 20Х13 используется в задвижках с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Это обусловлено тем, что шпиндель в обоих типах арматуры контактирует с рабочей средой, а также находится в постоянном трении с ходовой гайкой.
В 20Х13 присутствует до 15% хрома, что одновременно придает сплаву высокие показатели прочности (сопротивление к истиранию), а также обеспечивает защиту детали от коррозионного разрушения.
Из какой стали делают затвор задвижки?
Внимание уделяется уплотнительным поверхностям затворов. Дело в том, что от качества исполнения затвора зависит основной эксплуатационный показатель работы трубопроводной арматуры – класс герметичности.
Рис. 6. Затвор
Для задвижек, используемых на трубопроводах, по которым транспортируется вода, пар и другие неопасные вещества, допускается незначительная утечка при перекрытии прохода. А вот для газопроводов, нефтепроводов и, в особенности, для химической промышленности, утечки недопустимы.
Поэтому сталь на уплотнительных поверхностях дисков и колец применяется нержавеющая, жаростойкая и износостойкая.
Уплотнитель на клине
Для уплотнительных поверхностей дисков (клина) применяются сплавы двух марок:
- 13Х25Т;
- 10Х17Т;
- 2Cr13
Сплав 13Х25Т в своем составе имеет до 30% хрома, что придает изделию очень высокие показатели коррозионной стойкости не только к воде, но и к химически-активным веществам. Также в составе этой стали присутствует 0,5% титана для улучшения прочностных характеристик и защите от истирания.
Некоторые сталелитейные заводы добавляют в 13Х25Т до 0,2% меди. Благодаря этому, отливки хорошо поддается механической обработке (что очень важно, так как уплотнители предельно точно подгоняют на специализированных станках и вручную).
Сплав 10Х17Т имеет меньшее содержание хрома (16-18%). Этот фактор ограничивает применение задвижек, клинья которых уплотнены такой сталью. Хотя 10Х17Т является коррозионно-стойким сплавом, постоянное воздействие едких и агрессивных сред значительно сократит срок службы запорной арматуры.