/
Author: Понгильский А.Ф.
Tags: ремонт теплотехника трубопроводы слесарное дело слесарные работы
Text
ВВЕДЕНИЕ
На всех этапах социалистического строительства Коммунистиче-
ская партия Советского Союза придавала первостепенное значение
развитию энергетики. В Программе КПСС записано: «Электрификация,
являющаяся стержнем строительства экономики коммунистического
общества, играет ведущую роль в развитии всех отраслей народного
хозяйства, в осуществлении всего современного технического про-
гресса. Поэтому необходимо обеспечить опережающие темпы произ-
водства электроэнергии».
Пятилетним планом развития народного хозяйства предусматри-
вается дальнейшее ускоренное развитие энергетики, позволяющее
обеспечить сплошную электрификацию всей страны. Выработка
электроэнергии в последнем году девятой пятилетки достигнет 1030—
1070 млрд, квт-ч, что в 1,5 раза больше количества электроэнергии,
выработанной в 1970 г.
От роста производства электроэнергии зависят внедрение новых
технологических процессов и прогрессивных способов обработки мате-
риалов, большая электрификация транспорта, увеличение производства
сельскохозяйственных продуктов, улучшение условий труда и быта
всего населения.
Научно-технический прогресс, непрерывное усовершенствование
действующего оборудования и технологических процессов требуют от
рабочих не только практических навыков, но и хорошей теоретической
подготовки. Это особенно относится к рабочим, выполняющим ремонт
сложного энергетического оборудования.
Слесарь по ремонту энергетического оборудования должен знать
назначение и устройство узлов и деталей ремонтируемой установки,
признаки износа деталей и способы их восстановления на основе
прогрессивной технологии, характерные свойства материалов, приме-
няемых для ремонта, допуски и посадки при обработке и сборке деталей,
а также организацию работ и технику безопасности при их выпол-
нении.
Данное учебное пособие содержит материал, необходимый слесарю
по ремонту энергетического оборудования для успешного овладения
выбранной профессией и повышения квалификации.
1* 3
1
В книге ведается описания об|цеслсс.1рны \ < и н ]) .111,11Г1. Технология
выполнения этих работ достаточно полно осне|непа в \ небных пособиях
по основам слесарного дела. В конце книги приведены источники,
к которым следует обращаться при необходимости и.(учения слесар-
ного дела.
При работе над учебником автор использовал опыт и материалы
предприятия Мосэнергоремонт, других специализированных ремонт-
ных предприятий и некоторые инструктивные материалы ЦКБ Глав-
энергоремонта Министерства энергетики и электрификации СССР.
Глава I
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛАХ
Металлами называются Химические элементы, отличитель-
ными признаками которых являются: свойство коваться, вытягиваться
в нить и проволоку, свариваться, хорошо проводить тепло и электри-
чество. Химические элементы, не обладающие перечисленными свой-
ствами, называются неметаллами.
Из общего числа известных в настоящее время 106 химических
элементов 85 относится к группе металлов (железо, медь, алюминий,
молибден и др.), остальное — к группе неметаллов (углерод, кислород,
сера, фосфор и др.).
Чистые металлы в технике почти не используются. Большая часть
металлов применяется в виде сплавов.
Сплавом называется сочетание какого-либо одного химиче-
ского элемента с другими химическими элементами. В состав сплавов
могут входить металлы и неметаллы. Наибольшее распространение
в технике имеют металлические сплавы.
Сплавы железа с углеродом и другими элементами образуют группу
черных металлов. К черным металлам относятся сталь и чугун. Черные
металлы являются главным конструкционным материалом для изго-
товления различных сооружений и механизмов.
Все остальные металлы и сплавы на их основе относятся к группе
цветных металлов.
Металлы и их сплавы в твердом состоянии имеют кристаллическое
строение, т. е. состоят из различных по величине и форме кристаллов,
или, как их называют, зерен (кристаллитов). В этом можно легко
удостовериться, рассмотрев место излома металла. Величина и форма
зерен зависят от условий затвердевания металла, его последующей
механической и термической обработки и от многих других причин.
Для примера рассмотрим под микроскопом структуру (строение)
чистого железа и его сплава "с небольшим содержанием углерода —
стали. Железо состоит из отдельных зерен чистого металла (рис. 1, а).
Сталь включает несколько составляющих и имеет неоднородное строе-
ние. Неоднородность структуры стали объясняется тем, что при пере-
ходе ее из жидкого состояния в твердое происходит выделение кри-
сталлов переменного химического состава.
5
Под микроскопом можно видеть, что сталь состоит и,’, светлых
зерен почти чистого железа и обогащенных углеродом более темных
зерен (рис: 1, б). Светлые зерна называются ферритом, а темные —
перлитом. Стали с таким кристаллическим строением относятся к пер-
литному классу.
Зерна перлита представляют собой механическую смесь тонких
пластинок (или мелких зернышек) того же феррита с очень твердым
химическим соединением железа’с углеродом — цементитом (рис. 1, в).
Прочность и твердость стали в значительной степени зависят от коли-
чества находящегося в ней цементита. Пластинчатый перлит обладает
высокой пластичностью в сочетании с прочностью. Стали перлитного
класса с этой структурой являются наилучшим материалом для изго-
товления трубопроводов.
Рис. 1. Микроструктура железа и стали:
а — чистое железо, б — сталь перлитного класса, в — структура перлита, г —
структура аустенита
Строение стали, представляющее собой механическую смесь струк-
турных составляющих (феррита и цементита), может сохраняться при
температуре до 723° С. При более высокой температуре железо при-
обретает свойство растворять в себе углерод и другие элементы, вхо-
дящие в сталь. Такой раствор элементов в железе называется аусте-
нитом. Зерна аустенита имеют очертания правильного многогранника
(рис. 1, г).
Аустенит характеризуется невысокой твердостью, но достаточно
высокой прочностью наряду с хорошей пластичностью. Он обладает
высокой стойкостью против коррозии, немагнитен.
В углеродистых сталях аустенит появляется только при нагрева-
нии свыше 723° С. Если изменить химический состав стали и в процессе
плавки ввести в определенном количестве другие элементы (хром,
никель, молибден и др.), то структура аустенита может сохраниться
в стали и при более низкой температуре. Стали, способные сохранять
устойчивую однородную структуру при комнатной температуре, отно-
сятся к аустенитному классу.
Стали аустенитного класса могут работать при более высокой
температуре, чем стали перлитного класса. Однако при быстрых
изменениях температуры они растрескиваются, что снижает надеж-
ность их работы.
6
Величина и форма зерен, а также соотношение отдельных элементов
в сплаве характеризуют свойства металлов.
Свойства металлов подразделяются на физические, химические,
механические и технологические.
§ 2. МЕТОДЫ ПРОВЕРКИ СТРУКТУРЫ И КАЧЕСТВА МЕТАЛЛА
Существует целый ряд методов проверки структуры и качества
металлов, из которых наиболее распространенными являются: макро-
анализ, микроанализ, рентгеноанализ, магнитная и ультразвуковая
дефектоскопия, а также цветная дефектоскопия поверхностных де-
фектов.
Макроанализом (макроскопическим анализом) называется
проверка структуры металла невооруженным глазом или при помощи
лупы с увеличением до 30 раз. Таким способом можно рассматривать
структуру металла в изломе, на поверхности детали или специально
изготовленного образца — шлифа.
Для проведения макроанализа поверхность детали или образца
обрабатывают абразивным инструментом, напильниками, наждачной
бумагой и полируют; после этого ее протравливают 10—15-процентным
раствором азотной кислоты. При необходимости поверхность обраба-
тывают кислотами, щелочами или растворами солей, которые по-
разному окрашивают отдельные элементы, входящие в состав металла
(сплава).
Макроанализ дает возможность обнаружить раковины, трещины,
включения шлака и другие дефекты.
М и к р о а н а л и з о м (микроскопическим анализом) называется
проверка структуры металла при помощи специального металлографи-
ческого микроскопа, дающего увеличение во много раз. Проверка
производится на шлифе. Этим способом можно определить величину
и форму зерен, наличие в металле неметаллических включений и
мпкропороков (волосяных трещин, раковин, плен). Увеличенную
микроструктуру шлифа фотографируют.
Рентгеноанализ основан на сквозном просвечивании иссле-
дуемых металлов ~ рентгеновыми лучами. Рентгеновы лучи погло-
щаются участками с газовыми и шлаковыми включениями и трещинами
слабее, чем сплошным металлом, поэтому на фотопластинке или на
пленке против дефектных мест образуются темные пятна, по которым
судят о качестве металла.
Магнитная дефектоскопия основана па способности
магнитных силовых линий свободно проходить через слой металла и
изменять свое направление при встрече с инородными включениями
ввиду их пониженной магнитной проницаемости. Отклоненные сило-
вые линии улавливаются приборами, по показаниям которых делают
заключение о качестве металла. Этот способ применим только для
металлов, обладающих магнитными свойствами (железо, никель,
кобальт).
Ультразвуковая дефектоскопия основана на спо-
собности звуковых волн высокой частоты проходить через слой металла
7
и отражи । ыи от дефекiпых мест, обр,тця так 11.th.1 наемую акустиче-
скую тип.. ()i раженные звуковые волны ш>зв।к1111,;।n>iей обратно в виде
импульса, коюрын улавливают и регистрируют сноп и,тльпыс приборы.
Но показаниям этих приборов определяют мельчанпше внутренние
дефекты в металле.
Цветная дефектоскопия применяется для выявления
поверхностных дефектов в металле изделий. Этот метод благодаря его
простоте широко распространен при проверке качества кованых и
литых деталей трубопроводов и арматуры. Детали предварительно
протирают ветошью, смоченной в бензине, затем промывают в содовом
растворе, потом в чистой воде и просушивают. После просушки поверх-
ность деталей смазывают раствором, состоящим из 80% керосина,
15% трансформаторного масла, 5% скипидара и 15—20 г краски
(судана 3 или жирового оранжа) на каждый литр раствора. По исте-
чении 30—60 мин деталь промывают холодной водой до полного уда-
ления следов раствора и на мокрую поверхность наносят тонким
слоем раствор порошка мела в воде. Имеющиеся на поверхности де-
фекты выявляются на просохшем покрытии в виде ярко выраженных
пятен или полос. При помощи цветной дефектоскопии можно обнару-
жить поверхностные трещины и дефекты шириной не менее 0,01 мм
и глубиной не менее 0,03 мм. Ширина изображения трещин в основном
зависит от их глубины, так как в глубокие трещины попадает больше
красителя, который, выступая на поверхности, образует более широкие
полосы.
§ 3. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
К физическим свойствам металлов относятся: цвет, плотность (удель-
ный вес), теплопроводность, теплоемкость, плавкость, расширяемость
при нагреве, электропроводность и магнитные свойства.
Плотност ь ю (удельным весом) называется масса (вес) ве-
щества, отнесенная к занимаемому объему. Плотность обозначается
буквой р (ро) и измеряется в граммах на кубический сантиметр
(г/см3).
Теплопроводностью называется способность металлов
проводить тепло. Для сравнения теплопроводности различных мате-
риалов (металлов и неметаллов) служит коэффициент теплопровод-
ности, который обозначается буквой X (ламбда). Коэффициент тепло-
проводности измеряется количеством тепла (в больших калориях),
передающимся за один час через стенку с поверхностью 1 л? и толщи-
ной 1 м при разности температур на поверхностях этой стенки в 1° С.
Большой калорией, или килокалорией (ккал), назы-
вается количество тепла, которое необходимо для нагрева 1 кг воды
на 1°С, или, что то же самое, количество тепла, которое отдает 1 кг
воды, остывая на 1° С при температуре воды около 20° С. За единицу
температуры в СССР принят один градус по стоградусной шкале
(1° С). За 0° С принята температура таяния льда. За 100° С — темпе- !
ратура кипения воды при нормальном атмосферном давлении
(760 мм рт. ст.). Для условного обозначения температуры по сто-
градусной шкале применяется буква t.
8
Числовые значения коэффициента теплопроводности берут из
справочников, в частности, у меди Л = 335 ккал/(ч-м- °C), у стали
7 = 40 ккал/(ч-м-°С), у воды К = 0,5 ккал/(ч-м- °C), у накипи
л = 2 ккал/(ч-м- °C).
Теплоемкостью называется количество теплоты, необхо-
димое для нагрева металла на 1°С. Для сравнения теплоемкости
различных металлов и других веществ служит удельная теп-
лоемкость — количество тепла (в ккал), необходимое для
нагрева 1 кг металла (или любого другого вещества) на 1°С. Удель-
ная теплоемкость обозначается буквой с и измеряется в ккал/(кг- °C).
Числовые значения удельной теплоемкости берут из справоч-
ников.
Плавкостью называется способность металлов при определен-
ной температуре переходить из твердого состояния в жидкое. Эта
температура называется температурой плавления. Раз-
личные металлы имеют различную, но определенную (для данного
металла) температуру плавления. Сплавы не имеют постоянной и
определенной температуры плавления, она зависит от количества и
свойств элементов, входящих в сплав. Как правило, температура
плавления сплава ниже температуры плавления его отдельных эле-
ментов. Так, например, если температура плавления свинца 327° С,
а олова 232° С, то сплав олова (62%) со свинцом (38%), называемый
припое м, имеет температуру плавления 183 °C.
Расширяемостью при нагреве называется способ-
ность металлов увеличивать свои размеры с повышением температуры.
Отношение приращения размера образца металла при нагреве на 1 °C
к его первоначальному размеру называется коэффициентом линейного
расширения. Коэффициент линейного расширения, обозначаемый
буквой а, зависит от температуры: чем выше температура нагрева
металла, тем больше металл расширяется.
Электропроводностью называется способность метал-
лов проводить электрический ток. В технике принято электропровод-
ность металлов оценивать обратной величиной — электросо-
противлением. Электросопротивлением, или удельным
сопротивлением, называется сопротивление в омах, оказы-
ваемое электрическому току проводником длиной 1 м и поперечным
сечением 1 мм2. Удельное сопротивление обозначается буквой Q
, ом • мм2
(омега) и выражается в -——. Ом — единица измерения электри-
ческого сопротивления проводника.
Магнитными свойствами называют способность неко-
торых металлов намагничиваться. Магнитные свойства обозначают
буквой р (ми) и оценивают величиной, называемой магнитной
проницаемостью. Магнитная проницаемость воздуха принята
за единицу, у железа она составляет 2000—3000 единиц; большая
часть других металлов имеет магнитную проницаемость, близкую
к единице.
Данные о некоторых физических свойствах металлов, имеющих
большое применение в технике, приведены в табл. 1.
9
Таблица 1
Физические свойства некоторых металлов и сплавов
Вещество Обозна- чение Плотность (удельный вес), г/см5 Температура плавления, °C Коэффициент линей- ного расширения в интервале темпе- ратур от 0 до 100° С, мм/(м • °C)
Алюминий А1 2,7 660 0,023
Баббит — 7,38-10,10 240—410 0,023
Бронза — 8,6—9,3 850—1050 0,078
Ванадий V 5,6 1700 0,008
Железо Fe 7,86 1539 0,012
Латунь — 8,2—8,8 900—980 0,019 '
Марганец Мп 7,5 1244 0,022
Медь Си 8.92 1083 0.017
Молибден Мо 10,2 2625 0,005
Никель N1 8.9 1455 0,014
Олово Sn 7,3 232 0,047
Свинец Pb 11,3 327 0,028
Сталь .—, 7.7—7,95 1200-1400 0,012—0,018
Титан Ti 4,5 1600 0,007
Хром Сг 7,1 1855 0,006
Чугун 6,6—7,6 1100—1200 0,011
К химическим свойствам металлов относятся: стойкость против
окисления на воздухе, кислотостойкость, щелочестойкость и жаро-
стойкость. Эти свойства определяются способностью металлов и спла-
вов противостоять разрушению и образованию новых веществ при
взаимодействии с внешней средой. Разрушение металлов под воздей-
ствием внешней среды называется коррозией. Так, например,
железо, находясь па воздухе, взаимодействует с кислородом, в резуль-
тате масса (вес) железа уменьшается, а на его поверхности образуется
повое вещество — окись железа (ржавчина); под воздействием высо-
ких температур на поверхности металла образуется окалина — новое
хрупкое и непрочное вещество, при этом количество металла умень-
шается.
Различные металлы по-разному сопротивляются коррозии в той
или иной среде.
Стойкостью п р о ти в коррозии на воздухе
называется способность металлов противостоять разрушающему дей-
ствию кислорода воздуха.
Ки с л отостой костью называется способность металлов
противостоять разрушающему действию кислот.
Щелочестойкостью называется способность металлов
противостоять разрушающему' действию щелочей.
Жаростойкостью, или о к а л и н о с т о й к о с т ь ю, на-
зывается способность металлов противостоять разрушению под воздей-
ствием высоких температур.
Мерой стойкости металлов против разрушающего действия внешней
среды является удельная потеря веса металла в граммах, отнесенная
к единице его поверхности (1 м~) за определенный промежуток времени
(для тепломеханического оборудования в течение одного года).
10
§ 4. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
И СПОСОБЫ ИХ ПРОВЕРКИ
Механическими свойствами называют способность всех материалов
(металлов и неметаллов) противодействовать внешним нагрузкам.
Под действием нагрузок детали конструкций изменяют свою форму
и размеры (растягиваются, изгибаются и т. д.). Это изменение формы
и размеров носит название деформации. В зависимости от вида
нагрузок деформации могут быть различными: при растяжении —
это удлинение, при изгибе — стрела прогиба, при кручении — угол
закручивания и т. д. Деформации металла могут быть упругими,
т. е. такими, которые после снятия нагрузок исчезают, и остаточными,
или пластическими, которые остаются в металле и после снятия
нагрузок.
В результате действия нагрузок (обозначаемых через кГ или кгс)
в металле возникают внутренние силы, противодействующие этим
нагрузкам. Величина внутренних сил, приходящихся на единицу
площади поперечного сечения детали (в лш2), называется напря-
жением в этом сечении и обозначается буквой о (сигма).
Если обозначить действующую силу (нагрузку) через Р, а площадь
поперечного сечения детали или испытуемого образца, на которую
действует данная сила, через F, то
р
о= -ъ- кГ!мм2.
Г i
К важнейшим механическим свойствам, характеризующим способ-
ность металлов противодействовать внешним нагрузкам, относятся:
прочность, упругость, пластичность, твердость, вязкость и хруп-
кость.
Прочностью называется способность металла сопротивляться
разрушению под действием внешних нагрузок.
Упругостью называется способность металла деформиро-
ваться и восстанавливать свою первоначальную форму после снятия
внешних нагрузок.
Пластичностью называется способность металла изменять
свою форму, не разрушаясь под действием приложенных нагрузок,
и сохранять ее после снятия нагрузок. Пластичность — свойство,
обратное упругости.
Твердостью называется способность металла сопротивляться
проникновению в него другого, более твердого тела.
Вязкостью называется свойство металла воспринимать, не
разрушаясь, пластические (остаточные) деформации под действием
нагрузок. В технике вязкость металла противопоставляют хрупкости.
Хрупкостью называется свойство металла разрушаться без
заметных следов пластической деформации. Хрупкость — свойство,
обратное вязкости: при хрупком изломе поверхность металла блестя-
щая, а при вязком (со значительной величиной пластической деформа-
ции) — матовая, волокнистая.
ы
Чтобы определить механические свойства металлов, их испытывают.
Прочность металла определяют, испытывая специальные образцы
на растяжение. Форма и размеры стандартных образцов приведены
на рис. 2.
Для испытания образец закрепляют за головки в специальных
захватах разрывной машины и растягивают до тех пор, пока он не
разорвется. Во время испытания специальный прибор вычерчивает
диаграмму зависимости изменения длины образца от приложенных
Рис. 2. Образцы для испытания металла на растяжение:
а — нормальный, длинный плоский, б —короткий плоский, в —
нормальный, длинный круглый, г —короткий круглый
усилий (нагрузок). На этой диаграмме (рис. 3, а) по вертикальной
оси откладываются величины нагрузок Р, а по горизонтальной —
величины удлинений образца I — 10.
Величина напряжения металла о в любой точке диаграммы может
быть определена путем деления нагрузки Р на площадь поперечного
сечения образца до испытания Fo.
Вначале, до точки П, удлинение образца происходит пропорцио-
нально нагрузке: каждому приращению нагрузки соответствует про-
порциональное удлинение образца. Точка П является пределом
пропорциональности. До предела пропорциональности
возникают только упругие деформации, т. е. если нагрузку снять, то
образец возвратится в начальное состояние и никаких остаточных
удлинений в нем не будет.
12
При дальнейшем увеличении нагрузки на диаграмме появляется
криволинейный участок. Условное напряжение, при котором в образце
возникает остаточное удлинение, равное 0,005 % первоначальной
длины, называется пределом упругости и обозначается оу.
На рис. 3 этой величине соответствует точка У. Так как величина
остаточной деформации при пределе упругости очень мала, предел
упругости для большинства материалов и, в частности, для стали при-
нимают равным пределу
пропорциональности.
С еще большим уве-
личением нагрузки кри-
вая сильно отклоняется
и переходит почти в
горизонтальную линию.
Это свидетельствует о
том, что удлинение об-
разца происходит без
возрастающего растя-
гивающего усилия: ме-
талл как бы течет.
Наименьшее напряже-
ние, при котором проис-
ходит удлинение растя-
гиваемого образца без
заметного увеличения
нагрузки, называется
пределом теку-
чести и обозначается
от. На диаграмме этой
величине соответствует
участок Т — 7\.
Текучесть характер-
на только для мягкой
стали и латуни некото-
рых марок. Большая
часть металлов не имеет
Рис. 3. Испытание образцов металла на растяже-
ние:
а — диаграмма испытания, б — образец до и после ис-
пытания
ярко выраженной пло-
щадки текучести Т — 7\. Поэтому за предел текучести принимают нап-
ряжение, при котором в растягиваемом образце наблюдается остаточ-
ная деформация удлинения, равная О,2?о первоначальной длины.
Предел текучести характеризует напряжение материала в зоне
текучести, или пластичности, и является важнейшим показа-
телем для трубопроводных сталей. В справочниках он обозна-
чается о0,2.
После предела текучести напряжение металла увеличивается до
наибольшего значения, соответствующего точке В. Это напряжение,
отвечающее наибольшей нагрузке, соответствует пределу проч-
ности при растяжении. Предел прочности при растяжении обозна-
чается од.
13
Затем в образце появляется местное уменьшение сечения — шейка
(рис. 3, б), в связи с чем нагрузка понижается; в точке Е происходит
разрыв образца.
Пластичность металла характеризуют две величины, которые
определяются при испытании металла на растяжение: относительное
удлинение й относительное сужение.
О т носитель н ы м у д л и н е н и е м называется отношение
приращения длины образца металла в момент разрушения к его перво-
начальной длине, выраженное в процентах. Относительное удлинение
обозначается буквой б (дельта) и определяется по формуле
б=±=А . Ю0% г
*0
где /0 — первоначальная длина образца, мм; I — конечная длина
образца в момент разрыва, мм.
В зависимости от начальных размеров испытываемых образцов
различают:
относительное удлинение десятикратного образца, у которого
отношение длины к ширине (или диаметру) равно 10 (см. рис. 2, айв);
такое удлинение обозначают 61п;
относительное удлинение пятикратного образца, у которого отно-
шение длины к ширине (или диаметру) равно 5 (.см. рис. 2, б и а);
такое удлинение обозначают 65.
Относи т е л ь н ы м сужение м называется отношение
уменьшенной площади поперечного сечения образца после разрыва
к площади поперечного сечения образца до разрыва, выраженное
в процентах. Относительное сужение обозначается буквой ф (пси)
и определяется по формуле
ф = -^ . 100%, ,
г о
где F, — площадь поперечного сечения образца до разрыва, мм2;
F — площадь поперечного сечения образца после разрыва, мм2.
Твердость металла может быть определена несколькими мето-
дами. Наиболее распространенным является метод вдавливания, при
котором твердость определяют по диаметру отпечатка от вдавливания
стального шарика на прессе Бринелля, по глубине отпечатка от вдав-
ливания алмазного конуса или стального шарика на прессе Роквелла
или по диаметру отпечатка от вдавливания алмазной пирамиды на
прессе Виккерса.
По методу Бринелля испытание на твердость производят вдавлива-
нием в образец стального закаленного шарика на специальном прессе.
В результате на поверхности образца остается отпечаток в форме
шарового сегмента. Диаметр отпечатка измеряют специальной лупой
с делениями. О твердости металла судят по отношению приложенной
к шарику нагрузки Р (в кГ) к величине поверхности отпечатка F
(в мм2). Это отношение называется числом твердости по Бринеллю и
обозначается НВ.
14
по шкале в — пкв; при
30’
Рис. 4. Образец для испытания
металла на ударную вязкость
По величине твердости, полученной но способу Бринелля, можно
с некоторым приближением определить прочность металла. Так,
например, для углеродистой стали зависимость между числом твер-
дости и пределом прочности при растяжении приближенно выра-
жается соотношением
Ов=0,36ЯВ. '
По методу Роквелла испытание на твердость производят вдавли-
ванием в образец алмазного конуса с углом 120" или стального шарика
диаметром 1,588 мм (1,'1в дюйма) с нагрузкой 60,. 100 и 150 кГ. Число
твердости по Роквеллу обозначается HR с добавлением индекса шкалы,
по которой производили испытание: при испытании алмазным конусом
с нагрузкой 60 кГ по шкале А его обозначают HRA-, при испытании
стальным шариком с нагрузкой 100 кГ
испытании алмазным конусом с нагруз-
кой 150 кГ по шкале С — HRC.
По методу Виккерса испытание на
твердость производят вдавливанием
четырехгранной алмазной пирамиды с
углом при вершине 136Л Отпечаток
замеряют с помощью микроскопа. О
твердости судят по отношению прило-
женной нагрузки Р (в кГ) к величине
пирамидального отпечатка (в мм2). Число
твердости по Виккерсу обозначается HV.
Испытание по методу Виккерса производят в тех случаях, когда
требуется определить твердость предметов толщиной менее 0,3 мм
(например, твердость азотированного слоя на шпинделе арматуры).
Для перевода чисел твердости с одной шкалы на другую разработаны
специальные таблицы, которые приведены в справочниках.
Вязкость металла определяют, испытывая образец ударной
(динамической) нагрузкой, поэтому в технике вязкость всех твердых
материалов характеризуется ударной вязкостью. Ударную
вязкость измеряют отношением работы (в кГ-м), затраченной на раз-
рушение образца металла изгибающим ударом, к наименьшей площади
поперечного сечения образца (в щи2), для чего на нем делают специаль-
ную подрезку.
Форма и размеры стандартного образца для испытания на удар-
ную вязкость показаны на рис. 4. Испытание производят на специаль-
ной машине — маятниковом копре.
Ударная вязкость обозначается через ак и определяется по формуле
дк—кГ-MjCM2,
где Лк — работа удара, затраченная на излом образца, кГ-м; F —
площадь поперечного сечения образца в месте подрезки, см2.
Работу удара А1Г определяют по шкале, градуированной в кило-
граммометрах (кГ-м).
15
Следует иметь в виду, что пластичность металла связана с ударной
вязкостью: более пластичные металлы обладают и более высокой
ударной вязкостью.
§ 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
Технологические свойства характеризуют способность металлов
подвергаться обработке различными методами, предусмотренными
процессом изготовления изделий.
Чтобы определить технологические свойства, производят испыта-
ния металлов, которые называются технологическими пробами. Тех-
в)
Рис. 5. Схема технологических проб:
а — на загиб сварных швов, б — на загиб труб, в ~ на отбортовку труб,-
а — на сплющивание труб. Стрелками показано направление усилий
сплющивания
нологические пробы не дают численных показателей, но приближенно
характеризуют пригодность металла для того или иного вида обра-
ботки.
Проба на загиб служит для определения способности ме-
талла подвергаться пластическим деформациям изгиба. Загиб произ-
водят на определенный угол или до получения параллельности сторон,
16
или, наконец, до соприкосновения одной стороны с другой. Металл
должен выдержать пробу, не давая трещин..
Испытание на заг.иб сварных швов (рис. 5, а) ведется до появления
в шве первых трещин. Качество сварки характеризуется углом за-
(иба а: чем больше этот угол, тем более качественна сварка.
Испытание на загиб труб (рис. 5, б) производят на станке или вокруг
оправки на угол 90°; трубы испытывают с наполнителем (сухим песком)
или без него, в холодном или горячем состоянии. После испытания
в холодном состоянии с радиусом изгиба 7? = 4,5 диаметра трубы,
а в горячем состоянии с радиусом R = 3 диаметрам на месте изгиба
не должно быть излома, надрывов и расслоения металла.
Проба на отбортовку труб (рис. 5, в) служит для
определения пластичности металла трубы. В холодном состоянии на
трубе по всей окружности отгибается борт шириной не менее полу-
торной толщины стенки и с радиусом закругления, равным толщине
стенки трубы; при этом на отогнутом борту не должно быть трещин
или надрывов.
Проба на сплющивание труб (рис. 5, г) применяется
для определения способности металла к деформациям при сплющива-
нии до определенного размера. Отрезок трубы, равный ее наружному
диаметру, сплющивают ударами молотка, кувалды или под прессом
до пределов, заданных величиной Ь. При сплющивании вплотную
(« = 0) допускается петля диаметром до 0,25s, где s — толщина стенки
трубы. В сварных трубах шов должен быть расположен по диаметраль-
ной плоскости, перпендикулярной к линии действия сил. Признаком
того, что образец выдержал пробу, служит отсутствие в нем после
сплющивания трещин, надрывов или раскрытия сварного шва.
Проба на свариваемость производится для определе-
ния способности металлов прочно свариваться. Для этого два отрезка
зрубы сваривают и из сварного соединения вырезают образцы для
испытания на растяжение, загиб и ударную вязкость.
§ 6. ЧУГУН, ЕГО СВОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЕ
Чугуном называется сплав железа с углеродом при количестве
углерода в сплаве более 2%. Кроме углерода, в чугуне имеются при-
меси марганца, кремния, серы и фосфора.
Основным материалом для получения чугуна является железная
руда, представляющая собой соединение железа с кислородом с при-
месью пустой породы (глины, известняка, кремнезема и т. д.). Чугун
выплавляют в доменных печах и в жидком состоянии разливают
в формы; при этом пустая порода превращается в шлак и отделяется
от чугуна.
Чугуны подразделяют на серые, белые и специальные.
Серый чугун имеет в изломе темно-серый цвет и крупнозернистое
строение. Он обладает хорошими литейными качествами и легко
обрабатывается режущим инструментом.' Переплавляя серый чугун
в вагранках (или других плавильных печах), из шецйй^Учают отливки
1У
различных готовых изделии (труб, фасонных частей, корпусов арма-
туры и т. д.).
Белый, или передельный, чугун имеет в изломе белый оттенок и
мелкозернистую структуру. Он отличается высокой твердостью и
хрупкостью, что затрудняет его обработку и ограничивает область
применения. Белый чугун перерабатывают (переделывают) в сталь
и ковкий чугун. Ковкий чугун получают в результате томления
(длительного нагрева и выдержки при высокой температуре) белого
чугуна, вследствие чего изменяется структура чугуна и повышается
его пластичность. Название «ковкий чугун» является условным:
ковать его нельзя. По механическим свойствам он занимает промежу-
точное положение между серым чугуном и стальным литьем и допу-
скает некоторое изменение формы изделия в холодном состоянии.
Специальные чугуны имеют много разновидностей. Специальными
их называют потому, что при выплавке чугуна в доменных печах или
переплавке доменного (чушкового) чугуна в вагранках (для получения
литейных изделий) в жидкий металл вводят дополнительные присадки
других элементов, чтобы изменить структуру и свойства чугуна.
Из специальных чугунов отметим два.
Высокопрочный чугун получают путем присадки в жидкий металл
магния или церия, в результате улучшаются механические свойства
чугуна. Высокопрочный чугун используют в некоторых случаях
в качестве заменителя стального и цветного литья п стальных поковок.
Антифрикционный чугун получают, добавляя в жидкий металл
хром, никель, титан, магний и другие элементы. Антифрикционным
он называется потому, что уменьшает величину сил трения. Этот
чугун применяется в качестве подшипникового материала и может
заменять более дорогие подшипниковые сплавы из цветных металлов.
Марки чугуна в изделиях обозначаются буквами и цифрами.
Серый чугун в отливках маркируется буквами СЧ с добавлением двух
чисел, из которых первое указывает предел прочности при растяжении,
а второе — предел прочности при изгибе. Так, например, марка
СЧ18-36 обозначает; серый чугун, имеющий предел прочности при
растяжении 18 кГ!мм- и при изгибе 36 кГмм\ Отливки из ковкого
чугуна маркируются буквами КЧ и числами, из которых первое пока-
зывает предел прочности при растяжении, а второе — относительное
удлинение. Марка КЧЗО-6 обозначает: ковкий чугун, имеющий предел
прочности при растяжении .30 кПмм2 и относительное удлинение 6%.
Отливки из высокопрочного чугуна маркируются буквами ВЧ;
следующие за буквами числа характеризуют предел прочности при
растяжении п относительное удлинение. Марка ВЧ45-10 обозначает:
высокопрочный чугун с пределом прочности сгй = 45 кГ/мм2 и отно-
сительным удлинением 6—10%.
Марки антифрикционного чугуна имеют впереди букву А. Так,
например, АСЧ обозначает антифрикционный серый чугун, АВЧ —
антифрикционный высокопрочный чугун, ЛК.Ч — антифрикционный
ковкий чугун; следующая за буквами цифра указывает порядковый
номер чугуна и не дает никакого представления о его механических
свойствах.
Чугун имеет низкие механические свойства: относительное удли-
нение серого чугуна б равно 0,2—0,5%, а высокопрочного — не
превышает 12%; ударная вязкость высокопрочного чугуна ак равна
2—3 кГ-м/см2, что характеризует чугун как хрупкий материал.
Чугуну свойственна также тепловая хрупкость в интервале темпера-
зур 300—550° С.
Перечисленные явления недопустимы для трубопроводов, работаю-
щих с внутренним давлением и повышенной температурой, поэтому
область применения литых изделий из чугуна ограничена и не должна
превышать параметров, приведенных в табл. 2.
Таблица 2
Допускаемая область применения чугунной арматуры
и фасонных частей для трубопроводов
11араметры < реды (не более)
рабочее метр трубопровода, Марка чугуна
давление, РС мм (не более)
к!/см~ *
20 300 100 К.ЧЗО-6
13 300 200
200 400
150 500 . Не ниже марки СЧ 15-32 пои
8 300 300 твердости по Бринеллю не
200 500 выше 163
150 600
5 300 500
200 1000
2,5 • 300 800
200 Не ограничен
§ 7. СТАЛЬ, ЕЕ СВОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЕ
Сталью называется сплав железа с углеродом при количестве
углерода в сплаве менее 2%.
По способу изготовления стали подразделяются на конверторные
(бессемеровские), мартеновские и электростали.
Конверторный способ выплавки стали заключается в продувании
.жатым воздухом или кислородом расплавленного чугуна в специаль-
ных установках — конверторах, в результате окисленные примеси
переходят в шлак. Этот способ переработки чугуна в сталь называется
пеесемерованием, а стали, выплавленные таким способом, бессемеров-
скими. Бессемеровские стали обычно невысокого качества, так как
пип содержат повышенное количество вредных примесей.
Стали, выплавленные бессемеровским способом, применяют для
тготовления проката, идущего в основном на строительство (балки,
кровельная сталь, проволока). Бессемеровские стали не применяются
(ля изготовления труб, ответственных конструкций и инструмента.
Мартеновский способ заключается в переплавке шихты (смеси
материалов), состоящей из жидкого или твердого чугуна, стального
19
ж
и чугунного лома п флюсов, в сталь заданного состава. Переплавку
производят в пламенных печах, называемых мартеновскими, при тем-
пературе 1700—1800° С. Топливом служит газ или отходы нефти,
которые расплавляют шихту. Флюсом называют материалы, вво-
димые в шихту, чтобы предохранить от окисления металл при пере-
плавке.
При мартеновском способе получают сталь более высокого качества,
чем при конверторном. Стали, выплавленные мартеновским способом,
применяют для изготовления труб, ответственных опорных конструк-
ций (мостов, башен) и инструмента.
Электрический способ заключается в переплавке шихты, состоящей
из чугуна, стального лома и флюсов, в сталь необходимого состава.
Переплавку производят в электроплавильных печах при помощи
электрической дуги, образующейся между угольными электродами и
шихтой (электродуговой способ), или током высокой частоты (индук-
ционный способ). В плавильном пространстве печи поддерживают
высокую температуру (до 3500° С), что дает возможность удалять
почти все вредные примеси и получать сталь высокого качества и со
специальными свойствами (нержавеющую, немагнитную, жаростой-
кую, кислотостойкую и т. д.).
Жидкую сталь после плавки разливают в специальные формы —
изложницы.
Большое влияние на качество стали оказывает способ ее раскисле-
ния в процессе плавки и разливки в изложницы.
Раскисление, т. е. удаление из стали растворенного в ней кисло-
рода, может быть произведено в процессе варки стали, перед ее раз-
ливкой в изложницы или в изложницах во время разливки. Раскисле-
ние производят, добавляя в жидкий металл специальные присадки:
ферромарганец, ферросилиций или алюминий. При добавке присадок
в печь процесс раскисления заканчивается до разливки стали в
изложницы и кристаллизация стали в изложницах протекает
спокойно. Полученная таким способом сталь называется спо-
койной.
Если разливают неполностью раскисленную сталь, процесс рас-
кисления продолжается в изложницах. Он сопровождается бурлением
(кипением) стали в изложницах. Полученная таким способом сталь
называется кипящей. В процессе затвердевания внутри слитка
этой стали остаются газовые пузыри, которые при дальнейшей обра-
ботке слитка (прокатке) образуют в изделиях плены, раковины и
прослойки. Качество кипящей стали значительно ниже качества
спокойной стали.
По химическому составу стали делят на углеродистые и легиро-
ванные.
Углеродистой сталью называют сплав железа с угле-
родом, в котором углерод играет главную роль, определяющую меха-
нические свойства стали. Он повышает прочность и твердость стали,
но снижает ее пластичность и ухудшает свариваемость.
По количеству содержания углерода стали делятся на конструк-
ционные и инструментальные.
20
Стали с содержанием углерода до 0,28% применяют для изготов-
ления труб и деталей трубопроводов пара и горячей воды. Эти стали
хорошо поддаются различным видам обработки.
Стали с содержанием углерода от 0,25 до 0,45% служат материалом
для изготовления ответственных деталей машин: валов, шатунов,
штоков. Детали, выполненные из этих сталей, перед установкой
подвергаются так называемому улучшению, т. е. термической обра-
ботке.
Стали с содержанием углерода от 0,50 до 0,65% применяют для
изготовления пружин и рессор.
Стали с содержанием углерода от 0,7 до 0,8% используют при
изготовлении ударных инструментов (Молотков, кувалд, обжимок,
зубил, кернеров).
Стали с содержанием углерода от 0,8 до 1,3% служат материалом
для изготовления инструментов, не подвергающихся ударам (резцов,
сверл, метчиков, разверток, ножовочных полотен и т. д.).
Стали с содержанием углерода больше 1,3% не применяются
из-за большой хрупкости.
Кроме углерода, в любой стали имеются постоянные примеси:
марганца, кремния, серы и фосфора.
Наличие марганца и кремния обусловлено технологическим про-
цессом выплавки стали. Обычно содержание марганца колеблется
н пределах 0,3—0,8%, а кремния — в пределах 0,15—0,37%.
Сера и фосфор для большей части сталей, и в особенности для ста-
лей, из которых изготовляют трубопроводы, являются вредными
примесями. Присутствие в стали серы и фосфора обусловлено невоз-
можностью полностью освободиться от них при выплавке стали в ме-
। аллургических печах. Количество серы и фосфора в отдельности для
|рубопроводных сталей допускается от 0,025 до 0,04%. Сера придает
пали хрупкость в горячем состоянии при температуре от 900° С и
ri.inie (красноломкость), а фосфор понижает пластичность и повышает
хрупкость стали в холодном состоянии (хладноломкость).
В зависимости от количества вредных примесей стали разделяют
на стали обыкновенного качества, качественные и высококачествен-
ные.
Конструкционные стали обыкновенного качества имеют следующую
маркировку: Ст. 0, Ст. 1, Ст. 2 и т. д. до Ст. 7. Буквы Ст. означают
। галь, а цифры — условный номер стали. Чем больше номер стали,
,ем больше в ней углерода и тем выше ее прочность и твердость. Марки
мшящей стали имеют в конце индекс «кп»; если этих букв нет, значит
г (аль спокойная.
Конструкционные качественные стали маркируют цифрами 0,8,
К), 15 и т. д. до 65. Двузначные цифры в марке стали означают
среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например,
сталь марки 20 содержит около 0,2% углерода. При содержании
марганца выше 0,8% после цифры ставится буква Г. Например, марка
20Г показывает, что в стали кроме 0,2% углерода содержится около
1 % марганца. При большем количестве марганца после буквы Г
ставится цифра, обозначающая процентное содержание марганца.
21
Например, марка 20Г2 показывает, что в стали содержится до 2%
марганца.
Конструкционные высококачественные стали дополнительно обо-
значаются буквой А, которая ставится после цифры. Например,
марка 20А показывает, что сталь марки 20 имеет пониженное содер-
жание серы (не более 0,025'-о) и фосфора (не более 0,03%). Если буква
Л стоит перед цифрой марки стали (например, марка А20), значит
содержание серы и фосфора повышенное (более 0,05%). !
Стальные отливки из сталей соответствующих марок дополнительно
обозначаются буквой Л, которая ставится в конце марки.
Инструментальные углеродистые стали бывают качественные и
высококачественные.
IjMMppiBMwWHbte качееженные стали имеют семь марок: Ж
Mieaiw. д. до У13. Буква У указывает, что сталь углеродистая.
Цифр» после буквы выражают содержание углерода в десятых
дайвк процента. Например, сталь У10 содержит около 1% угле-
рода*.
Инструментальные высококачественные стали дополнительно обо-
значаются буквой А, которая ставится в марке после цифр. •
Углеродистые стали широко применяют для изготовления различ-
ных деталей машин, металлических конструкций и инструментов.
Однако эти стали имеют сравнительно небольшую прочность, неустой-
чивы против коррозии и нежаростойки; поэтому, когда необходима
высокая прочность, в особенности в сочетании с высокой температурой, '
углеродистые стали подвергают легированию. j!
Легированной сталью называют сплав железа с угле- j
родом, в который, кроме перечисленных выше примесей (марганца, |
кремния, серы и фосфора), входят элементы, специально добавленные i
для повышения прочности или получения стали с особыми свойствами
(нержавеющей, жаростойкой, немагнитной и т. д.). Легирующие эле- :
менты, вступая во взаимодействие с железом и углеродом, изменяют ;
физические и химические свойства стали.
В качестве легирующих элементов применяют хром, молибден,
никель, вольфрам, ванадий, титан, бор, алюминий, медь, кобальт,
кремний, марганец, ниобий и некоторые другие. По легирующим
элементам сталь и получает свое название: молибденовая, хромонике-
левая, хромомолибденованадиевая и т. д.
Хром часто применяют для легирования стали; он повышает проч-
ность и твердость стали. Если хрома содержится более 1,5%, повы-
шается сопротивляемость стали коррозии. Хром придает стали жаро-
стойкость (окалиностойкость). Высокохромистые стали (с содержа-
нием хрома выше 13%) относятся к категории нержавеющих. Хром
затрудняет сварку стали.
Молибден применяют обычно в небольших количествах (0,2—1,5%).
Он повышает прочность стали при ее работе в условиях высоких
температур и уменьшает тепловую хрупкость. Молибден улучшает
свариваемость стали.
Никель повышает вязкость стали, улучшает ее свариваемость.
На свойства стали очень хорошо действует содержание в ней хрома
22
и 'тнмииыяяии
и никеля. Хромоникелевая сталь имеет высокую прочность, большую
сопротивляемость коррозии и жаростойкость.
Вольфрам — самый тугоплавкий в природе металл, повышает
жаропрочность и твердость стали при работе в области высоких тем-
ператур. Вольфрам неокалиностоек, поэтому стали с содержанием
вольфрама при сварке необходимо защитить от кислорода воздуха.
Ванадий повышает жаропрочность стали. Присадка ванадия в не-
больших количествах (0,15—0,5%) совместно с молибденом и хромом
способствует измельчению структуры, что повышает вязкость стали.
При больших присадках (до 3%) улучшается самозакаливаемость
стали, поэтому ванадий широко применяется для производства инстру-
ментальных сталей.
Титан незначительно повышает жаропрочность стали. Активно
противодействует ее разрушению по границам зерен под влиянием
кислот и высоких температур, улучшает свариваемость.
Бор повышает жаропрочность стали, если вводятся в нее другие
югирующие элементы. При присадке бора более 0,05% ухудшается
свариваемость стали.
Алюминий повышает стойкость стали против коррозии, однако
вследствие низкой температуры кристаллизации присадка алюминия
понижает сопротивляемость стали ползучести.
Медь в небольших количествах повышает прочность стали if ее
сопротивляемость кислородной коррозии. Если же меди содержится
в стали более 0,6%, она начинает выделяться из сплава, что резко
понижает прочность стали. Присадка меди затрудняет свариваемость
с ШЛИ.
Кобальт повышает прочность стали при наличии в ней других
легирующих элементов и улучшает ее жаростойкость.
Кремний повышает кислотостойкость и жаростойкость стали,
однако присадка кремния в количестве более 0,496 ухудшает свари-
ваемость стали и понижает прочность сварного шва.
Марганец повышает прочность стали при ее работе в области невы-
соких температур (до 400° С).
Ниобий повышает прочность стали в условиях высоких температур
и способствует получению однородной структуры металла при введении
в пего других легирующих элементов.
.Марки конструкционных легированных сталей состоят из букв
и цифр. Буквы обозначают легирующие элементы, входящие в состав
стали, а цифры указывают количество углерода и легирующих эле-
ментов.
Легирующие элементы
ним и:
принято обозначать следующими бук-
Алюминий ...............
Бор.....................
Ванадий.................
Вольфрам ...............
Кобальт ................
Кремний.................
Марганец................
Ю
Р
Ф
В
К
С
Г
Молибден................М
Медь................... Д
Никель........'.........Н
Ниобий..................Б
Титан...................Т
Хром....................X
23
Стали
Двузначные цифры, стоящие в марке легированной стали слева
иг первой буквы, указывают среднее содержание углерода в сотых
шлях процента. Если углерода содержится менее 0,1%, цифры слева
иг букв не ставятся. Количество легирующих элементов выражается
цифрами, стоящими после их буквенного обозначения и равными сред-
нему содержанию этих элементов в целых единицах процента. Если
подержание легирующего элемента не превышает 1%, его буквенное
обозначение в марке стали дается без цифры. Например, марка стали
12Х1МФ означает, что в ней содержится около 0,12% углерода,
около 1% хрома, менее 1% молибдена и менее 1% ванадия; марка
Х23Н23МЗДЗБ показывает, что углерода в стали содержится менее
0,1%, хрома 23%, никеля 23%, молибдена 3%, меди 3%, ниобия
менее 1%. ‘ “
Инструментальные легированные стали имеют тот же порядок
маркировки по легирующим элементам, что и конструкционные стали,
по количество углерода в них показывается цифрой в десятых, а не
н сотых долях процента.
Некоторые стали дополнительно обозначаются условными буквами,
которые ставятся впереди цифр. Эти буквы показывают специальное
назначение стали: Ш — шарикоподшипниковая, Р — быстрорежу-
щая, Ж — хромовая нержавеющая, Я — хромоникелевая нержавею-
щая, Е — электротехническая.
Стали, выплавленные в электропечах, иногда имеют другую мар-
кировку, например ЭИ-257, ЭП-17 и т. д. Такая маркировка не дает
никакого представления о химическом составе и назначении стали.
Цифры, стоящие в марке, означают порядковый номер стали, установ-
н'ипый на металлургическом заводе, а буквы перед маркой указы-
c.пот: ЭИ — электросталь исследовательская, ЭП — электросталь
пробная.
Некоторые марки сталей, применяемых для изготовления деталей
। рубопроводов в энергетических установках, в зависимости от пара-
метров среды приведены в табл. 3 и 4.
Таблица 4
.Стали, рекомендуемые для изготовления опор и подвесок
Детали
Марки сталей
Неподвижные усиленные опоры и шариковые напра-
вляющие опоры
Прочие опоры и подвески
Шпильки неподвижных усиленных опор
Шарики и ролики всех подвижных опор
Хомуты, тяги и шпильки к подвескам
Нолты, гайки неподвижных усиленных опор и шарико-
вых направляющих опор
Волты и гайки для неответственных опор
Пружины
20
МСт. 3, МСт. 4
ЗОХМА
ШХ6, 12ХНЗА
Ст. 4, Ст. 5
35; 25
3; 4; 5
60С2; 50ХФА
25
Примерное назначение марок сталей, широко применяемых для
изготовления инструментов, дано в табл. 5.
Т а б л п ц а 5
Стали, рекомендуемые для изготовления инструментов
Инструменты Марки сталей
Резцы, сверла, фрезы Кузнечно-слесарные и монтажные Измерительные Р18, Р9, X, Х09, 9ХС. ХГ, ХВГ, ХВ5, У12А, У10А У7, У7А, У8, У8А, У9, У10, У10А, У8Г, У12А, ХС5, Х09. 4ХС У10, У10А, У12, У12А, X, ХГ, ХВГ, 9ХС, 9ХВГ
§ 8. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Выше рассматривались основные свойства металлов при нормальной
температуре, которая условно принимается равной 20° С, и нормаль-
ном атмосферном давлении, равном 760 мм рт. ст. Между тем мате-’
риалы, применяемые для трубопроводов, работают в иных, более
сложных условиях: при высоком внутреннем давлении в сочетании
с высокой температурой, наличии сил трения (воды, пара пли золы
о стенки труб) и при разъедающем воздействии солей, кислот и ще-
лочей.
Если внутреннее давление вызывает в металле труб только дефор-
мацию растяжения, то высокая температура увеличивает линейное
расширение металла, что в свою очередь (при трубопроводах, закреп-
ленных в опорах) вызывает деформацию изгиба, а в некоторых случаях
(например, на участках, гнутых в двух плоскостях) и деформацию
кручения. Под действием высоких температур происходит разупроч-
нение внутренних связей атомов металла. Соли, кислоты и щелочи
понижают химическую стойкость металла н вызывают его коррозию.
Наилучшим конструкционным материалом, способным длительное
время сохранять механические свойства при высокой температуре
в сочетании с химическим воздействием среды, является сталь. Однако
при температуре выше 400° С в сталях развиваются особые явления,
которые резко изменяют механические свойства металла и понижают
его способность противодействовать внешним нагрузкам.
Предел прочности при растяжении у мягкой стали увеличивается
с повышением температуры до 300° С, а при более высоком нагреве
резко падает и при температуре 500е С составляет около 50% от
предела прочности при температуре 20е С.
Предел текучести у мягкой стали марки 10 при температуре 20° С
равен 26,5 кГ/мм2, а при температуре 500° С составляет всего лишь
6,5 кГ!мм2, т. е. понижается более чем в 4 раза. С повышением тем-
пературы все металлы теряют свои упругие свойства.
Ударная вязкость стали при температуре ниже 0° С и в интервалах
температур 300—600° С и 900—1000 С резко понижается, что увели-
26
чивает хрупкость стали. Снижение вязкости и повышение хрупкости
стали при температуре ниже 0° С называется хладнолом-
костью, в интервале температур 300—600° С — синелом-
костью и в интервале температур 900—1000° С — красно-
ломкостью. Синеломкость и красноломкость характеризуются
изменением цвета стали при нагреве: синий — при температуре около
300° С и красный — при температуре около 900 С. Повышению хруп-
кости способствуют вредные примеси в стали: хладноломкости —
фосфор, синеломкости — кислород и красноломкости — сера.
Длительная работа металла труб под давлением в сочетании с вы-
сокой температурой (выше 400° С) вызывает остаточную деформацию
удлинения металла, увеличивающуюся с течением времени. Это явле-
ние называется ползучестью металла, или крипом. Ползу-
честь приводит к увеличению диаметра трубопровода, что вызывает
утонение его стенок. Утонение может достигнуть такой величины, при
которой напряжение превзойдет предел прочности металла, что может
привести к разрыву трубопровода. Остаточная деформация растяже-
ния в случае явлений ползучести возникает при напряжениях, зна-
чительно меньших не только предела прочности, но и предела теку-
чести, что характеризует потерю упругих свойств металла при высоких
ц'мпературах.
Ползучесть характеризуется величиной скорости ползучести ‘при
рабочих температурах, которая обозначается юп и измеряется в мм/ч.
1 Указателем скорости ползучести является увеличение наружного
диаметра трубопровода (в мм) за определенный промежуток времени.
Напряжение в металле, при котором скорость ползучести не пре-
вышает заданной или допустимой величины, называется пределом
ползучести. Предел ползучести обозначается стп и измеряется
к кГ/мм2. Предел ползучести для трубопроводных сталей условно
принят в 1 % за 100 000 ч работы трубопровода под рабочим давлением,
чго соответствует скорости ползучести в размере десятимиллионной
части миллиметра в час.
Чтобы определить абсолютную величину остаточной деформации
растяжения, вызванной ползучестью, и скорость ползучести, перио-
дически замеряют диаметр трубопроводов, работающих с температу-
рой среды выше 450° С. Сопоставляя полученные размеры с предыду-
щими размерами диаметра трубопровода, вычисляют абсолютную
величину остаточной деформации и скорость ползучести. Так, напри-
мер, если трубопровод имел первоначальный диаметр 400 мм, а при
камере через 50 000 ч работы его диаметр стал 402 мм, то разность
шаметров в 2 мм показывает абсолютную величину остаточной дефор-
чации ползучести, которая соответствует скорости ползучести металла
Кроме ползучести, в металлах, работающих длительное время
под нагрузкой в области высоких температур, резко развиваются
явления релаксации.
27
* f
Релаксацией (от латинского слова расслабление) называется
процесс самопроизвольного затухающего падения напряжений при
постоянной начальной деформации. Падение напряжений происходит
вследствие перехода упругой деформации металла в пластическую
(остаточную), при этом сумма упругой и пластической деформаций
в каждый момент времени остается равной первоначальной дефор-
мации. В результате процесса релаксации первоначально созданные
напряжения в детали падают (металл как бы расслабляется).
Примером протекания релаксации может служить работа металла
болта фланцевого соединения. Затягивая болт фланцевого соединения,
ему дают определенный начальный натяг, т. е. его деформируют —
удлиняют. Это начальное удлинение (в пределах упругих свойств
металла) является упругой деформацией.' Если релаксации не будет,
то после снятия напряжения длина болта уменьшится на размер пер-
воначального удлинения, вызванного натягом. Однако напряжение
в металле, вызванное натягом болта, не является величиной постоян-
ной: оно уменьшается из-за того, что часть упругой деформации
с течением времени переходит в остаточную деформацию, т. е. болт
после снятия напряжения, вызванного его натягом, несколько удли-
нится. В результате релаксации может наступить такое положение,
когда вся упругая деформация перейдет в остаточную и напряжение
в болте будет равно нулю, т. е. болт не будет затянут.
Если температура нормальная, то релаксация происходит очень
медленно. При высоких температурах скорость процесса релаксации
значительно увеличивается. Релаксация, так же как и ползучесть,
характеризует потерю упругих свойств металла при его работе в об-
ласти высоких температур. Показателем релаксационной стойкости
металла служит величина остаточного напряжения по истечении опре-
деленного времени (10 000 ч) при определенной температуре и заданном
начальном напряжении натяга.
Чем дольше металл находится под воздействием высоких темпера-
тур, тем больше в нем развивается остаточных деформаций и тем
меньше его способность сопротивляться нагрузкам. Под действием
высоких температур изменяется структура металла, а следовательно,
и его механические свойства.
К наиболее существенным и опасным изменениям структуры стали
отнбсятся сфероидизация и графитизация.
Сфероидизацией называется изменение формы зерен пер-
лита, составляющих структуру стали перлитного класса. При длитель-
ном воздействии высокой температуры пластинки цементита, входящие
в состав перлита (см. рис. 1, б), распадаются на отдельные частицы
и изменяют плоскую форму на шарообразную (сферическую).
Сфероидизация перлита понижает прочность, твердость и сопротив-
ляемость металла ползучести. Легирование сталей перлитного класса
молибденом и хромом повышает устойчивость цементита против
сфероидизации, но полностью не устраняет последней.
Г рафитизацией называется выделение свободного угле-
рода из цементита под действием высоких температур. Наличие сво-
бодных зерен графита с практически нулевой механической прочностью
28
равносильно появлению в стали раковин или пустот, ослабляющих
металл. Выпадающий графит может распределяться как в виде мелких
включений, более или менее равномерно расположенных, так и в виде
крупных, групповых скоплений, сильно понижающих прочность
металла и способствующих увеличению скорости ползучести.
Графитизация наиболее интенсивно развивается на участках тер-
мического воздействия сварки в непосредственной близости к свар-
ному шву (в околошовной зоне), при этом в зоне наплавленного металла
графитизации, как правило, не обнаруживается.
Сфероидизации и графитизации перлита подвержены только стали
перлитного класса, у которых структурная составляющая представ-
ляет собой механическую смесь феррита и перлита. Стали аустенит-
ного класса обладают большей стабильностью структуры при темпе-
ратурах от 500° С и выше. Однако эти стали по сравнению со сталями
перлитного класса значительно дороже, имеют пониженную пластич-
ность при комнатных температурах, повышенную вязкость и высокий
коэффициент линейного расширения, вызывающий при нагреве внут-
ренние напряжения. Кроме того, стали аустенитного класса в эксплуа-
। анионных условиях (при переменных температурах) склонны к обра-
зованию трещин. Из-за перечисленных недостатков стали аустенит-
ного класса применяют только в тех случаях, когда нельзя исполь-
зовать стали перлитного класса, — при температуре 585° С и выше,
а также для трубопроводов с кислотной и щелочной средой.
§ 9. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ
Термической обработкой стали называется нагрев
ее до определенной температуры, выдержка при этой температуре и
охлаждение с целью изменения структуры и свойств.
Основными видами термической обработки являются отжиг, нор-
мализация, закалка и отпуск.
Отжигом называется процесс, при котором сталь нагревают до
определенной температуры и после необходимой выдержки при этой
температуре медленно охлаждают вместе с печью. Такой вид терми-
ческой обработки применяют, чтобы измельчить структуру стали,
снизить ее твердость, повысить пластичность и снять внутренние
напряжения, образовавшиеся в металле в результате предыдущих
операций.
Скорость нагрева стали до температуры отжига должна быть такой,
чтобы все части детали нагрелись равномерно. Скорость нагрева зави-
сит от химического состава стали, конфигурации.и размеров заготовки.
Чем больше в стали углерода и легирующих элементов, а также чем
сложнее форма изделия и чем больше его размер, тем медленнее сле-
[ует нагревать изделие.
Выдержка нагретого изделия при заданной температуре отжига
составляет 25—30% времени нагрева.
Скорость охлаждения стали при отжиге не должна превышать
200—100° С в час для углеродистых сталей, 60—50° С в час для низко-
29
легированных сталей и 50—30° С в час для сталей с большим содер-
жанием легирующих элементов.
Существует несколько видов отжига, различающихся по темпера-
туре нагрева.
Высокий отжиг применяют, чтобы выровнять структуру стали,
устранить в ней различные неоднородности и снять все внутренние
напряжения. При этом виде отжига сталь нагревают до температуры
примерно 1100—1150° С, выдерживают при данной температуре
в течение 12—15 ч и затем медленно охлаждают.
Нормальный (полный) отжиг применяют для удаления из стали
внутренних напряжений, вызванных предыдущей горячей или холод-
ной обработкой. При этом сталь приобретает более мелкую струк-
туру. Такому виду отжига подвергают фасонное стальное литье, раз-
личные поковки и сварные изделия. При нормальном -отжиге сталь
нагревают до температуры 750—1000° С (в зависимости от марки
стали).
Неполный отжиг улучшает механические свойства стали и снимает
внутренние напряжения, вызванные неравномерным охлаждением
металла после предыдущей горячей обработки. Этому виду отжига
подвергают сварные изделия и детали после горячей обработки дав-
лением. При неполном отжиге сталь нагревают до температуры TSO-
SOO0 С.
Низкий отжиг применяют для устранения наклепа в стальных
изделиях, подвергавшихся ковке, шталшовке или клепке, или улуч-
шения механических свойств (снижение твердости) сварных изделий.
При низком отжиге сталь нагревают до температуры 650—700° С.
Нормализацией называется процесс, при котором сталь нагре-
вают до температуры, соответствующей температуре нормального
(полного) отжига, выдерживают при ней и охлаждают на спокойном
воздухе, а не вместе с печью. Нормализация упрощает процесс тер-
мообработки отжигом, однако нормализованная сталь имеет несколько
повышенную прочность, твердость и пониженную пластичность по
сравнению с отожженной сталью, поэтому стальные детали после нор-
мализации часто подвергают дополнительной термообработке — от-
пуску.
Закалкой называется процесс, при котором сталь нагревают до
определенной температуры (выше 750° С), выдерживают при этой
температуре и быстро охлаждают. Закалку применяют для повышения
прочности конструкционных и твердости инструментальных ста-
лей.
Охлаждают сталь обычно в воде или масле. В качестве охлаждаю-
щей среды иногда применяют растворы солей, мыла в воде, эмульсию
масла в воде, расплавленный свинец и др. Холодная вода обладает
хорошей охлаждающей способностью, ее применяют для охлаждения
углеродистых сталей. Охлаждающая способность трансформаторного
масла в 5—6 раз меньше холодной воды; масло применяют для охлаж-
дения легированных сталей.
В некоторых случаях охлаждение производят в двух средах: сна-
чала в холодной воде (до температуры 300—200° С для углеродистых
30
ii 40Ct—350° С для легированных сталей), а затем в масле. При таком
методе охлаждения уменьшается хрупкость стали.'
Погружая детали в охлаждаемую среду, необходимо соблюдать
следующие правила:
детали, имеющие длинную, вытянутую форму (сверла, развертки,
зубила, крейцмейсели, чеканки), погружать в строго вертикальном
положении, иначе они покоробятся;
детали, состоящие из тонкой и толстой частей, погружать сначала
толстой частью до ее потемнения, а затем полностью.
Если требуется закалить только часть изделия (например, режу-
щую кромку зубила), то эту часть погружают вертикально в охлаж-
дающую среду и перемещают вверх и вниз, чтобы не образовалось
резкой границы между закаленной и незакаленной частями.
Следует отметить, что конструкционные стали с содержанием уг-
лерода менее 0,3% почти не закаливаются.
Все стали после закалки, как правило, подвергают дополнительной
термической обработке — отпуску.
Отпуском называется процесс, при котором сталь нагревают до
определенной температуры (в зависимости от назначения отпуска
и марки стали), выдерживают при ней и медленно охлаждают до ком-
натной температуры. Отпуск применяют, чтобы уменьшить или пол-
ностью снять напряжения, снизить твердость и повысить пластичносто
закаленной стали.
В зависимости от температуры нагрева различают три вида от-
пуска: высокий, средний и низкий.
Высокий отпуск производят с температуры 760—630° С. Этот вид
чермической обработки служит для того, чтобы придать изделию
твердость (НВ = 300). Высокий отпуск применяют для трубопроводов
и фасонных частей после предшествующей термической обработки,
главным образом после нормализации, с целью снятия напряжения
п повышения пластических свойств стали.
Средний отпуск производится с температуры 450—350° С. Его
применяют для повышения вязкости и прочности изделий с сохране-
нием их достаточной твердости (НВ = 400). Средний отпуск назначают
л ля инструментов, подвергающихся ударным нагрузкам.
Низкий отпуск производят с температуры 250—150° С. Его при-
меняют для снижения внутренних напряжений и уменьшения хруп-
кости изделий, сохранив их высокую твердость (НВ = 600). Низкий
' спуск назначают для режущего инструмента после его закалки.
Температуры закалки и отпуска сталей для режущего инстру-
.юнта приведены в табл. 6.
Стальные изделия при термообработке нагревают в различных
ночах или в специальных нагревательных устройствах. По способу
нагрева печи и нагревательные устройства разделяют па пламенные,
чуфельные и печи-ванны.
Температуру нагрева контролируют термоэлектрическим ппро-
к'тром. Термоэлектрический пирометр состоит из термопары и галь-
ванометра. Термопара представляет собой две проволочки из разных
материалов, концы которых спаяны и помещены в закрытую металли-
31
ческую трубку. К противоположным концам проволочек присоеди-
няют провода, идущие к указывающему прибору — гальванометру.
Действие термопары основано на том, что в месте спайки двух разно-
родных проводников при нагреве возникает слабый электрический
ток, изменяющийся с изменением температуры. Этот ток заставляет
отклоняться стрелку гальванометра, шкала которого разделена на
градусы. Чем больше нагрев (выше температура), тем больше откло-
няется стрелка.
Таблица 6
Температура закалки и отпуска сталей для режущего инструмента
Марка стали Температура закалки, '°C Охлаждающая среда Температура отпуска, °C
У8 , 790—820 Вода или масло 160—170
У10 770—790 То же. 160—170
У12 760-780 » 160—170
ШХ15 835—855 Масло 160—170
ХГ 840—860 » 160—170
ХВГ 820—840 160—170
ХВ5 820—860 » 130—150
9ХС 840—870 > 160—170
Р18 1280—1300 » 550—570
Р9 1230—1260 » 550-570
Температуру нагрева и отпуска углеродистой стали приближенно
можно определить по цветам накала и цветам побежалости стали.
Цветом накала называется свечение стали с различными
цветовыми оттенками при ее нагреве свыше 530° С.
Цветом побежалости называется различный цветовой
оттенок стали, появляющийся при ее отпуске на зачищенной до блеска
поверхности, в интервале температур 350—220° С.
Таблица 7
Цвета накала и цвета побежалости для углеродистой стали
Цвета накала Цвета побежалости
цвет темпера- тура,- °C цвет темпера- тура, °C
Темно-коричневый .... 530—580 Светло-желтый 220
Коричнево-красный . . . 580—560 Соломенно-желтый 240
Темно-красный 650—730 Коричнево-желтый 255
Темно-вишневый 730—770 Коричнево-красныи 265
Вишнево-красный .... 770—800 Пурпурно-красный 276
Светло-вишневый 800-830 Фиолетовый 285
Светло-красный 830—900 Синий (васильковый) .... 300
Оранжевый 900—1050 Темно-синий 310
Темно-желтый 1050—1150 Светло-синий (голубой) . . . 315—325
Желто-белый 1150—1250 Светло-серый 330—350
Ослепительно белый . . . 1250—1300
32
Цвета накала и цвета побежалости для углеродистой стали при-
ведены в табл. 7.
По цветам накала и цветам побежалости нельзя определять темпе-
ратуру нагрева легированных сталей; цвет накала (или цвет побежа-
лости) легированной стали совершенно иной, чем углеродистой стали,
при одной и той же температуре нагрева; он изменяется в зависимости
от компонентов, входящих в состав легированной стали.
§ 10. ОСОБЕННОСТИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ДЕТАЛЕЙ ТРУБОПРОВОДОВ
Слесарю по ремонту трубопроводов приходится применять термо-
обработку сварных соединений, а также гнутых деталей трубопрово-
дов, изготовленных из легированных сталей.
В процессе нагрева металла при сварке или гнутье труб, а также
в период его остывания изменяется структура металла, в результате
чего могут возникнуть такие внутренние напряжения, которые спо-
собны разрушить металл. Эти напряжения особенно опасны, если они
сосредоточены на небольшом участке, как бывает при сварке.
В трубопроводах из углеродистых сталей, обладающих высокой
пластичностью (при содержании углерода менее 0,3%), возникшие
в металле напряжения перераспределяются на большую площадь,
выравниваются и гасятся.
В трубопроводах из легированных сталей, отличающихся боль-
шей прочностью, но меньшей пластичностью, а также в трубопроводах
из углеродистых сталей с большой толщиной стенки трубы возникшие
напряжения при охлаждении металла не успевают равномерно пере-
распределиться и остаются в нем. Величина этих напряжений может
быть выше предела прочности металла, в результате в сварном шве
и прилегающих к нему зонах, подвергавшихся нагреву (так называе-
мых околошовных зонах), а также в гнутых деталях появляются тре-
щины. Напряжения, возникшие в металле вследствие его нагрева
и охлаждения, выравнивают и снимают термообработкой.
Обязательной термической обработке 'подлежат сварные соедине-
ния трубопроводов из углеродистых сталей при толщине стенки бо-
лее 36 мм. Гнутые детали и сварные соединения трубопроводов из
легированных сталей подлежат термообработке в тех случаях, когда
это предусматривается техническими условиями на их изготовление
или производственными инструкциями по сварке.
Виды и режимы термообработки сварных соединений для некоторых
трубопроводных сталей приведены в табл. 8.
В качестве источника тепла, необходимого для нагрева сварных
стыков труб, в ремонтных условиях применяют электрический ток
или пламя газосварочной горелки. С помощью электрического тока
трубы нагревают двумя способами — индукционным или радиационным.
При индукционном способе тепло создается электрическим током,
проходящим по проводу, намотанному на трубу. Ток, проходя по про-
воду, вызывает появление магнитного поля в металле трубы, в резуль-
тате эта часть трубы быстро нагревается.
2 • Пи?НИЛЬСк11Й
33
Прежде чем наматывать провод на трубу, ее обертывают листовым
асбестом толщиной не менее 12—15 мм на участках длиной не менее
600—700 мм по обе стороны стыка. Наматывать провод следует как
можно туже для избежания стягивания и замыкания витков при вклю-
чении тока. В процессе намотки каждый виток нужно обстукивать
молотком, чтобы он плотнее прилегал к трубе. Последние витки сле-
дует закрепить на трубе стяжными хомутами. Расстояние между вит-
ками должно быть 15—20 мм.
На рис. 6 показана схема термообработки индукционным способом
одновременно двух стыков, соединяющих трубы с арматурой. Для
индукционного нагрева труб диаметром
до 200 мм рекомендуется брать медный
голый провод сечением 70 мм2, а для труб
большего диаметра — сечением 120 мм2.
Питание на схеме показано от трех сва-
рочных трансформаторов, присоединен-
ных к сети 220/380 в.
Для нагрева индукционным способом
применяют также специальные нагрева-
тельные устройства (индукторы), состоя-
щие из медных или алюминиевых шин,
уложенных в разъемный кожух, который
надевают на обернутую асбестом трубу.
Следует иметь в виду, что трубы с
толщиной стенки менее 8 мм индук-
ционным способом нагреть очень трудно,
так как в этом случае с увеличением
температуры сильно возрастает сила
тока в индукторе и, следовательно, тем-ч
пература самого индуктора.
Индукционным способом производят
нагрев до температуры 700—800° С.
Выше этой температуры трубы нагрева-
ют обычно радиационным способом в
печах конструкции А. С. Молчанова.
Муфель сопротивления для термообработки сварных швов кон-
струкции А. С. Молчанова (рис. 7) представляет собой фигурную
электрическую плитку, состоящую из двух полуколец (корпуса),
внутри которых положена керамика. В пазах керамики укреплена
нихромовая лента, являющаяся нагревательным элементом. Полу-
кольца соединяют на трубе при помощи замков.
Если нагревательных устройств нет, трубы можно нагревать до
температуры термообработки и выдерживать при заданной темпера-
туре с помощью одной или нескольких газосварочных горелок. Для
этого на трубу, около сварного стыка, надевают металлическую или
асбестовую ворбнку (рис. 8), которая равномерно распределяет пла-
мя по всей окружности трубы.
Температуру стыка измеряют термоэлектрическим пирометром,
термопара которого плотно приложена или приварена к трубе около
Рис. 6. Схема термообработки
двух стыков труб индукцион-
ным способом:
1 — стяжной хомут, 2 — место уста -
новки термопары, 3 — сварной
стык, 4 — листовой асбест, 5 — сва-
рочные трансформаторы, 6 — ру-
бильник
2*
35
вается карбюризатором. В качестве карбюризаторов применяют
древесный уголь, углекислые соли, природный газ и другие ве-
щества.
При цементации твердым карбюризатором (древесным углем в смеси
с углекислыми солями) детали укладывают в ящики из жаростойкого
материала и засыпают карбюризатором. Ящики плотно закрывают
и помещают в печь, температуру в которой доводят до 930—950° С.
При этой температуре карбюризатор выделяет углерод, проникающий
в поверхностный слой металла. Так как скорость насыщения поверх-
ности стальной детали углеродом небольшая (примерно 0,1 мм/ч),
то ящики в печи выдерживают долго.
Если применяют газовую w цементацию, детали помещают в спе-
циальные камеры — муфели, через которые пропускают газы, содер-
жащие углерод (природные газы, метан, продукты разложения керо-
сина и др.). Газы при температуре 900—950° С выделяют углерод,
который проникает в поверхностный слой металла. Газовая цемента-
ция по сравнению с цементацией твердым карбюризатором более эко-
номична, так как нагрев и охлаждение деталей могут происходить
со значительно большими скоростями, благодаря чему общая длитель-
ность процесса сокращается. После цементации детали подвергают
закалке и отпуску.
Азотированием называется процесс поверхностного насыщения’
стали азотом на глубину 0,15—0,60 мм. Этим способом обрабатывают
стальные детали, чтобы придать им высокую поверхностную твердость
и антикоррозийную устойчивость при работе в области высоких тем-
ператур (до 600—650° С). Азотирование производят в герметически
закрытой печи в атмосфере распадающегося аммиака при температуре
500—520° С для легированных сталей и 600—700° С для углеродистых
сталей. Перед азотированием детали подвергают закалке и высокому
отпуску и полностью обрабатывают до чертежных размеров. После
азотирования детали только окончательно шлифуют, снимая припуск
0,03—0,08 мм.
Азотирование обычно применяют для изделий, работающих на
истирание при высокой температуре: штоков, шпинделей, клапанов
и других деталей арматуры.
Цианированием называется процесс одновременного поверхност-
ного насыщения стали углеродом и азотом на глубину 0,1—0,3 мм.
Этим способом обрабатывают стальные детали, чтобы придать им по-
верхностную твердость и износостойкость, сохранив вязкую сердце-
вину. Цианированию обычно подвергают детали, изготовленные из
низкоуглеродистых сталей.
Цианирование производят в ваннах с цианистым натрием при тем-
пературе 815—850° С.
Алитированием, или алюминированием, называется процесс по-
верхностного насыщения стали алюминием на глубину 0,25—1,0 мм.
Этот способ применяют для того, чтобы повысить жаростойкость (ока-
линостойкость) стального изделия.
При алитировании нагретую (до температуры 660—1100° С) де-
таль помещают в ванну с расплавленным алюминием, в результате
38
чего на поверхности стального изделия образуется тонкая плен-
ка, окиси алюминия, предохраняющая изделие от быстрого окис-
ления.
§ 12. ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ
Высоколегированные конструкционные и инструментальные стали,
несмотря на их твердость и сопротивляемость истиранию, не всегда
удовлетворяют всем требованиям эксплуатации. Так, например, при
неоднократном открывании и закрывании вентилей и задвижек уплот-
нительные поверхности их задираются и быстро изнашиваются, а при
попадании посторонних твердых предметов между седлом и клапаном
образуются мелкие раковины.
Применение твердых сплавов для отдельных участков и деталей,
наиболее подверженных износу, дает возможность значительно по-
высить срок службы изделия. Основной составляющей всех твердых
сплавов являются карбиды металлов, т. е. химические соединения
металлов с углеродом; Карбиды придают сплавам высокую твердость
и износоустойчивость.
Твердые сплавы делят на литые, порошкообразные и металлокера-
мические. Литые и порошкообразные твердые сплавы применяют преи-
мущественно для наплавки быстроизнашивающихся деталей.
К литым сплавам относят стеллиты и сормайты, изготовляемые
в виде прутков диаметром 3—8 мм и длиной 200—300 мм.
Стеллиты представляют сплав на основе кобальта с'содержанием
вольфрама, хрома и углерода.
В сормайтах дефицитные вольфрам и кобальт отсутствуют. В со-
сав сормайтов входит хром (до 31 %), кремний (до 4%), никель (до 5%),
марганец (до 1,5%), углерод (до 3%) и железо (остальное количество).
Стеллиты и сормайты широко применяют для наплавки уплотни-
тельных поверхностей арматуры, а также для инструментов, работаю-
щих без ударов. Наплавку производят на стальные и чугунные де-
тали независимо от их сечения и конфигурации. Рабочую поверхность
покрывают слоем сплава, расплавленного ацетилено-кислородным
пламенем газовой горелки.
Порошкообразные твердые сплавы — вокар и сталинит — приме-
няют для наварки деталей, если допускается значительное количество
нор и раковин и обработка наваренной поверхности не является обя-
зательной.
Вокар содержит вольфрам (86%), углерод (9,5—10,596), кремний
(цо 0,596) и железо (до 2,5%).
Сталинит включает хром (16—20%), углерод (8—1096), марганец
(13—17%), кремний (до 396), железо (остальное количество).
Наварку порошкообразных твердых сплавов производят электри-
ческой дугой постоянного тока с угольным электродом. Электрическая
дуга расплавляет между электродом и деталью слой сплава и близле-
жащие слои основного металла, образующие после затвердевания твер-
дый наплавленный слой, который очень трудно обрабатывать.
Металлокерамические твердые сплавы получают путем спекания
при температуре 1400—1500° С карбидов вольфрама и титана с порош-
39
кообразным кобальтом. Карбиды вольфрама и титана, являясь очень
твердыми веществами, составляют основу сплава, а кобальт служит
в качестве связующего материала. Характерной особенностью металло-
керамических твердых сплавов являются высокая твердость, близ-
кая к твердости алмаза, и способность сохранять режущие аюпства
при температуре до 1000—1100° С. Такие сплавы применяют для об-
работки металлов резанием. Они позволяют доводить скорость реза-
ния при токарной обработке до 3000 м1мин, а при фрезеровании до
500—600 м.:ммн.
Металлокерамические твердые сплавы, применяемые для обработки
металлов резанием, разделяются на ряд марок. Различают вольфрамо-
вые сплавы ВК2, ВКЗ и т. д. до ВК15 и титано-вольфрамовые сплавы
Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К4 и Т60К6.
В приведенных марках сплавов цифры после буквы К обозначают
процентное содержание кобальта, а цифра после Т — процентное со-
держание карбида титана; остальное (до 100%) в сплавах составляют
карбиды вольфрама. Например, твердый сплав ВК6 содержит 6% ко-
бальта и 94%> карбида вольфрама; сплав Т30К4 содержит 30?о кар-
бида титана, 4% кобальта и 66% карбида вольфрама.
§ 13. ЭЛЕКТРОДЫ И ПРИСАДОЧНАЯ ПРОВОЛОКА
Электродами и присадочной проволокой на-
зываются материалы, применяемые при сварке, которые вместе с рас-
плавленным металлом изделий образуют сварные соединения.
Химический состав металла электродов должен быть близок к со-
ставу свариваемого металла, но содержать возможно меньшее коли-
чество посторонних примесей и пониженное количество углерода,
чтобы сварной шов получил большую пластичность.
Различают два типа электродов: простые и качественные.
Простые электроды имеют тонкое покрытие, которое состоит из
мела, разведенного в жидком стекле (около 17% от массы мела). Такое
покрытие создает только устойчивость горения дуги. Электроды с
тонким покрытием применяют для сварки неответственных деталей.
Качественные электроды имеют толстое покрытие с толщиной слоя
0,25—0,5 диаметра электродной проволоки. Состав покрытия (обмазки)
таких электродов — сложный. Этот состав обеспечивает постоянство
горения дуги, защищает расплавленный металл от проникновения
в него из воздуха кислорода и азота, выделяет различные загрязнения
на поверхности сварочной ванны в виде плавающего шлака, который
впоследствии удаляют. Обмазка, кроме того, обеспечивает пористость
шлака, необходимую для свободного выхода газов из расплавленного
металла. При необходимости в состав обмазки вводят специальные
легирующие элементы, которые в процессе сварки улучшают механи-
ческие свойства сварного шва.
Качество электродов характеризуется механическими свойствами
сварного шва. По этим свойствам электроды разделяют на несколько
типов: Э34, Э42, Э50, Э50А и т. д. Числа 34, 42, 50 соответствуют пре-
делу прочности сварного шва в к.Г!мм\ а буква А указывает на повы-
40
шейные пластические свойства наплавленного металла, полученные
благодаря применению электродов данного типа. Каждый тип электро-
дов имеет несколько условных производственных марок.
Электроды, применяемые для сварки трубопроводов и ответствен-
ных конструкций, должны иметь паспорт (сертификат), в котором ука-
зываются марка электрода, его основные механические свойства и
дата выпуска. Если срок изготовления электродов более шести меся-
цев, то их проверяют испытанием сварного шва на контрольных об-
разцах и делают химический анализ наплавленного металла.
Перед использованием каждую пачку электродов осматривают.
Покрытие электродов должно быть гладким, без пор, трещин, вздутий
и комков неразмещенной обмазки; не должно разрушаться при сво-
бодном падении электрода на гладкую стальную плиту или на бе-
тонный пол с высоты 1 м при диаметре электрода до 3 мм и с высоты
0,5.1/ при диаметре электрода более 3 мм.
Сварочные свойства электродов проверяют па образование электри-
ческой дуги, хорошее формирование и качество сварного шва. Элект-
рическая дуга между электродом и свариваемой деталью должна лег-
ко зажигаться и гореть, не разбрызгивая металл и шлак, обмазка
плавиться вместе со стержнем без образования чехла или козырька,
а наплавленный металл равномерно покрываться легко .удаляемым
шлаком и при остывании не иметь пор, трещин и других дефектов.
Если электроды при наличии паспорта показали неудовлетвори-
тельные сварочные свойства, их просушивают в течение 30 мин при
температуре 200—400° С. Если же и после сушки их свойства не будут
отвечать перечисленным требованиям, то всю партию электродов бра-
куют и для ответственных сварочных работ не применяют.
В качестве присадочного материала при газовой сварке трубопро-
водных сталей применяют проволоку с содержанием углерода не более
0,12%, а для легирования шва — проволоку с повышенным содержа-
нием хрома (до 20%), марганца (до 2%), молибдена (до 3%), никеля
(до 10%) и других легирующих элементов в соответствии с маркой сва-
риваемой стали. В некоторых случаях для присадки при газовой сварке
используют так называемую «лапшу», т. е. прутки или стержни, из-
готовленные из основного металла свариваемого изделия.
Чтобы восстановить уплотнительные поверхности арматуры, в ка-
честве присадочного материала широко применяют твердые сплавы.
§ 14. АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Абразивными материалами называются дробленые
естественные горные породы и минералы или искусственные химические
соединения различных элементов, обладающие высокой твердостью
и низкой пластичностью.
Из абразивных материалов изготовляют шлифовальные шкурки,
круги, бруски, порошки п всевозможные пасты.
.Природными абразивами являются алмаз, корунд, карборунд,
наждак, пемза, кварц и др.; к искусственным абразивам относятся
41
электрокорунды, карбиды кремния, бора и вольфрама, а также искус-
ственные алмазы.
В зависимости от величины зерен абразивы делят на три группы:
шлифзерно, шлифовальные порошки и микропорошки. Абразивы
каждой группы различают по номерам зернистости, приведенным в
табл. 10.
Таблица 10
Классификация абразивов по группам зернистости
Группа зернистости Номер зернистости Размер зерен основной фракции, мкм Группа зернистости Номер зернистости Размер зерен основной фракции, мкм
Шлиф- 200 2500—2000 Шлифовальные 12 160—125
зерно • 160 2000-1600 порошки 10 125—100
125 1600—1250- 8 100—80
100 1250—1000 6 80—63
80 1000—800 5 63—50
63 800—630 4 50—40
50 630—500 3 40—28
40 500—400
32 400—315
25 315—250 Микро- М40 40—28
20 .250—200 порошки М28 28—20
16 200—160 М20 20—14
. 12 160—125 М14 14—10
М10 10-7
М7 ‘ 7—5
* М5 5—3
Зернистость абразивов характеризуется величиной режущих зе-
рен. Чем больше величина режущих зерен, тем больше снимается ме-
талла, но при этом обрабатываемая поверхность получается более гру-
бой.
Шлифзерна и шлифовальные порошки высоких номеров служат
исходным материалом для изготовления шлифовальных кругов и брус-
ков.
Шлифзерна от 125-го номера зернистости и ниже, а также шлифо-
вальные порошки всех номеров применяют для изготовления шкурок.
Шлифовальные порошки 4 и 3-го номеров и микропорошки при-
меняют как притирочный и доводочный материалы.
Чтобы получить абразивный инструмент (круги, бруски и т. д.),
применяют связки: керамическую, бакелитовую и вулканитовую.
Твердость круга или бруска характеризуется степенью удержания
связкой отдельных зерен, т. е. чем большее усилие нужно приложить
для вырывания зерна из связки, тем тверже считается абразивный
инструмент.
Основным условием правильной работы абразивного инструмента
является его способность самозатачиваться, т. е. способность затупив-
шихся зерен выкрашиваться в процессе резания из связующей массы,
в ^результате в работу вступают новые зерна. Если притупившиеся
42
зерна- не выкрашиваются из связки, то процесс резания постепенно
прекращается, поры шлифовального круга забиваются мелкой струж-
кой, вследствие чего его поверхность «засаливается», а обрабатываемое
изделие быстро нагревается и на нем появляются «прижоги». Совер-
шенно очевидно, что чем тверже обрабатываемый материал, тем быст-
рее затупляются зерна и тем скорее они должны выкрашиваться из
связки. Поэтому при обработке мягких металлов (например конструк-
ционных сталей) выбирают более твердые шлифовальные круги, так
как их зерна будут затупляться сравнительно медленнее, а при обра-
ботке твердых металлов (например закаленной стали) выбирают более
мягкие, шлифовальные круги.
Маркировка абразивных кругов в зависимости от твердости при-
ведена в табл. 11.
Таблица 11
Маркировка абразивных кругов
Характеристика твердости круга
Мягкий
Средней мягкости
Средний
Средней твердости
Твердый
Весьма твердый
Чрезвычайно твердый
Марка круга
Ml, М2, М3
СМ1, СМ2
Cl. С2
СТ1, СТ2, СТЗ
Tl, Т2
ВТ!. ВТ2
ЧТ1, ЧТ2
При слесарной обработке, конструкционных сталей наибольшее
применение имеют круги средней твердости из электрокорунда нор-
мального с зернистостью 12:—36 на бакелитовой связке, а для заточки
инструментов — круги средней мягкости и средние с той же харак-
теристикой зернистости и связки.
Механическая прочность круга характеризуется предельной ско-
ростью вращения, поэтому на круге обязательно указывают его ра-
бочую скорость. Круги диаметром от 150 мм и более перед допуском
к работе испытывают на прочность на специальном стенде с прочным
закрытым кожухом, где в течение 5 мин круг вращается со скоростью
в полтора раза больше рабочей. На неиспытанных кругах работать
запрещается.
При ремонтных работах широко применяют шлифовальную шкурку,
состоящую из основы (ткани или плотной бумаги), на которую при
помощи клея нанесен слой абразивных зерен. В качестве абразивного
материала для шкурки применяют наждак (Н), электрокорунд (Э),
карбид кремния черный (КЧ), карбид кремния зеленый (КЗ), кремний
(Кр), кварц (Кв) и стекло (С).
Притирочный и доводочный материалы делятся на мягкие и твер-
дые. Мягкие материалы на поверхности металла образуют тончайшие
пленки химических соединений, удаляемые зернами абразивов. Твер-
дые оказывают режущее воздействие непосредственно на микронеров-
ности.
43
Область применения твердых притирочных порошков при ремонте
уплотнительных поверхностей фланцев и арматуры указана в табл. 12.
Для притирки п окончательной доводки уплотнительных поверх-
ностей арматуры широко используют мягкие пасты ГОИ (Государст-
венного оптического института).
Пасты ГОИ действуют на металл и механически и химически.
Они состоят из окиси хрома, стеарина, керосина, жира и некоторых
других материалов. По чистоте обработки пасты ГОИ делятся на гру-
бые, средние и тонкие.
Таблица 12
Область применения притирочных порошков для фланцев и арматуры
Абразив Область применения
Корунд Для предварительной притирки твердых (закаленных
Электрокорунд и азотированных) поверхностей Для предварительной притирки уплотнительных по- верхностей из особо твердых и азотированных ма-
Карборунд териалов Для притирки поверхностей из йугуиа, алюминия,
Карбид бора латуни, меди Для притирки уплотнительных поверхностей, азоти-
Алмазная пыль рованных и наплавленных твердым сплавом Для окончательной доводки мелких деталей из твер-
Стекло дых сплавов и д.рагоиенных камней Для притирки меди, латуни и бронзы
Грубая паста — темно-зеленого, почти черного цвета с отдельными
заметными крупинками, снимает слой металла, измеряемый сотыми
и десятыми долями миллиметра; средняя паста — темно-зеленого цвета,
обеспечивает снятие слоя в сотые доли миллиметра; тонкая паста —
светло-зеленого цвета, снимает слой металлов до тысячной доли мил-
лиметра.
§ 15. ПРОКЛАДОЧНЫЕ, УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ
И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Прокладочные материалы используют при ремонте трубопроводов
и арматуры для того, чтобы уплотнить фланцевые соединения. Обес-
печивая высокую плотность фланцевых соединений, прокладочные
материалы, кроме того, должны обладать хорошей пластичностью,
прочностью (чтобы воспринимать внутренние давления), а также ус-
тойчивостью к температурным условиям и разъедающему действию
среды, в которой находятся.
Основные материалы для прокладок и область их применения при-
ведены в табл. 13.
Наиболее распространенные виды прокладок: плоские паронито-
вые и зубчатые (гребенчатые) металлические.
Материал металлических прокладок должен быть мягче материала
фланцев, для чего заготовки перед механической обработкой подвер-
гают нормализации до твердости не более 120—130° по Бринеллю.
44
Таблица 13
Прокладки для фланцевых соединений
Материал Рабочая среда Толщи на проклад- ки, мм
наименование давление, кГ/см* температура, °C
Плоские прокладки
Листовой асбест Шнур.овой асбест Пар » 1,5 1,5 — До 4 » 6
Парусина 1,5 50 2—6
Технический картон > S6 120 0,25—3
Сплошная резина 3,0 40 1-8
Маслоупорная резина Масло, нефть 5,0 60 3—4
Резина с парусиновой про- Вода 6,0 60 1-6
кладкой Резина с металлической сет- 10,0 80 3—4
кой Кожа 20,0 40 2—3
Паста «Феникс» Пар. 15,0 200 —
То же Вода 25,0 200 —
Латексный картон Пар 50,0 . 425 0,5—2
Паронит Вода 50,0 Не огра- 0.3-3
Паронит Пар 50,0 ничена 450 0.3—3
Паронит УВ маслоупорный Масло, нефть 75,0 ' 350 1-2
Красная медь (отожженная) Вода 50,0 Не огра- 1—2
То же Пар 50,0 ничена 425 0,5—2
Зубчатые (гребенчаты е) п р о к л а д к и
Сталь 10 Вода, пар 185 230 3-4
Сталь электротехническая То же 230 230 3—4
АРМКО Сталь 1X13 Вода, насыщен- 360 280 3—4
То же ный пар Пар 100 540 3—4
Сталь Х18Н9Т » 140-255 585 ' 3—4
Уплотнительными материалами называются различные сальни-.
ковые набивки и мастики, служащие для предотвращения выхода пара
или воды через зазоры сальников и разъемы фланцевых соединений.
Сальниковые набивки, создавая уплотнение между шпинделем
и втулкой у арматуры, должны обладать малым коэффициентом трения,
высокой коррозийной стойкостью и устойчивостью против износа,
особенно при высоких температурах.
Материалы для сальниковых набивок арматуры в зависимости от
характеристики рабочей среды приведены в табл. 14.
Теплоизоляционные материалы служат для того, чтобы уменьшить
передачу тепла в окружающий воздух, а следовательно, снизить теп-
ловые потери и улучшить санитарно-гигиенические условия работы.
Теплоизоляционные материалы имеют пористое строение. Вследствие
45
заполнения пор воздухом коэффициент теплопроводности этих ма-
териалов очень низкий.
Таблица 14
Сальниковые набивки для арматуры
Рабочая среда Набивка
наименование давление, кГ /см2. До темпера- тура, °C, до
Чистая питьевая вода 200 100 Плетеный шнур из хлопчатобумаж- ной пряжи
Вода для хозяйствен- ных целей 160 100 Плетеный шнур из пеньковой пряжи, пропитанный антифрикционной мас- сой
Горячая вода 25 300 Асбестовый шнур, пропитанный анти-
Насыщенный пар 12 300 фрикционной массой, включающей тальк и графит
Перегретый пар 45 425 «Рациональ». Асбестовый шнур с мед- ной проволокой, пропитанный анти- фрикционной массой
Вода, насыщенный и перегретый пар 360 585 Чешуйчатый графит в манжетах из прографичешюго 'асбеста. Специаль- ные угольные кольца
Воздух 160 100 Плетеный шнур из пеньковой или льняной пряжи, пропитанный анти- фрикционной массой
Мазут 12 300 Плетеный шнур из хлопчатобумаж- ной пряжи
Бензин, керосин 200 100 Плетеный шнур из хлопчатобумажной пряжи, пропитанный смесью мыла с глицерином
В состав большинства изоляционных материалов входит асбест,
волокно которого характеризуется высокой прочностью на разрыв,
и низкой теплопроводностью. Из асбеста делают шнур, картон и ас-
бестовую ткань, которые используют при температуре до 500° С.
Из смеси распушенного асбеста и дешевых горных пород (диато-
мита, доломита, извести, отходов шиферного производства и др.)
изготовляют различные порошкообразные материалы: асбозурит,
асботермит, асбослюду, совелит и др. Их применяют в виде мастик
или, после формовки и сушки, в виде плит и фасонных изделий (сег-
ментов и скорлуп) при температуре до 450—500° С.
Некоторые теплоизоляционные материалы после формовки обжи-
гают. Наиболее распространенным из обожженных материалов яв-
ляется диатомовый пористый кирпич, который изготовляют из смеси
диатомита и древесных опилок. При обжиге древесные опилки выго-
рают, что создает дополнительную пористость изделия.
Для теплоизоляции широко применяют минеральную вату, состоя-
щую из тонких беспорядочно расположенных стекловидных волокон,
которые получают, продувая воздухом расплавленный шлак (шлако-
вата) или стекло (стекловата). Минеральная вата — очень пористый
материал, имеющий низкую теплопроводность. Ее применяют в виде
матов, войлока, плит и других изделий при температуре до 600° С.
46
Теплоизоляционные работы очень трудоемки' и дорогостоящи.
Между тем в процессе ремонта трубопроводов и арматуры изоляция
частично разрушается. В целях уменьшения потерь от разрушения
применяют готовые съемные изоляционные изделия, снимать которые
надо очень осторожно, чтобы сохранить изоляцию для повторной
установки.
§ 16. СМАЗОЧНЫЕ И ПРОМЫВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Основные задачи смазки — уменьшать силы трения между тру-
щимися поверхностями, отводить тепло, возникающее при трении, и
защищать детали от износа и коррозии. Поэтому смазочные материалы
не должны содержать посторонних механических примесей, кислот
и щелочей. Кроме того, смазочные материалы должны длительно со-
- хранить свои основные свойства без их ухудшения в процессе работы.
В зависимости от вида трущихся поверхностей и назначения смазки
применяют следующие смазочные материалы:
для механизмов с большим числом оборотов — веретенные масла
с очень низкой вязкостью;
для разнообразных тяжелых механизмов — машинные масла с вы-
сокой вязкостью;
для трущихся поверхностей, работающих при высокой темпера-
туре, — компрессорный, цилиндровые и турбинные масла, имеющие
высокую температуру вспышки;
для автомобильных двигателей — автомобильные масла (автолы).
Следует отметить, что применять тот или иной вид смазки, а также
масло определенной марки нужно в полном соответствии с техниче-
скими условиями; нельзя заменять смазку одного вида смазкой дру-
гого вида или масло одной марки маслом другой марки.
Чтобы предохранить от заедания и пригорания резьбовые соеди-
нения болтов и шпилек с гайками, применяют специальные смазки:
графитовые, графитомедистые и сернистомолибденовые.
Основной составляющей графитовой смазки является чешуйчатый
графит, густо разведенный в воде или в смеси глицерина с водой в соот-
ношении 2:1. Существенным недостатком этой смазки является лег-
кое удаление частичек графита с сопрягаемых поверхностей гаек и
шпилек после испарения воды.
Графитомедистые и сернистомолибденовые смазки в три-четыре
раза снижают коэффициент трения в резьбе между гайкой и шпилькой,
не пригорают и исключают опасность заедания в случае подтягивания
гаек в нагретом состоянии при температуре до 600° С.
Состав графитомедистых смазок по массе (весу) следующий (%):
Чешуйчатый графит............................ 15—20
Медный порошок ...................25—10
Глицерин..........................60—70
Для приготовления сернистомолибденовых смазок одну часть сер-
нистого молибдена разводят в двух частях глицерина.
Перед смазкой детали предварительно обезжиривают дихлорэта-
ном или неэтилированным бензином. Смазку наносят куском замши
или поролона и втирают ее на поверхность до появления прочной не-
стираемой пленки.
47
Смазки играют также роль антикоррозийных, защитных покры-
тий. В качестве антикоррозийных покрытий используют солидол,
пушечную, вазелиновую и графитовую мази и другие консистентные
смазки.
Для смазки стальных канатов (тросов) применяют канатные мази
одного из двух составов (%):
, Первый состав
Петралатум (ГОСТ 4096—62)....................... 20—50
Битум марки III.................................. 5—10
Канифоль...................................... 8—12
Графит........................................ 2,5—3,5
Гудрон масляный .............................. 64,5—24,5
Второй состав
Гудрон масляный ............................... 68
Битум марки III................................ 10
Канифоль ....................................... Ю
Вазелин технический............................. 7
Графит . ......................................... 3
Озокерит ......................................... 2
Для приготовления мази смешиваемые продукты подогревают до
температуры 60° С.
Чтобы уменьшить трение и нагрев инструмента при сверлении и
другой механической обработке металлов резанием, применяют раз-
личные масла и эмульсии (табл. 15). Для промывки деталей служит
керосин.
Таблица 15
Рекомендуемые жидкости для обработки металлов резанием
Обрабатываемый металл Жидкость
Сталь Чугун Медь Алюминий Мыльная эмульсия или смесь минерального и жирною растительного масла (касторового, сурепного) Мыльная эмульсия (или всухую) Мыльная эмульсия или сурепное масло Мыльная эмульсия (или всухую)
Дюралюминий Мыльная эмульсия или смесь керосина с касторовым (или сурепным) маслом
Силумин Мыльная эмульсия или смесь метилового спирта со ски- пидаром
Контрольные вопросы
1. Что называется сплавом?
2. Какие методы применяются для проверки структуры и качества металлов?
3. Какие основные свойства характеризуют качество металлов?
4. Что называется сталью?
5. Как маркируются конструкционные легированные стали?
Назовите несколько марок сталей и расшифруйте их химический состав.
6. Что такое ползучесть стали?
7. Какие виды применяют для термической обработки стали?
8. По каким свойствам подбирают абразивный инструмент?
9. Какие материалы используют для прокладок фланцевых соединений?
10. Какие'смазки применяют для резьбовых соединений при их работе в области
высоких температур?
Глава II
ДОПУСКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
§ 17. ДОПУСКИ, ПОСАДКИ И КЛАССЫ ТОЧНОСТИ
Машины и различные установки состоят из большого количества
разных деталей. Детали могут иметь сопрягаемые и свободные раз-
меры. Так, соединение шпинделя задвижки с втулкой сальника ха-
рактеризуется сопрягаемыми размерами, а размер по длине шпинделя
может быть свободным.
Определение размеров деталей производится расчетом. Расчетный
размер, обозначенный на чертеже целым числом, называется номи-
нальным, например 25 мм.
Выдержать абсолютно точно номинальные размеры при обработке
детали невозможно вследствие неточности станка, ошибок рабочего
при измерениях и многих других причин. Поэтому для каждой со-
прягаемой поверхности заранее устанавливают отклонения, опреде-
ляемые двумя предельными размерами. Размер с наи-
большим допустимым отклонением в сторону увеличения называют
наибольшим предельным размером, например 25,14 мм. Размер с наи-
большим допустимым отклонением в сторону уменьшения называют
наименьшим предельным размером, например 24,98 мм. Разность между
наибольшим предельным размером и номинальным называется верх-
ним отклонением (например, 25,14 мм — 25 мм 4- 0,14 мм), а раз-
ность между наименьшим предельным размером и номинальным —
нижним отклонением (например, 24,98 мм — 25 мм ~ — 0,02 мм).
Разность между наибольшим и наименьшим предельными разме-
рами называется допуском на неточность обработки, или просто д о -
и у с к о м (например, 25,14 мм — 24,98 мм == 0,16 мм).
Отклонения всегда имеют свой знак. Если предельный размер
больше номинального, отклонение обозначают со знаком плюс (+),
а если меньше''— со знаком минус (—). Поэтому линия номинального
размера для отклонений является нулевой линией и отклонения, рас-
положенные выше ее, будут положительными, а ниже — отрицатель-
ными. На рис. 9 графически изображена схема предельных размеров,
допусков и отклонений для вала (рис. 9, а) и для отверстия (рис. 9, б).
В левой части рисунка даны положительные отклонения (обозначаемые
со знаком «+»), а в правой — отрицательные (обозначаемые со зна-
ком «—»).
49
Размеры, полученные непосредственным измерением (обмером
детали), называются действительными.
Обрабатывая сопрягаемые детали в определенных пределах, ог-
раниченных допуском, получают полную их взаимозаменяемость. Взаи-.
мозаменяемость позволяет производить сборку деталей в узел без
всякой дополнительной механической или слесарной пригонки и снаб-
жать заранее изготовленными запасными частями механизмы и уста-
новки, что дает возможность быстрее и дешевле их ремонтировать.
При сборке двух деталей, входящих одна в другую, различают две
поверхности: внешнюю, которую называют охватывающей, и внутрен-
Рис. 9. Схема предельных размеров, допусков и отклонении:
а — для вала, б — для отверстия
нюю — охватываемую. Деталь с охватывающей поверхностью принято
называть отверстием, а деталь с охватываемой поверхностью — валом.
Разность между диаметрами отверстия и вала определяет характер сое-
динения, или посадку. Если диаметр отверстия больше диаметра вала,
то в соединении будет зазор (рис. 10, а) и детали смогут перемещаться
относительно друг друга. Если же диаметр отверстия меньше диаметра
вала, то в соединении получится натяг (отрицательный зазор) и при
этом будет выполнено неподвижное соединение (рис. 10, б).
Вал и отверстие (втулку) можно изготовить с наибольшими и наи-
меньшими предельными размерами (в пределах допусков). Так же
можно получить два размера зазора и два размера натяга.
Наибольшим зазором называют разность между наибольшим пре-
дельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала.
50
Наименьшим зазором называют разность между наименьшим пре-
дельным размером отверстия и наибольшим предельным размером
вала.
Пример. Номинальные размеры отверстия и вала 25 мм; предельные размеры
диаметра отверстия: наибольший 25,14 мм, наименьший 25,00 мм; предельные раз-
меры диаметра вала: наибольший 24,93 мм,' наименьший 24,79 мм. Следовательно,
зазоры будут: наибольший 25,14 — 24,79 = 0,35 мм, наименьший 25,00— 24,93 =
= 0,07 мм.
Наибольшим натягом называют разность между наименьшим пре-
дельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала.
Наибольший зазор
а)
.. Рис. 10. Схема посадок двух сопрягаемых деталей:
а — посадка подвижная с зазором, б — посадка неподвижная с
натягом
Наименьшим натягом называют разность между наибольшим пре-
дельным размером отверстия и наименьшим предельным размером
вала.
Пример. Номинальные размеры отверстия и вала 25 мм; предельные размеры
диаметра отверстия: наименьший 25,00 мм, наибольший 25,045 леи; предельные
размеры диаметра вала: наибольший 25,095 мм, наименьший 25,05 мм. Следова-
тельно, натяги будут: наибольший 25,00 — 25,095 =— 0,095 мм., наименьший
25,045 — 25,05 = — 0,005 мм.
Чтобы иметь возможность правильно подобрать требуемый зазор
или натяг-, применяют пятнадцать видов посадок: пять подвижных,
четыре переходных и шесть неподвижных. Наименования посадок
и их условные обозначения й соответствий С классом точности приве-
дены в табл. 16.
Т а 0 л и ц а 16
Наименования посадок и их условные обозначения.
Система отверстия
Класс точности Наименование посадок Характер посадок Условное обозн а- чение посадок
1 Прессовая 1-я Неподвижная Пр11
Прессовая 2-я . Пр21
Глухая Переходная г,
Тугая т,
Напряженная 1Д
Плотная П,
Скользящая Подвижная Сх
Движения » Д1
2 Горячая Неподвижная Гр
Прессовая » П
Легкопрессовая » П,
Глухая Переходная Г
Тугая » т
Напряженная » н
Плотная • п
Скользящая Подвижная с
Движения 2> д
Ходовая X
Легкоходовая 2> л .
Широкоходовая ш
2а Глухая Переходная ^2а
Тугая »
Напряженная » z н2а
Плотная п2а
Скользящая Подвижная - с2а
3 Прессовая 1-я Неподвижная Пр13
Прессовая 2-я » Пр2,
Прессовая 3-я » Пр33
Скользящая Подвижная с3
Ходовая Х3
Широкоходовая , ш3
За Скользящая
4 Прессовая Неподвижная Пр4
Скользящая Подвижная С4
Ходовая 2> х<
Легкоходовая » Л4
Широкоходовая »
5 Скользящая » С5
Ходовая >2 X.
Совокупность допусков и посадок, применяемых при изготовлении
и сборке отдельных деталей в узел, называется системой допусков.
Эта система разделяется на две самостоятельные части: систему отвер-
стия и систему вала.
В системе отверстия предельные размеры отверстия для всех поса-
док одного и того же класса точности, отнесенных к одному и тому же
номинальному диаметру, остаются постоянными, а для выполнения
52
различных посадок изменяют предельные размеры вала. По этой' сис-
теме номинальный размер соединения является наименьшим предель-
ным размером отверстия и допуск его направлен в сторону увеличения
* диаметра отверстия.
В системе вала предельные размеры вала для всех посадок одного
и того же класса точности, отнесенных к одному и тому же номиналь-
ному диаметру, остаются постоянными, а для выполнения различных
посадок изменяют предельные размеры отверстия. Номинальный раз-
мер соединения является наибольшим предельным размером вала, и
допуск его направлен в сторону уменьшения диаметра вала.
Система отверстия обозначается буквой А, а система вала — бук-
вой В. В большинстве случаев принято пользоваться допусками по
системе отверстия.
В зависимости от назначения деталей их обрабатывают с различ-
ной степенью точности. Спепень точности обработки носит название
класса точности. Согласно стандарту (ОСТ) для соединений размером
от 1 до 500 мм установлено десять классов точности: 1, 2, 2а, 3, За,
4, 5, 7, 8 и 9; 6-го класса точности нет. Первый класс является высшим
по точности, девятый — низшим.
1-й класс точности применяют для наиболее ответственных сопря-
жений при изготовлении особо точных изделий: измерительных ин-
струментов, оптических приборов и контрольных аппаратов.
2-й класс точности используют в точной механике, турбостроении,
арматуростроении и др. По этому классу точности изготовляют и ре-
монтируют уплотнительные поверхности арматуры.
3-й и 4-й классы точности применяют в общем машиностроении для
изготовления деталей с повышенной точностью. По этим классам точ-
ности обрабатывают поверхности многих сопрягаемых деталей ар-
матуры. При сборке этих деталей и соединений их друг с другом при-
меняют следующие виды посадки: скользящую (С), ходовую (X),
широкоходовую (Ш), прессовую (Пр). Допуски на обработку деталей
делают по системе отверстия. Величина допусков для посадок 3-го
и 4-го классов точности обработки приведена в табл. 17.
5-й класс точности предназначен для. посадок, от которых не тре-
буется большой однородности соединений.
7, 8 и 9-й классы точности применяют при изготовлении поковок,
отливок, а также при сборке деталей со свободными размерами. По
этим классам изготовляют трубы, обрабатывают их торцы для сборки,
определяют соосность друг с другом. Абсолютные величины допускае-
мых отклонений для труб и деталей трубопроводов (кроме арматуры)
приведены в главе VIII.
На чертежах допуски обозначаются буквами с индексом класса
точности. Если соединение выполняется по системе отверстия, то у раз-
мера отверстия ставят букву А с индексом, обозначающим класс точ-
ности, например 0 25А4, а у размера вала обозначают посадку с ин-
дексом класса точности, например 025Х4. На сборочном чертеже
обозначение отверстия ставят всегда в числителе, а вала — в знамена-
теле, ' например 0 25 .
53
<jn
Таблица 17
Допуски и посадки, применяемые при изготовлении я сборке деталей арматуры
Класс точ- ности Наименование отклонений и типа посадок Обозна- чение посадки на чер- теже Пределы отклонений Диаметры вала, мм
до 18 свыше 18 до 30 свыше 30 до 50 свыше 50 до 80 свыше 80 до 120 свыше 120 до 180 свыше 180 до 260
Пределы отклонений от номинальных размеров, мм
3 / 4 Отклонения отверстия Аз Верхний Нижний +0,035 0 +0,045 0 +0,050 0 +0,060 0 +0,070 0 . +0,080 0 +0,090 0
Отклонения вала для посадок Скользящая с. Верхний Нижний 0 -0,035 0 —0,045 0 —0,060 0 —0,060 0 —0,070 0 —0,080 0 —0,090
Ходовая Х3 Верхний Нижний —0,020 —0,070 —0,025 —0,085 —0,032 —0,10 —0,040 —0,12 —0,050 —0,14 —0,060 —0,165 —0,075 —0,195
Широкоходовая ш3 Верхний Нижний —0,045 —0,105 —0,060 -0,13 —0,075 -++16 -0,095 —0,195 —0,12 —0,235 —0,15 —0,285 —0,18 —0,330
Прессовая первая Пр13 Верхний Н и жни й +0,075 +0,04 +0,095 +0,05 +0,11 +0,06 +0,135 -1-0,075 +0,16 +0,09 ' +0,185 +0,12 +0,23 + 0,16
Отклонения отверстия а4 Верхний Нижний +0,12 0 +0,14 0 +0,17 0 +0,20 0 +0,23 0 +0,26 0 +0,30 0
Отклонения вала для посадок Скользящая с Верхний Нижний 0 —0,12 0 —0,14 0 -0,17 0 —0,20 0 —0,23 0 —0,26 0 —0,30
Ходовая ‘ X, Верхний Нижний —0,060 —0,18 —0,070 —0,21 —0,080 —0,25 —0,10 —0,30 —0+2 —0,35 -0,13 —0.40 —0,15 —0,45
Широкоходовая ш4 Верхний Нижний —0,24 —0,36 —0,28 —0,42 —0,34 —0,50 —0,40 —0,60 -0,46 —0,70 -0.53 —0,80 —0,60 -0,90
//
'ШШЧЬ
4/,
Рис. 11- Допуски и посадки
для сопрягаемых деталей
арматуры:
а - задвижка, б - вентиль.
Сопрягаемые детали: 1 — крыш-
' ка - грундбукса, 2-шпиндель
_____ грундбукса (втулка)
кольцо сальника. 3 — крышка _
направляющая втУл,'а’ „„„«
корпус - крышка, 5 — верхний
?клттн-п
тарелкодержатель — обойма,
6 — гнездо грибка — грибок,
7 — тарелка — нижний тарелко- $
держатель, S — тарелка — обои- о
ма, 9 — тарелкодержатсль —
шайба — гайка, 10 — шпин-
дель — направляющая втулка,
// — крышка — кольцо саль-
ника, 12 — шпиндель — гнездо
штурвала, 13 — тарелка — го-
ловка шпинделя, 14 — тарелка
— седло
ff)
Так, например, обозначение на рис. 11 (позиция 2) сопряжение
шпинделя с втулкой сальника (грундбуксой) ф-указывает, что точ-
•Л.4
ность обработки отверстия (втулки) и шпинделя (вала) должна соот-
ветствовать 4-му классу (А4), а посадка втулки на шпиндель — ходо-
вая (Х4). Для диаметра шпинделя 25 мм предельные размеры (после
обработки) диаметров отверстия втулки и шпинделя, а также величина
зазора при сборке этих деталей должны соответствовать цифровым
значениям, приведенным в примере на стр. 51.
Когда соединение выполняется по системе вала, то у номинального
размера отверстия обозначают посадку с указанием класса точности,
например 025Х4, а у размера вала ставят букву В с индексом класса
точности, например 025В4: на-сборочном чертеже это соединение будет
обозначено 0 25
Если на чертеже проставляют числовые значения допуска, то около
номинального размера указывают величины отклонений (в лш). Верх-
нее отклонение ставят вверху, а нижнее — внизу; отклонение, равное
нулю, не указывают. Например, соединение по системе отверстия, вы-
полненное по 4-му классу точности при ходовой посадке, будет обо-
значаться на чертеже: отверстие ф 25 °’140, вал ф25^0’^-
На сборочном чертеже отклонения, относящиеся к отверстию, пишут
в числителе, а к валу — в знаменателе, например 0 25 -j^o’oTp-
— 0’210
Индексы класса точности для 7, 8 и 9-го классов на чертежах про-
ставляют не всегда.
§18. ЧИСТОТА ОБРАБОТКИ
Большую роль при сборке деталей играет чистота сопрягаемых по-
верхностей, которую получают в результате их обработки. Чистота
поверхности является одной из характеристик точности. Неровность
поверхности оказывает значительное влияние на износ детали. При
высоком качестве обработанной поверхности возрастает срок службы
детали и повышается ее прочность. Чистые поверхности значительно
лучше сопротивляются коррозии.
Любой режущий инструмент оставляет на обрабатываемой поверх-
ности риски разного размера, обработанная поверхность деталей по-
лучается не гладкой, а шероховатой, состоящей из впадин и выступов,
чередующихся между собой. Чтобы оценить степень чистоты поверх-
ности, измеряют-ее шероховатость, т. е. высоту гребешков, оставших-
ся на поверхности после обработки. По ГОСТ 2789—59 все обработан-
ные поверхности делятся на 14 классов чистоты в зависимости от сред-
ней высоты неровностей.
В табл. 18 приведены значения шероховатости в микрометрах
(мкм), условные обозначения чистоты поверхности, а также сведения
о методах обработки, обеспечивающих получение того или иного
класса чистоты поверхности.
56
§ 19. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
И ТЕХНИКА ИЗМЕРЕНИЙ
Для определения размеров деталей п правильности их обработки
применяют измерительные и проверочные инструменты. В зависимости
от степени точности измерительные инструменты делят на простые
и точные. Простые измерительные инструменты обеспечивают точность
измерения до 0,5 мм. К ним относятся: измерительные линейки, метры,
рулетки, кронциркули, нутромеры. Точные измерительные инстру-
Т а б л и ц а 18
Классификация чистоты поверхности при различных
методах обработки
Поверх- ность Обо- зна- чение класса чи- стоты Среднее арифме- тическое отклоне- ние профиля Высота неров- ностей Методы обработки Область применения
я км, не более
Грубая 1 80 320 Грубая обдирка, фре- Торцы труб под свар-
2 40 160 верование, обработ- ку, патрубки кор'
3 20 80 ка Драчевым на- пильником пусов арматуры, цилиндрические по- верхности фланцев
Полу- 4 10 40 Чистовая обработка Подкладные кольца,
чистая 5 5 20 фрезой, резцом, лич- сопрягаемые поверх-
6 2,5 10 ным напильником, шлифовальным кру- ГОМ ности арматуры: грибок, корпус с крышкой, сальнико- вая камера, гнездо под подшипник
Чистая 7 1,25 6,3 Тонкое точение алмаз- Верхушки гребешков
8 0,63 3,2 }.ыми резцами, шли- рифленых прокла-
9 0,32 1,6 фсвание, полирова- ние док, шпиндель, вну- треннее отверстие нажимной втулки сальника у арма- туры
Весьма 10 0,16 0,8 Особо тонкое шлифо- Зеркала фланцев для
чистая 11 0,08 0,4 вание и полирова- беспрокладочного
12 0.04 0,2 ние, доводка бру- соединения, зеркала
13 0,02 0,1 сками, притирка, седел и тарелок, по-
14 0,01 0,05 доводка на специ- альных станках (хо- нингование) верхности плоского упора под седло у арматуры
менты позволяют производить измерения с точностью от 0,1 до 0,001 мм.
К ним относятся: штангенциркули, микрометры, угломеры, предель-
ные калибры, индикаторы, уровни, щупы, а также различные оптико-
механические, электромеханические, пневматические и другие изме-
рительные приборы.
При точных измерениях необходимо предварительно сверить пока-
зания инструмента, находящегося в обращении, с показаниями конт-
рольного инструмента (эталона) и устранить неточности; если конструк-
ция инструмента не позволяет сделать это, то следует учесть отклоне-
ния, допущенные им при измерении. Контрольные инструменты перио-
дически проверяют в лаборатории. Точные измерения выполняются
при температуре окружающей среды 20° С. Нельзя производить из-
мерения сразу после обработки детали, так как деталь нагрета и
результаты измерения будут неточными. Более точные результаты
можно получить, выводя среднее значение из показателей первона-
чального и повторных измерений по окончании каждой операции,
а также после окончания изготовления детали в целом.
Точность измерения значительно зависит от опытности рабочего
и умения пользоваться инструментом. Если нет специальных указа-
ний о правилах пользования инструментом, то при измерении
необходимо следить за тем, чтобы
измерительный инструмент нахо-
дился в плоскости, перпендику-
лярной к одной из осей детали,
без какого-либо перекоса или на-
клона.
По назначению и конструкции
все измерительные и проверочные
инструменты подразделяются на
семь групп: штриховые нераздвиж-
ные, переносные, штриховые раз-
движные, угломерные, одномерные,'
индикаторные и плоскостные про-
верочные.
Штриховые нераздвижные инструменты применяют для измерения
линейных размеров. К этой группе относятся измерительные линейки,
складные метры, рулетки. Расстояние между отдельными штрихами
(делениями) у линеек и метров 1 или 0,5 мм, а у рулеток 1 или 10 мм.
Переносные инструменты служат для переноса размеров с масштаб-
ной (измерительной) линейки на изделие или наоборот. Их применяют,
когда измерение линейкой невозможно из-за сложной формы детали
или наличия на ее кромках фасок и закруглений. К таким инструмен-
там относятся: кронциркули, разметочные циркули и нутромеры, по-
казанные на рис. 12. Эти инструменты состоят из двух ножек, сидящих
на одной оси. Кронциркуль служит для измерения наружных криво-
линейных поверхностей (например, наружного диаметра трубы), раз-
меточный циркуль — для измерения и разметки плоских поверхнос-
тей или разметки деталей, а нутромер — для измерения внутренних
поверхностей (например, внутреннего диаметра трубы, отверстия,
паза и т. д.). При пользовании этими инструментами размер определяют
по линейке.
Штриховые раздвижные инструменты служат для измерения на-
ружных и внутренних поверхностей, глубин и высот. К ним относятся:
штангенциркули, микрометры, штихмасы и другие измерительные
58
Рис. 12. Переносные инструменты:
а — кронциркуль, б — разметочный цир-
куль, в — нутромер
инструменты, позволяющие производить измерения с высокой точ-
ностью благодаря подвижности измерительных частей.
Штангенциркуль (рис. 13, а) состоит из штанги 6 с губками 1 и 2;
по штанге передвигается рамка 5 с губками 3 и 9 и глубиномером 7.
Рамка на штанге закрепляется винтом 4.
Штанга представляет собой масштабную линейку с ценой деления
1 мм. На рамке расположены вспомогательная шкала 8, служащая
для отсчета долей миллиметра и называемая нониусом. Размеры от-
считывают по основной шкале в целых миллиметрах и по нониусу
в долях миллиметра. Точность отсчета по нониусу может быть 0,1;
0,05 и 0,02 мм в зависимости от его масштаба.
Деталь
б) 6)
Рис. 13. Штангенциркуль:
а — общий вид, б и в — примеры отсчета; 1 и 2 — губки штанги, 3 и 9 — губки
рамки, 4 — стопорный винт, 5 — рамка, 6 — штанга, 7 — глубиномер, 8 — но-
ниус
На рис. 13, б показаны в нулевом положении основная шкала,
нанесенная на штанге 6, и шкала нониуса 8 с точностью отсчета 0,1 мм.
Шкала нониуса получена при делении 9 мм на 10 частей. Следова-
тельно, размер каждого деления нониуса 0,9 мм, т. е. на 0,1 мм мень-
ше размера деления основной шкалы. Если передвигать нониус вправо
от исходного положения, то при совпадении его штриха 1 со штрихом
1 основной шкалы нулевое деление нониуса переместится от нулевого
деления основной шкалы на 0,1 мм; между губками 1 и 9 образуется
зазор такой же величины. При дальнейшем движении нониуса вправо
его штрихи 2, 3, 4 и все дальнейшие до 10-го последовательно совпадут
со штрихами 2, 3, 4~ и т. д. основной шкалы и расстояние между ну-
левыми штрихами будет соответственно 0,2; 0,3; 0,4 мм и далее до
1,0 мм. На столько же увеличится расстояние между губками штанги
и рамки.
Для отсчета размера по штангенциркулю надо взять количество
целых миллиметров по основной шкале до нулевого деления нониуса,
59
а количество десятых долей'миллиметра— по нониусу, определив,
какой штрих нониуса совпадает со штрихом основной шкалы. На
p»ic. 13, в показан размер 20,4 мм.
У штангенциркуля с точностью отсчета по нониусу 0,05 мм шкала
нониуса длиной 19 мм разделена на 20 равных частей. Следовательно,
каждое деление нониуса на 0,05 мм меньше деления на штанге. Штан-
генциркули с точностью отсчета 0,02 мм имеют цену деления на штанге
0,5 мм, а шкала нониуса длиной 12 мм разделена на 25 частей, т. е.
имеет цену деления, равную 12 : 25 = 0,48 мм, или на 0,5—0,48 =
= 0,02 мм меньше цены деления на штанге.
Микрометр (рис. 14, а) применяют для измерения наружных по-
верхностей с точностью до 0,01 мм. Он состоит из скобы 1 с пяткой
Рис. 14. Микрометр:
а — общий вид, б и в — примеры отсчета; 1 — скоба, 2 ~ пятка, 5 —
стопорное устройство, 4 — барабан, 5 — трещотка, б — микрометри-
ческий винт, 7 — стебель
2 и стеблем 7, микрометрического винта 6, на котором закреплен ба-
рабан 4, трещотки 5 и стопорного устройства 3.
На стебле по обе стороны от продольной риски нанесены штрихи.
Расстояние между нижним штрихом и соседним верхним 0,5 мм. Мик-
рометрический винт выполнен с шагОм 0,5 мм., а нижняя конусная
поверхность барабана разделена на 50 равных частей. Следовательно,
поворот барабана на одно деление соответствует осевому перемещению
микровинта на 0,5 : 50 0,01 мм.
При измерении микрометром проверяемую деталь помещают между
пяткой 2 и торцом винта 6. Вращением трещотки деталь зажимают
так, чтобы не было перекоса. Показания отсчитывают сначала по шкале
стебля от нулевого штриха до кромки барабана. Эти показания будут
кратными 0,5. Десятые и сотые доли миллиметра отсчитывают по де-
лениям на шкале барабана, совпадающим с продольной риской на
стебле. Измеренный размер определяют суммой полученных величин.
На рис. 14, б крайней кромкой барабана открыто на стебле 7 мм,
а продольная риска стебля совпадает с 35-м делением шкалы барабана,
что соответствует 0,35 мм. Следовательно, размер детали равен 7 +
I- 0,35 7,35 мм. На рис. 14, в показан размер 14,68 мм.
60
Перед тем как пользоваться микрометром, проверяют правильность
его показаний. Для этого торцы пятки и микрометрического винта
совмещают при помощи трещотки. При таком положении кромка ба-
рабана должна находиться на нулевом штрихе стебля, а нулевое де-
ление барабана совпадать с продольной риской на стебле. Если этого
Рис. 15. Микрометрический штихмас.
а — общий вид, б — способ измерения отвер-
стия; / — торец сменного удлинителя, 2 — смен-
ный удлинитель, 3 — микрометрическая головка,
4— барабан головки, 5 — торец головки
6
Рис. 16. Универсальный угломер:
1 — подвижная линейка, 2 — угольник, 3 —
неподвижная линейка, 4 полудиск, 5 —
головка микрометрического винта, б — нониус
нет, микрометр регулируют
установкой на нуль при по-
мощи стопорного устройства
и зажимной гайки, находя-
щейся на барабане.
Микрометры выпускаются
для разных пределов изме-
рений с интервалами: 0—
25 мм, 25—50 мм, 50—75 мм
и т. д. до 1600 мм.
Микрометрический штих-
мас (рис. 15, а) служит для
измерения внутренних раз-
меров детали с точностью до 0,01 мм. Его применяют для опреде-
ления овальности труб, обечаек, отверстий размером 35 мм и более.
Способ отсчета по штихмасу такой же, как по микрометру. Для
замеров больших диаметров к микрометрической головке штих-
маса прилагается набор смен-
ных калиброванных удлините-
лей, при помощи которых можно
составить любой размер.
При измерении штихмас
вводят в отверстие и упирают
один его конец в какую-либо
точку (рис. 15, б), затем, качая
штихмас относительно этой точ-
ки и одновременно поворачивая
• барабан головки, находят наи-
больший диаметр отверстия.
Угломерные инструменты
применяют для проверки и
измерения углов. К ним отно-
сят: угольники, угловые шаб-
лоны и плитки, угломеры. Уголь-
никами проверяют прямые углы,
а угловыми шаблонами и плит-
ками любые другие углы. При-
меры применения угольников
для проверки перпендикулярности одной оси по отношению к другой
приведены на рис. 78 (см. стр. 173).
На рис. 16 показан универсальный угломер, которым измеряют
углы от 0 до 180° с точностью до 2'. Угломер состоит из линейки 3
с закрепленным на ней полудиском 4. Вторая линейка 1 вращается
на оси вместе с нониусом 6. На линейке 1 с помощью хомутика закреп-
61
лен угольник 2, который служит для измерения углов до 90°, при из-
мерении больших углов угольник снимают и к полученному показанию
прибавляют 90°.
Чтобы измерить угол детали, подвижную линейку 1 устанавливают
на нужный угол по нулевому штриху нониуса 6. Затем вращением го-
ловки микрометрического винта 5 окончательно устанавливают но-
ниус. При отсчете показаний сначала замечают, какой штрих шкалы
полудиска прошел нулевой штрих нониуса; этот штрих покажет вели-
чину угла в целых градусах. Далее смотрят,' какой штрих нониуса
совпадает со штрихом полудиска; числовое значение штриха нониуса
покажет количество минут в измеряемом угле.
Рис. 17. Одномерные инструменты:
а — калибр-пробка, б — калибр-скоба, в — набор шаблонов для проверки
фасок и сварного шва, г — пластинчатый щуп
Одномерные инструменты служат для контроля или измерения
какой-либо одной величины. К ним относят: калибры, шабл'оны, щупы,
резьбомеры.
Калибры изготовляют в виде пробок — для контроля размеров
отверстия (рис. 17, а) и в виде скоб — для контроля наружных раз-
меров (рис. 17, б). Размеры сторон калибров: проходной (Пр) и не-
проходной (Не) соответствуют наибольшему и наименьшему предель-
ным размерам, т. е. показывают, укладывается ли в заданный допуск
действительный размер проверяемой детали.
Шаблоны применяют для проверки контуров или размеров деталей
преимущественно неправильной формы. Несовпадение контуров про-
веряемой детали с контурами шаблона определяется «на просвет». На
рис. 17, в представлен набор шаблонов для проверки фасок и сварного
шва при соединении труб сваркой. Каждая пластинка шаблона пред-
назначена для определения диаметра и толщины стенки трубы. Кон-
цом пластинки проверяют фаски и зазор между торцами стыкуемых
труб, а выемки на ее сторонах служат для контроля размеров усиления
сварного шва.
62
Рис. 18. Индикатор
часового типа:
1 — указательная стрел-
ка, 2 — стрелка указате-
ля оборотов, 3 — цифер-
блат, 4 — измерительный
стержень
Щупы (рис. 17, г) используют для измерения небольших зазоров
между поверхностями собранных деталей. Щуп состоит из набора
стальных пластинок, каждая из которых калибрована на определен-
ную толщину в пределах 0,03—1,0 мм. Зазоры можно проверять как
одной, так и несколькими сложенными вместе пластинками.
Резьбомеры применяют для проверки величины шага, числа ниток
и правильности резьбы. Резьбомер, как и щуп, состоит из набора плас-
тинок, на которых нанесены профили резьбы и указаны ее размеры.
Индикаторные инструменты служат для измерения небольших
отклонений в размерах и. форме деталей, проверки правильности их
взаимного расположения в конструкциях и механизмах, а также для
проверки удлинения шпилек при затяжке флан-
цевых соединений.
Наибольшее распространение получили ин-
дикаторы часового типа с циферблатом (рис. 18).
Механизм индикатора, заключенный в корпус,
состоит из набора шестерен. Шестерни подобраны
так, что в результате перемещения измеритель-
ного стержня 4 на 0,01 мм стрелка 1 передви-
гается по циферблату 3 на 0,01 мм, а при пере-
мещении стержня на 1 мм стрелка 1 совершает
полный оборот, стрелка 2 передвигается на одно
деление.
.При пользовании индикатором его наконеч-
ник подводят к измеряемой поверхности и уста-
навливают стрелку 1 на нулевое деление. За-
тем ослабляют винт для одного-двух полных
оборотов стрелки 1. Это делают для того,
чтобы во время измерения индикатор мог пока-
зать как отрицательные, так и положительные
отклонения от размера, по которому он уста-
новлен на нуль.
Индикатор на подставке перемещают по по-
верхности изделия или изделие — по торцу
измерительного стержня. Для определения ве-
личины удлинения шпилек при затяжке фланцевых соединений ин-
дикатор закрепляют в специальной зажимной втулке с плоской тор-
цовой поверхностью, которая соприкасается с измеряемым торцом
затягиваемой шпильки. Отклонение в форме или размерах вызовет
перемещение стержня, а стрелка / покажет величину этого отклонения.
Плоскостные проверочные инструменты служат для проверки
чистоты поверхности, а также проверки прямолинейности положения
изделия по отношению к заданной отметке. К этим инструментам от-
носятся: проверочные угольники, линейки, шабровочные плиты, от-
весы, уровни.
Проверочные угольники, линейки и плиты используют для проверки
плоскостности деталей методом световой щели или «пятен на краску».
При проверке методом «пятен на краску» плиту покрывают слоем
краски (лазури, голландской сажи, туши и др.). Краску растирают
63
таким образом, чтобы не ощущалось никаких комочков, и укладывают
в мешочек из холста. При натирании плиты краска выступит через
поры мешочка и закрасит поверхности плиты тонким слоем. Затем
деталь кладут па плиту (пли плиту на деталь) и свободно перемещают
по ней в разных направлениях. При этом все участки, выступающие на
поверхности детали, окрашиваются. Количество равномерно располо-
женных пятен краски на поверхности характеризует чистоту ее обра-
ботки. Чем больше равномерно расположенных отпечатков краски, тем
выше чистота обработки поверхности. Этим методом проверяют чистоту-
обработки поверхности детали после тонкого опиливания, шабрения,
притирки. Количество пятен
краски на 1 см' проверяемой по-
верхности и их площадь задаются
техническими условиями.
Уровни (ватерпасы) приме-
няют для проверки горизон-
тального и вертикального поло-
жения поверхностей. Уровнями
пользуются при разметке трассы
трубопровода, выверке его поло-
жения, проверке уклонов и т. д.
Для контроля небольших
отклонений поверхности от го-
ризонтального или вертикаль-
ного положения используют сле-
сарный (валовой) уровень (рис.
19). Основной его частью является
продольная ампула—стеклян-
ная трубка, наполненная жид-
костью (водой, спиртом, эфиром)
с таким расчетом, чтобы внутри
остался пузырек воздуха. Пузы-
рек воздуха всегда стремится
занять наивысшее положение.
Отклонение его от центрального
Рис. 19. Слесарный уровень:
1 — поперечная ампула, 2 — продольная ам*
пула, <7 — корпус
Рис. 20. Гидростатический уровень:
7 — стеклянная трубка, 2 — кран, 3 ~ рези-
новый шланг
нулевого положения определяется по делениям шкалы, которая
нанесена на стеклянной трубке. Цена одного деления шкалы может
быть от 0,6 до 0,1 мм на 1 м. Так, например, отклонение пузырька
на одно деление, цена которого 0,6 мм, покажет, что разница в
высоте двух точек, находящихся на расстоянии 1 м одна от дру-
гой, составляет 0,6 мм.
Правильность установки уровня в вертикальном положении опре-
деляют по пузырьку воздуха в поперечной ампуле, который должен
занимать среднее положение. Пользуясь уровнем, его устанавливают
на проверяемую плоскость и по положению пузырька ампулы опреде-
ляют величину уклона. Затем поворачивают уровень на 180° и вновь
устанавливают на прежнее место. Если второе показание уровня не
совпадает с первым, за истинное показание принимают среднюю ариф-
метическую величину,
64
Для проверки разности высот двух деталей или двух концов одного
изделия, расположенных на большом расстоянии друг от друга, поль-
зуются гидростатическим (водяным) уровнем (рис. 20). Такой уровень
состоит из двух стеклянных трубок с делениями или только с нулевой
чертой, соединенных между собой резиновым шлангом.
При пользовании уровнем нулевые деления стеклянных трубок
устанавливают по краям измеряемой поверхности или высотным от-
меткам и по разности уровней воды в трубках определяют разность
высот деталей (или отметок). Если на трубках имеется только нулевая
черта, разность высот измеряют масштабной линейкой. Измерение
производят два-три раза, переставляя трубки из одной отметки в дру-
гую, и за истинный результат принимают среднюю арифметическую
величину. Пользуясь уровнем, нельзя допускать перегиба шланга
во избежание искажения показаний. Для проверки на отсутствие воз-
душных пузырей обе трубки складывают вместе, поднимают вверх
при открытых кранах и несколько раз встряхивают резиновый шланг.
Контрольные вопросы
1. Что называется допуском на изготовление?
2. Какие классы точности применяют при изготовлении сопрягаемых деталей
арматуры?
3. Что называется чистотой поверхности?
Л. Как определяют размеры деталей при помощи штангенциркуля, микрометра,
штихмаеа, угломера?
3 Пингильский
Глава III
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
И ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
§ 20. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ
Электрической станцией называется промышленное
предприятие, вырабатывающее электрическую и тепловую энергию.
Электрическая станция, связанная со своими потребителями элект-
рическими и тепловыми сетями, вырабатывает в каждый момент вре-
мени только такое количество энергии, которое в этот же момент вре-
мени расходуется потребителями. Поэтому нагрузку электрической
станции определяют мощностью, расходуемой потребителями, мощ-
ностью, идущей на собственные нужды станции и потери в распредели-
тельных сетях и трансформаторах.
Электрическую и тепловую энергию на электростанциях выраба-
тывают, преобразуя в специальных установках природные источники
энергии. Природные источники энергии называют энергетическими
ресурсами.
Различают следующие виды основных энергетических ресурсов:
энергию излучения солнца;
энергию ветра;
водную энергию;
химическую энергию топлива;
атомную энергию.
Солнечную энергию и энергию ветра из-за сложности установок
практически почти не используют.
Водную энергию используют для получения электрической энергии
на гидравлических электрических станциях, которые сокращенно на-
зывают ГЭС.
Химическую энергию, заключенную в топливе, применяют на тепло-
вых электростанциях. В нашей стране тепловые электростанции явля-
ются основными производителями электрической энергии. Доля вы-
работки электрической энергии па тепловых электростанциях состав-
ляет более 84% общего количества вырабатываемой электроэнергии.
Различают три основные категории тепловых электростанций,
использующих энергию топлива:
государственные районные электрические станции — ГРЭС;
66
теплоэлектроцентрали — ТЭЦ;
местные электростанции.
ГРЭС предназначена в основном для выработки электрической
энергии. Характерными особенностями ГРЭС являются большая мощ-
ность и расположение в районе добычи топлива. Первичным двигате-
лем на ГРЭС служит конденсационная турбина, поэтому такие стан-
ции называют также конденсационными электростанциями (КЭС).
ТЭЦ вырабатывает не только электрическую энергию, но и тепло-
вую — для централизованного снабжения потребителей паром и горя-
чей водой. Характерной особенностью ТЭЦ является ее расположение
в районе крупных потребителей тепла — больших городов или промыш-
ленных предприятий. Первичным двигателем на ТЭЦ служит теплофи-
кационная турбина. Метод совместного получения электрической
и тепловой энергии с централизованным распределением тепла на-
зывают теплофикацией.
Местные электростанции — городские, коммунальные, фабрично-
заводские и сельские (колхозные) — предназначены для снабжения
электрической энергией (а в некоторых случаях и тепловой энергией)
небольшого изолированного района, промышленного предприятия
или колхоза. В качестве первичного двигателя на местных электро-
станциях устанавливают паровые машины (локомобильные установки),
двигатели внутреннего сгорания и паровые турбины небольшой
мощности.
Атомную, или ядерную, энергию используют на атомных электро-
станциях — АЭС. Преобразование атомной (ядерной) энергии в тепло-
вую и электрическую имеет особенно большое практическое значение
для промышленных районов, в которых нет источников гидравличе-
ской энергии и местного топлива. Энергия, заключающаяся в ядре
атома, при его расщеплении выделяет огромное количество тепла;
для преобразования его в тепловую и электрическую энергию тре-
буется ничтожно малое количество расщепляющегося вещества.
Так, например, ядерная энергия 1 кг урана равна 20 млн. квт-ч элект-
рической энергии, для получения которой на тепловой электростан-
ции с конденсационными паротурбинными установками надо сжечь
более 8000 ш подмосковного угля.
Атомные электростанции относятся к категории тепловых электро-
станций. В качестве первичного двигателя на АЭС используют обыч-
ную паровую турбину конденсационного или теплофикационного типа.
§ 21. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
В настоящее время большая часть крупных электростанций раз-
личного типа работает параллельно на общую электрическую сеть.
Такое объединение электростанций называют энергетической системой
(энергосистемой).
В состав энергосистемы входят электростанции, электрические сети
и потребители электрической энергии, а также тепловые сети и потре-
бители тепловой энергии, связанные в одно целое. Объединение несколь-
ких электростанций на параллельную работу значительно повышает
3” 67
общую надежность электроснабжения потребителей, так как при ава-
рии и отключении одной из станций системы ее нагрузка перераспре-
деляется между другими станциями этой системы. .За счет кратковре-
менной перегрузки агрегатов станций, оставшихся в работе, можно
обеспечить снабжение всех или наиболее ответственных потребителей
энергии.
Совместная работа некоторых электростанций дает возможность
более экономично использовать оборудование отдельных электростан-
ций и энергетические ресурсы района. Так как каждая из станций
системы покрывает некоторую заданную часть нагрузки, то в первую
очередь используют работу тех электростанций, которые оборудованы
более совершенными агрегатами, работают с наибольшим к. п.'д.
и на дешевом топливе, а также гидроэлектростанции, дающие наибо-
лее дешевую электрическую энергию.
С ростом новых электрических мощностей отдельные энергетиче-
ские системы объединяются на параллельную работу в единые энерге-
тические системы — ЕЭС. Примером такого объединения является
ЕЭС центра СССР, в которую входят энергетические системы централь-
ных и южных областей РСФСР, Урала, Донбаса и многих промышлен-
ных областей УССР.
Объединение электростанций в единую энергетическую систему
имеет большое народнохозяйственное значение. Ввиду того что су-
мерки на западе и востоке, а следовательно, утренние и вечерние
максимумы на территории системы наступают в различное время, может
быть достигнуто значительное снижение объединенного максимума
нагрузок. Это позволяет обеспечить электроэнергией большее коли-
чество потребителей.
Далее рассмотрены принципиальная технологическая схема и ор-
ганизационная структура только тепловых электростанций с паро-
турбинными установками, так как станции этого типа имеют наиболее
сложную и разветвленную сеть трубопроводов различного назначения.
§ 21. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ
Технологический процесс производства электрической энергии на
тепловых электростанциях неразрывно связан с оборудованием и уста-
новками, в которых один вид энергии преобразуется в другой.
Паротурбинная электростанция состоит из трех основных установок:
котельной, турбинной и электрической. Основным технологическим
оборудованием этих установок являются котельные агрегаты (паро-
генераторы), паровые турбины (преобразователи тепловой энергии
в механическую работу) и электрические генераторы.
Котельные агрегаты служат для выработки пара. Тепловая энергия,
выделяющаяся при сгорании топлива в топках котельных агрегатов,
передается воде, в результате испаряется и превращается в водяной
пар. Паровые турбины преобразуют тепловую энергию пара в механи-
ческую работу, которая в генераторе преобразуется в электрическую
энергию.
68
Кроме основного оборудования, каждая установка имеет большое
количество вспомогательных устройств.
Исходным носителем энергии на тепловых электростанциях явля-
ется топливо. В топках котельных агрегатов сжигают следующее
топливо: уголь и торф (в кусковом и взвешенном состоянии), тяжелые
продукты перегонки сырой нефти (мазут) и газ.
На рис. 21 представлена принципиальная технологическая схема
тепловой электростанции, работающей на каменном угле. Изображен-
ный на схеме в разрезе котельный агрегат состоит из вертикального
однобарабанного водотрубного котла. Котлы такого типа с одним,
двумя и большим числом барабанов (или коллекторов), соединенных
между собой системой труб, которые расположены в топочной камере
вертикально (или с небольшим наклоном), широко распространены
на тепловых электростанциях.
Котельная установка оборудована: шахтными мелы-шцамп для
размола угля и превращения его в угольную пыль; вентиляторами,
которые засасывают холодный воздух и, создавая небольшой напор,
прогоняют воздух через воздухоподогреватель, откуда он поступает
в топку; дымососами, чтобы отсасывать дымовые газы и усиливать
тягу,- необходимую для интенсивного сгорания топлива, и другим ко-
тельным вспомогательным оборудованием.
Подаваемое со, склада топливо по ленточным транспортерам 15
поступает в бункер 16 и через питатели сырого угля 17 направляется
в мельницу 19. В мельнице уголь размалывается и превращается
в угольную пыль. В процессе размола угольная пыль подсушивается
горячим воздухом, поступающим в мельницу из воздухоподогревателя
36 по воздуховоду 28. Пыль, смешанная с горячим воздухом (аэро-
смесь), под напором, создаваемым вентилятором 31, движется вверх
по шахте 20 и через амбразуру (отверстие) 27 вдувается в топочную
камеру 26. Шахта 20 выполняет одновременно функции сепаратора
пыли: в ней из пылевоздушного потока выделяются крупные частицы
топлива, которые под действием собственного веса падают вниз, в мель-
ницу,- где дополнительно измельчаются.
В топочной камере пылеобразное топливо сгорает во взвешенном
состоянии с высокой температурой (1600° С и выше).
Вода под давлением, которое создает питательный' насос 18, по-
ступает во входной коллектор 37 водяного экономайзера 38 и прямым
током (прямоточно) проходит по его змеевикам, обогреваемым дымо-
выми газами. Подогретая в водяном экономайзере вода через выход-
ной коллектор поступает в перепускные трубы, а из них в барабан
котла 22.
Барабан котла соединен трубами 25 и 21 с коллекторами 29, в ре-
зультате чего образуется замкнутый контур. Система труб 25, рас-
положенных в топке, носит название экрана. Находящаяся в экранных
трубах вода интенсивно нагревается теплом горячих газов и превра-
щается в пароводяную смесь (эмульсию), состоящую из пузырьков
пара, смешанных с водой. Пароводяная смесь, имеющая относительно
меньший удельный вес,,,стремится подняться вверх. В технологиче-
ском процессе преобразования воды-в пар экранные трубы выполняют
6?
функции подъема воды и пароводяной смеси, поэтому их называют
подъемными трубами.
Трубы 21 находятся с наружной стороны обмуровки и не обогре-
ваются. Эти трубы называют опускными, или водоподводящими.
По ним более холодная часть воды самотеком опускается из барабана
вниз и подводится через коллекторы к нижним концам обогреваемых
труб.
Разность между плотностью более холодной воды, заполняющей
опускные трубы, и пароводяной эмульсии, находящейся в подъемных
трубах, способствует вытеснению пароводяной эмульсии в барабан
котла. В барабане котла пузырьки пара отделяются от воды и собира-
ются в его верхней части (паровом пространстве барабана), а вода
снова самотеком опускается вниз по необогреваемым (опускным)
трубам.
Такой многократный кругооборот воды по замкнутому контуру —
барабан 22 — водоподводящие (необогреваемые) трубы 21 — коллек-
торы 29 — экранные (обогреваемые) трубы 25 — барабан 22 — назы-
вается естественной циркуляцией в отличие от принудительной цирку-
ляции, создаваемой насосом. Замкнутый путь, по которому движется
вода, называется циркуляционным контуром.
Следует отметить, что способ преобразования воды в пар с много-
кратной циркуляцией воды возможен только в паровых котлах бара-
банного типа, так как барабан располагает запасом воды,превышаю-
щим количество пара, который из нее образуется в обогреваемых
трубах. Кроме котлов барабанного типа на многих электростанциях
котельные установки оборудованы прямоточными котлами. По техно-
логии преобразования воды в пар прямоточные котлы резко отличаются
от барабанных котлов с многократной циркуляцией. В прямоточных
котлах нет циркуляционного контура: вода под давлением, создавае-
мым насосом, проходит прямым потоком через все обогреваемые по-
верхности только один раз и, постепенно нагреваясь, преобразуется
в пар.
Пар из верхней части барабана котла по трубопроводу 23 посту-
пает в трубы пароперегревателя 24, где подсушивается до пол^
ного удаления из него влаги и перегревается до заданной темпера-
туры.
Основная часть тепловой энергии, выделяющейся при сгорании
топлийа, расходуется на нагрев воды и парообразование в трубах, рас-
положенных в топочной камере, а также на перегрев пара в паропере-
гревателе. Продукты горения топлива (дымовые газы), выходя из
пароперегревателя, имеют еще высокую температуру (до 700" С), по-
этому их используют для подогрева питательной воды в водяном эко-
номайзере и воздуха в воздухоподогревателе.
Отдавшие основную часть своего тепла дымовые газы отсасываются
из котельного агрегата дымососом 33 и по газоходу 32 и трубе 34 вы-
ходят в атмосферу. На пути движения газов устанавливают золо-
уловитель 35, чтобы очищать газы от-взвешенных в них частиц золы
и несгоревшего топлива. Зола, шлак и частицы несгоревшего топлива
проваливаются в бункер, откуда их удаляют на золоотвалы.
71
Выработанный в котельном агрегате перегретый пар по паропрово-
ду 14 поступает в паровую турбину 5. В паровой турбине тепловая энер-
гия пара преобразуется в механическую работу. Пар, отработавший
в турбине и имеющий небольшое давление и низкую температуру, по-
ступает в специальное устройство — конденсатор 6. Конденсатор состо-
ит из большого количества трубок, через которые прокачивается холод-
ная вода, забираемая циркуляционным насосом 1 из реки или другого
источника водоснабжения. Соприкасаясь с холодной поверхностью тру-
бок, пар конденсируется, т. е. превращается снова в воду (конденсат).
Конденсат, собираясь в нижней части конденсатора — конденсато-
сборнике, все время откачивается из него конденсатным насосом 8
и подается в подогреватели .9, из которых поступает в деаэраторы 11
и далее при помощи питательного насоса 18 через трубопровод 13
и водяной экономайзер 38 вновь поступает в котел.
В подогревателях питательная вода (конденсат) подогревается
паром промежуточного отбора, т. е. паром, частично отработавшим
в турбине и взятым из ее промежуточных ступеней. В современных
паротурбинных установках осуществляют многоступенчатый подогрев
воды в нескольких последовательно включенных водоподогревателях,
присоединенных к промежуточным ступеням турбины с давлением пара
от 1,2 до 13—30 кГ!см\
Подогрев питательной воды паром промежуточного отбора носит
название регенеративного подогрева. Регенеративный подогрев пита-
тельной воды значительно повышает к. п. д. паротурбинной установки.
Это объясняется тем, что тепло частично отработавшего пара не теря-
ется непроизводительно в конденсаторе, а используется для предвари-
тельного подогрева питательной воды, благодаря чему на подогрев
этой воды требуется меньшее количество тепла, а следовательно, и топ-
лива. В зависимости от давления пара в котельном агрегате питатель-
ная вода подогревается паром до 150—260° С.
В деаэраторах питательная вода освобождается от растворенных
в ней газов и в частности кислорода, который особенно опасен тем, что
вызывает коррозию внутренних стенок трубопроводов питательной
воды, труб водяного экономайзера и других поверхностей нагрева
котельного агрегата.
Из приведенной схемы технологического процесса паротурбинной
установки видно, что вода и пар (рабочее вещество) обращаются по
замкнутому циклу: котельный агрегат — паровая турбина — конден-
сатор — котельный агрегат. При этом из цикла выпадает только то
количество воды и пара, которое безвозвратно расходуется на нужды
потребителей и на собственные нужды электростанции (продувку паро-
вых котлов, обдувку, паровой привод насосов и т. д.), а также теряется
из-за неплотностей системы (пропаривания, утечки). Это количество
восполняют, добавляя в цикл сырую воду, предварительно прошед-
шую через установки химводоочистки, в которых ее обрабатывают,
чтобы удалить различные примеси. Добавочная химически очищенная
вода поступает в деаэратор по трубопроводу 12.
Паровая турбина приводит во вращение ротор электрического гене-
ратора 4. При этом в неподвижной части генератора — статоре возни-
72
кает электрический ток, являющийся конечным продуктом техноло-
гического процесса тепловой электростанции.
Электрический ток поступает к потребителям по линиям воздушной
или подземной электропередачи. Поскольку потребители электроэнергии
находятся на каком-то расстоянии от электростанции, иногда очень
значительном, напряжение электрического тока, полученное в гене-
раторе, повышают на электростанции с помощью повышающих транс-
форматоров (на схеме не показаны). В результате уменьшаются потери
электричества в линиях электропередачи. У потребителей электроэнер-
гии устанавливают понижающие трансформаторы, которые понижают
напряжение тока до требуемой величины.
§ 23. ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ
Взаимная связь всего тепломеханического оборудования электро-
станций, обеспечивающая непрерывность технологического процесса,
осуществляется посредством большого количества трубопроводов,
Рис. 22. Схема паропроводов:
а — одинарная с магистральным паропроводом, б -- двойная с кольцевым паро-
проводом; / — задвижка котла, 2 — запорная задвижка перед магистралью, 3 —
запорная-разделительная задвижка на магистрали, 4 — запорная разделитель-
ная задвижка после магистрали, 5 — задвижка турбины. Стрелками показано
направление движения пара
а управляют технологическим процессом при помощи арматуры. Эта
связь выполняется по различным схемам, называемым тепловыми.
Большая часть электростанций, построенных до 1955 г., имеет
общую тепловую схему производства пара, при которой все котель-
ные агрегаты работают на общий магистральный паропровод (коллек-
тор перегретого пара). Из магистрального паропровода (рис. 22, а)
пар распределяется на любую из паровых турбин. При этом один или
73
Рис. 23. Схема питательных трубопрово-
дов электростанции:
1 — деаэраторы, 2 — всасывающая магист-
раль перед питательными насосами, 3 —
насосы с электроприводом, 4 — насосы с паро-
вым приводом, 5 — нагнетательные магистрали
перед регенеративными подогревателями, 6 —
регенеративные подогреватели высокого дав-
ления, 7 — нагнетательные трубопроводы
перед котельными агрегатами, 8 — отводы к
котлоагрегатам, 9 — котлоагрегаты. 10 — об-
ратный клапан. 11 —• задвижка. Стрелками
показано направление движения воды
несколько котельных агрегатов являются резервными, что дает воз-
можность в любое время отключать любой котельный агрегат для его
очистки и ремонта.
На многих электростанциях применяют двойную схему с кольцевым
паропроводом (рис. 22, б), при которой не только каждый котельный
агрегат может работать на любую из паровых турбин, но и каждый
участок паропровода может быть
отключен для ремонта или выве-
ден в резерв.
Подобным же образом все
паровые турбины связаны с ко-
тельными агрегатами по воде.
Эта связь осуществляется по-
средством общих деаэраторов и
двух., общих нагнетательных ма-
гистралей, по которым конден-
сат, прошедший через систему
регенерации, может быть подан
в качестве питательной воды в
любой из котельных агрегатов.
В свою очередь, каждый из ко-
тельных агрегатов связан двумя
общими (или кольцевыми) пита-
тельными трубопроводами и
двумя самостоятельными вводами
от каждого трубопровода (рис.
23). На магистралях имеется
большое количество задвижек,
позволяющих отключать для ре-
монта любой участок, не нару-
шая работы котельных агрегатов
и их связи с паровыми турби-
нами.
Электростанции с общими по
пару и воде тепловыми схемами
строили потому, что продолжи-
тельность эксплуатаций котель-
ных агрегатов между ремонтами
была значительно меньше продолжительности эксплуатации паро-
вых турбин, а трубопроводы, имеющие большое количество флан-
цевых соединений, и, в особенности, качество арматуры не могли
обеспечить надежную связь между всеми установками. Двойная
схема с кольцевым паропроводом значительно повышает надеж-
ность оборудования в эксплуатации, так как при неисправности
на одном из участков трубопровода все оборудование без перерыва
и нарушений в работе может быть переключено на другой, резервный
участок трубопровода.
Однако электростанции с такими схемами, имеющие значительную
протяженность трубопроводов и большое количество арматуры, тре-
74
буют повышенных первичных затрат на их сооружение и резко повы-
шают эксплуатационные расходы на содержание и ремонт.
Построенные в последние годы и сооружаемые в настоящее время
крупные электростанции имеки
блоков: котельный агрегат —
между собой общими по пару
тельный агрегат (или два аг-
регата) работает на одну тур-
бину.
На рис. 24 показана прин-
ципиальная тепловая схема
блока с промежуточным (вто-
ричным) перегревом пара.
Выработанный в котельном
агрегате пар высокого давле-
ния и высокой температуры
поступает по паропроводу
свежего пара 2 непосредст-
венно в цилиндр высокого
давления (ЦВД) 5 паровой
турбины, где отдает часть
своей энергии на вращение ее
ротора. Из цилиндра высокого
давления пар с пониженными
давлением и температурой
возвращается в котельный
агрегат 1, где во вторичном
перегревателе 4 вновь подог-
ревается до высокой темпера-
туры, т. е. получает дополни-
тельное количество тепловой
энергии.
Промежуточный перегрев
пара, несмотря на усложнение
конструкции котельного агре-
гата и паровой турбины, а
также на некоторое увеличение
блочную схему, состоящую из мощных
паровая турбина. Блоки не связаны
и воде трубопроводами, и каждый ко-
Рпс. 24. Принципиальная тепловая схема
блока:
I — котельный агрегат с пароперегревателем,
2 — паропровод свежего пара, 3 — паропроводы
вторичного перегрева пара, 4 — вторичный паро-
перегреватель, 5, 6 и 7 — цилиндры высокого,
среднего и низкого давления паровой турбины,
8 — трубопроводы циркуляционной воды, 9 —
конденсатор, 10 — конденсатный насос, 11 —
перекачивающий насос, 12 — регенеративные
подогреватели низкого давления. 13 и 14 —трубо-
проводы отбора пара из цилиндра среднего дав-
ления, 15, 16 и 17 — трубопроводы отбора пара
из цилиндра высокого давления, '18 — регенера-
тивные подогреватели высокого давления, 19 —
трубопроводы конденсата греющего пара, 20 —
деаэраторная установка, 21 — питательный на-
сос. 22 — трубопровод питательной воды. Стрел-
ками показано направление движения пара и
воды
длины паропровода, создает большие
экономические преимущества по сравнению с циклом без промежуточ-
ного перегрева. Применение вторичного перегрева сокращает расход
топлива на 4—5%, а пара на 15—17%, что уменьшает размеры
основного и вспомогательного оборудования.
Из вторичного пароперегревателя пар поступает в цилиндр сред-
него давления (ЦСД) 6, затем в цилиндр низкого давления (ЦНД) 7
и далее в конденсатор 9. Как известно, в конденсаторе пар превраща-
ется в воду, которая, пройдя через систему регенеративных подогре-
вателей 12 и 18 и деаэраторную установку 20, вновь подается в котель-
ный агрегат.
Чтобы обеспечить высокую надежность котельного агрегата в ра-
боте, при блочной схеме сохраняют двойную, или кольцевую, схему
75.
трубопроводов питательной воды. Однако на блочных установках
с прямоточными котельными агрегатами в некоторых случаях соору-
жают одну питательную линию и один ввод в котельный агрегат.
Сооружение блочных электростанций с короткими и ’простыми тру-
бопроводами сокращает сроки ввода в эксплуатацию новых мощностей
и значительно снижает затраты на строительство, так как позволяет
установить агрегаты большой мощности (по 200—800 тыс. кет и более)
на сравнительно небольшой площади.
Блочная связь паровой турбины с котельным агрегатом позволяет
значительно сократить протяженность трубопроводов, что намного
упрощает эксплуатацию и уменьшает объем работ по ремонту трубо-
проводов и арматуры.
§ 24. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА
ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
В соответствии с технологическим процессом производства электри-
ческой и тепловой энергии на тепловых электростанциях имеются'
следующие цехи и лаборатории.
Топливно-транспортный цех, в ведении которого находятся склады
с разгрузочными устройствами, сооружения и механизмы для по-
дачи топлива и железнодорожный транспорт.
Котлотурбинный цех, в ведении которого находятся котельные
и турбинные агрегаты с вспомогательным оборудованием, устройства
для улавливания и удаления золы, теплофикационные установки, цент-
ральные насосные и система водоснабжения.
Электрический цех, в ведении которого находятся электрические
генераторы и электрическое оборудование всей станции, включая вы-
соковольтную повысительную подстанцию, оборудование связи и сиг-
нализации.
Цех (лаборатория) тепловой автоматики и измерений, в ведении
которого находятся устройства автоматики тепловых процессов и все
теплоизмерительные приборы.
Химический цех, в ведении крторого находятся устройства водо-
очистки и химическая лаборатория.
Цех централизованного ремонта, ведающий вопросами ремонта
технологического оборудования электростанции, в состав которой вхо-
дят общестанционные мастерские: слесарные, механическая, трубная,
кузнечная, литейная и другие, а также различные вспомогательные,
установки: отопительные, вентиляционные, пожарный и питьевой
водопроводы и канализация всех зданий.
Ремонтно-строительный цех, в обязанности которого входит ремонт
зданий, дорог п благоустройство территории электростанции.
В некоторых случаях, в зависимости от технологических особеннос-
тей и мощности электростанции, делают отступления от приведенной
выше структуры. В частности, на электростанциях большой мощности
организуют цех наладки и испытаний котлотурбинного оборудования,
лабораторию металлов.
Во главе электростанции стоит директор, который является доверен-
ным лицом советского государства. Директор отвечает за выполнение
76
государственного плана, соблюдение технологической, плановой и фи-
нансовой дисциплины, организацию труда и заработную плату.
Первым заместителем директора является главный инженер, ко-
торому непосредственно подчинены все производственные цехи и лабо-
ратории, а также производственно-технический отдел (ПТО) с ремонт-
но-конструкторской группой, старший инспектор по эксплуатации
и старший инженер по технике безопасности.
Каждым цехом руководит начальник. Он отвечает за надежное
и экономичное проведение технологического процесса, выполнение
плана цехом, расстановку персонала, за квалификацию и воспитание
кадров.
Поскольку электростанции являются непрерывно действующими
предприятиями, на них организована сменная работа. Каждую смену
возглавляет начальник смены цеха, отвечающий за надежное и эко-
номичное проведение технологического процесса во время своей смены.
Начальнику смены подчинен весь сменный персонал цеха.
Координация работы сменного персонала разных цехов и решение
оперативных вопросов, связанных с работой всего технологического
оборудования производится дежурным инженером или начальником
смены электростанции.
Начальник смены электростанции (дежурный инженер станции)
возглавляет сменный персонал всех цехов станции и отвечает за работу
станции в целом. Все операции по пуску и останову основного обору-
дования, а также по переключению паропроводов и питательных
линий, изменению режима работы оборудования можно производить
лишь с разрешения начальника смены станции.
Все работники электростанции должны знать правила технической
эксплуатации (ПТЭ), правила техники безопасности (ПТБ), должност-
ные и производственные инструкции по своей работе, строго соблюдать
и всемерно укреплять технологическую и трудовую дисциплину.
Допуск к работе на электростанции производится только после
проверки знаний работника в объеме поручаемой ему работы. Очеред-
ные проверки знаний работника в специальной комиссии производятся
в дальнейшем периодически в установленные сроки, а также при пере-
воде на другую должность или при повышении квалификации.
Контрольные вопросы
1. Какие природные источники энергии называются энергетическими ресур-
сами?
2. Для чего нужно объединение электрических станций в энергетические си-
стемы?
,3. Какими способами и при помощи каких установок природные энергетические
ресурсы преобразуют в электрическую энергию?
4. По каким тепловым схемам работают тепловые электрические станции?
- 5, Какие основные цехи имеются на тепловых электростанциях?
Г л а в а IV '
ТРУБОПРОВОДЫ И АРМАТУРА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
§ 25. НАЗНАЧЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА
ТРУБОПРОВОДОВ
Т рубопроводами называются устройства, служащие для
перемещения жидких, газообразных и сыпучих веществ.
На электростанциях по трубопроводам перемещают перегретый
и насыщенный пар, холодную и горячую воду, воздух и газ, масло,
мазут, угольную пыль и золу.
Если по трубопроводу проходит перегретый пар, его называют
паропроводом перегретого пара, насыщенный пар — паропроводом
насыщенного пара, питательная вода — трубопроводом питательной
воды, зола — золопроводом и т. д.
Трубопроводы, предназначенные для перемещения пара с рабочим
давлением более 0,7 кПсм2 или горячей воды с температурой свыше
115° С, находятся под контролем местных органов Госгортехнадзора.
Устройство и эксплуатация этих трубопроводов должны соответство-
вать «Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов
пара и горячей воды», утвержденным Госгортехнадзором СССР.
В правилах содержатся требования к проектированию, изготовле-
нию, монтажу и ремонту трубопроводов с указаниями материалов
и полуфабрикатов, допускаемых для устройства и замены трубопрово-
дов, а также технические условия безопасной эксплуатации и контроля
за состоянием металла трубопроводов в процессе работы.
В соответствии с этими правилами и в зависимости от рабочих
параметров (давления п температуры) среды, перемещаемой по трубо-
проводу, все трубопроводы делят на четыре категории (табл. 19).
Следует отметить, ч»го .правила Госгортехнадзора не распростра-
няются на трубопроводы 1-й категории с наружным диаметром менее
51 мм п трубопроводы остальных категорий с наружным диаметром
менее 76 мм, а также на трубопроводы сливные, продувочные, выхлоп-
ные и изготовленные из неметаллических материалов.
Согласно тепловым схемам электростанций все трубопроводы делят
на две группы: главные и прочие.
К главным станционным трубопроводам относят паропроводы,
идущие от котельного агрегата до турбины, и трубопроводы питатель-
78
пой воды от насосов до котельного агрегата, к прочим — все остальные
трубопроводы нарсГ, горячей и холодной воды.
Таблица 19
Категории трубопроводов для пара и горячей воды
Rai ei орня трубо- проводе Li Среда Рабочие параметры среды
давление (избыючное), к Г/см2 leMHcpaiyph, °C
1 а) Перегретый пар б) То же в) '» г) >, , д) Горячая вода, на- сыщенный пар Не ограничено 'Го же » Более 39 » 80 Выше 580 » 540 до 580 » 450 » 540 До 450 (включит.) Выше 115
О а) Перегретый пар б) То же в) Горячая вода, на сыщенный пар До 39 (включит.) Более 22 до 39 » 39 » 80 Выше 350 до 450 До 350 Выше 115
3 а) Перегретый пар б) То же в) Горячая вода, на сыщенный пар До 22 (включит.) Более 16 до 22 >, 16 » 39 Втчше 250 до 350 До 250 (ьключит.) Выше 115
4 а) Перегретый и на- сыщенный пар б) Горячая вода Более 0,7 до 10 До 16 (включит.) Выше 115 до 250 » 115
Каждый трубопровод состоит из следующих основных узлов и дета-
лей; труб и средств их соединения друг с другом, фасонных частей,
средств крепления к различным сооружениям п арматуры.
По условиям прочности наилучшей конструктивной формой для
деталей, работающих под внутренним давлением, является цилиндри-
ческая. Именно такую форму в большинстве случаев имеют трубы,
представляющие собой тонкостенный цилиндр, длина которого во много
раз больше его поперечного сечения. .
Трубы соединяют друг с другом сваркой, фланцами или, в ред-
ких случаях, муфтами.
Фасонными частями трубопровода называют 'такие его детали,
которые служат для изменения направления трубопровода пли его
диаметра или, наконец, для разделения на отдельные потоки вещества,
протекающего по трубопроводу. К фасонным частям относятся; отводы,
переходы, крестовины, развилки и некоторые другие детали. Фасон-
ные части соединяют с трубами так же, т. е. сваркой, фланцами и
муфтами.
Средствами крепления трубопроводов к зданиям и оборудованию
являются опоры и подвески. Опоры и подвески воспринимают массу
79
(вес) трубопровода с арматурой, изоляцией и веществом (средой),
протекающим по трубопроводу. Опоры, позволяющие одной части
трубопровода при его температурных деформациях свободно переме-
щаться в определенном направлении, называют подвижными. Опоры,
неподвижно прикрепляющие другую часть трубопровода к поддержи-
вающим его конструкциям, называют неподвижными. Места неподвиж-
ного крепления трубопровода к поддерживающим его опорам, которые
не изменяют своего положения при температурных деформациях
трубопровода, называются мертвыми точками.
Арматурой называются устройства и приборы, служащие
для управления средой, протекающей по трубопроводу. При помощи
арматуры включают и отключают поток среДы (жидкости, пара, газа),
регулируют ее количество и параметры, а также осуществляют конт-
роль за надежной и безопасной работой теплосилового оборудования.
К арматуре относятся: краны, вентили, задвижки, регулирующие
клапаны (для регулирования давления, температуры, расхода и уровня
среды), предохранительные и обратные клапаны, указатели уровня
и конденсатоотводчики.
Кроме основных деталей многие трубопроводы имеют различные
дополнительные устройства:
для правильного заполнения и опорожнения трубопровода, а также
продувки и отвода конденсата из паропроводов при их прогреве (дре-
наж паропроводов);
для замеров ползучести паропроводов (бобышки), наблюдения
за структурным изменением металла (контрольные участки) и изме-
рения тепловых перемещений трубопроводов (индикаторы);
для установки контрольно-измерительных приборов, показываю-
щих количество и параметры среды, протекающей по трубопроводу
(расходомерные шайбы, штуцеры и др.);
для управления арматурой с механизированным приводом дистан-
ционно (электроприводы).
Все элементы трубопроводов с температурой наружной поверх-
ности выше 45° С, расположенные в доступных для обслуживающего
персонала местах, покрывают тепловой изоляцией, температура на-
ружной поверхности которой не должна превышать 45° С.
Для удобства эксплуатации и определения среды трубопроводы
имеют отличительную окраску. Кроме того, на окрашенной поверх-
ности многих трубопроводов наносят краской другого цвета кольца
или полосы. Цвета основной окраски, а также колец или полос приве-
дены в табл. 20.
Чтобы обеспечить долговечность изоляции и сократить потери
тепла, на многих электростанциях трубопроводы поверх изоляции
покрывают листовым алюминием или оцинкованной листовой сталью.
В этих случаях трубопроводы не окрашивают, а наносят на них услов-
ные обозначения, приведенные в табл. 20. Буквы высотой 100—225 мм
пишут печатным шрифтом черной краской на обшивке или на специаль-
ных табличках из листового алюминия. Таблички длиной 350—800 мм
и высотой 200—500 мм укрепляют хомутиками, надетыми на трубопро-.
вод или изоляцию.
80 '
Таблица 20
Цвета окраски трубопроводов
Ср еда X Условное обозначение Цвет окраски
основной кольца или полосы
Перегретый пар (свыше П. П. с. в. д. Обшивка Красный
140 кГ/сж2) . ЛИСТОВЫМ металлом
Перегретый пар (от 39 до П. П. в. д. Красный Черный
140 кТ/сж2) Перегретый пар (до 39 кПсм1) П. П. с. д. » Без колец
Пар промежуточного перегрева П. Пр. ч П. Н. » ГЪлубой .
Насыщенный пар » Желтый
Отборный пар и противодавлс- П. О. » Зеленый -
ние
Конденсат В. К- Зеленый Синий-
Питательная вода В. П. » Без колец
Химически очищенная вода В. X. » Белый
Дренаж и Продувка _ В. д. Черный Красный
Техническая•вода в. т. Без колец
Пожарный водопровод Теплофикационная водяная В. Пож. Оранжевый То же
сеть:
прямая П. С. Зеленый Желтый
обратная . О. С. » Коричневый
На магистральных трубопроводах ставят номер магистрали (рим-
ской цифрой) и стрелку, показывающую направление движения среды,
а на ответвлениях от магистрали наносят номер магистрали (римской
цифрой), от которой идет ответвление, буквенное обозначение и номер
агрегата (арабской цифрой), для которого сделано данное ответвление,
и стрелку,' показывающую направление движения сррды. Так, напри-
мер, надпись II.П.О.П4 — обозначает, что по данному трубопроводу
проходит пар отбора из магистрального трубопровода II и поступает
в подогреватель регенеративной системы № 4.
Условные буквенные обозначения агрегатов, установленных на
электростанциях, следующие:
Энергетический блок . . БД Деаэратор . Д
Котельный агрегат. . . . К Химочистка . ХО
Пароперегреватель .... пп Турбонасос . TH
Водяной экономайзер . . Эк Электронасос . эн
Турбина Т Насос . н
Конденсатор Кр . Испаритель . и
Подогреватель регенера- Паровая машина . . . . пм
тивной системы .... п Прочие потребители . . р
Бойлер Б
Условные знаки и надписи наносят на трубопроводе перед входом
его в стену здания и после выхода из нее, а также у измерительных
приборов, с обеих сторон задвижек, вентилей и другой арматуры.
Такие же обозначения имеют корпуса и съемные кожухи арматуры,
81
колонки или кронштейны дистанционного управления и все приводы
или пусковые устройства, установленные на щите управления.
Задвижки паропроводов, питательных, конденсатных и циркуля-
ционных трубопроводов дополнительно имеют порядковый номер, соот-
ветствующий их номеру на эксплуатационных схемах и в местных
инструкциях, который обычно пишут арабскими цифрами ниже услов-
ных обозначений среды, протекающей по трубопроводу.
На арматуре и приводах к ней указывают направление вращения
маховика или приводного устройства к рабочему органу, (клапану):
«3» — в сторону закрытия и «О» — в сторону открытия.
Трубопроводы 1-й категории с диаметром условного прохода (но-
минальным внутренним диаметром) более 70 мм, а также трубопроводы
2-й и 3-й категорий с диаметром условного прохода более 100 мм ре-
гистрируют в Госгортехнадзоре, и на них составляют специальный
паспорт. Техническое состояние и безопасность эксплуатации этих
трубопроводов проверяет инженер-контролер (инспектор) Госгортех-
надзора не реже одного раза в три года, а также после каждого ремонта
с переваркой стыков или перед пуском трубопровода, если он находился
в консервации свыше двух лет.
В цехах электростанций, в которых проложены трубопроводы,
вывешивают на видном месте схемы трубопроводов в условных (от-
личительных) цветах и инструкции по их пуску и обслуживанию.
| 26. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ТРУБОПРОВОДА
Размеры трубопровода определяют его длиной, диаметром труб
и толщиной их стенки. -
Границей для определения длины трубопровода служит запорная
арматура, установленная на оборудовании, которое связывает данный
трубопровод. Например, длину главного паропровода определяют
расстоянием от главной паровой задвижки на котельном агрегате до
главной паровой задвижки на турбине; границами трубопровода пита-
тельной воды служат задвижки на питательном насосе и котельном
агрегате. Длину ответвлений от главных магистралей определяют
расстоянием между задвижкой или вентилем на ответвлении вблизи
магистрали (а при отсутствии последних — штуцером, установленным
на магистрали) и задвижкой или вентилем на оборудовании, для кото-
рого предназначено данное ответвление.
Таким же образом определяют границы участков межцеховых тру-
бопроводов. Границей участков общих межцеховых трубопроводов
является запорная арматура, находящаяся в ведении одного из цехов.
Эту границу утверждают специальным распоряжением по электро-
станции.
Основной характеристикой трубопровода считается диаметр и тол-
щина стенки труб, из которых он изготовлен.
Каждая труба имеет два диаметра: внутренний и наружный. Между
внутренним и наружным диаметрами труб существует следующая за-
висимость
DBH=£»H —2s,
82
где DPH — внутренний диаметр трубы; Du — наружный диаметр
трубы; s — толщина стенки трубы.
Для среды, протекающей по трубопроводу, имеет значение внут-
ренний диаметр, так как по нему определяют площадь проходного
сечения, скорость движения и количество вещества, протекающего
в единицу времени. Чтобы сохранить во всех элементах трубопровода
(трубах, арматуре и соединительных частях) значение проходного се-
чения, обеспечивающее наилучшие условия для прохода жидкости,
пара или газа с наименьшими потерями первоначальных параметров,
принято определять сечение по диаметру условного прохода арматуры
в месте ее соединения с трубопроводом.
Под условным проходом трубопровода понимают его номинальный
внутренний диаметр. Условный проход обозначают буквами Оу с до-
бавлением величины условного прохода. Например, условный проход
300 мм обозначают £)у300.
Согласно ГОСТ 355—67 все соединительные части арматуры и фа-
сонных деталей изготовляют под условные проходы тех труб, для кото-
рых они предназначены.
Следует запомнить, что истинный внутренний диаметр труб, изго-
товляемых на заводах, не равен и не соответствует (за редким совпа-
дением) диаметру условного прохода. Трубы, поставляемые заводами
для соответствующего условного прохода (кроме труб по специальным
заказам), изготовляют, учитывая наружный диаметр и толщину стенки.
При различной толщине стенки труб наружный диаметр остается по-
стоянным, меняется только внутренний диаметр.
Так, например, у труб с наружным диаметром 325 мм при толщине
стенки 8 мм истинный внутренний диаметр будет 309 мм, а при тол-
щине стенки 13 мм — соответственно 299 мм. Внутренний диаметр
арматуры и фасонных частей в местах присоединения к этим трубам
в обоих случаях принимается 300 мм. Этот размер и будет условным
проходом, или условным диаметром (Dy 300), по которому рассчиты-
вают трубопровод.
Поскольку внутренний диаметр стальных труб, по которому рас-
считывают детали трубопровода, не соответствует диаметру условного
прохода, фактические размеры сечения трубопровода обозначают через
DH х s. Иногда размеры труб обозначают дробью, в которой числитель
показывает наружный, а знаменатель — внутренний диаметры труб:
При этом размеры труб указывают в миллиметрах.
*-'вн
325
Например, обозначение трубопровода 325 х 13 мм или мм пока-
зывает, что он изготовлен из труб, имеющих наружный диаметр
325 мм, толщину стенки 13 мм и внутренний диаметр 299 мм.
Исключение из этого правила делают для обозначения диаметров
газовых (водогазопроводных) труб. Соединительные части для газовых
труб (фитинги) изготовляются заводами преимущественно с цилиндри-
ческой или конической трубной резьбой, которую измеряют не в мил-
лиметрах, а в дюймах. Поэтому диаметры условного прохода этих
труб также измеряют в дюймах,
83
Между площадью проходного сечения трубы и ее внутренним диамет-
ром существует следующая’зависимость:
Z7 г! с»
4 ,
где F — площадь проходного сечения, м2; Dmt — внутренний диаметр
трубы, л; л = 3,14.
Площадь проходного сечения трубопровода в зависимости от ко-
личества вещества, протекающего в единицу времени, и заданной ско-
рости его движения определяют из формулы
> G ,
Г = ----м/',
3600 • су
где G — количество вещества, протекающего в единицу времени, кг/ч;
v — скорость движения вещества, м/сек; у — плотность (удельный
вес) вещества при заданных параметрах, кг/м2 (принимается по спра-
вочникам).
Из этой формулы следует, что чем выше скорость v, тем меньше
должно быть проходное сечение F трубопровода, а значит, тем меньше
будут затраты, на его сооружение и эксплуатацию. Однако при движе-
нии по трубопроводу жидкости, пара или газа возникает сопротивление
от трения вещества о стенки трубы. Это сопротивление, называемое
гидравлическим сопротивлением трубопровода, тем больше, чем боль-
ше скорость потока и его плотность (например, чем больше абсо-
лютное давление воды или пара). Бесполезная потеря давления в
трубопроводе пропорциональна его длине и обратно пропорциональна
внутреннему диаметру, т. е. чем меньше длина трубопровода и чем
больше его диаметр, тем меньше потеря давления протекающего по
нему вещества.
Потерю давления (напора) в трубопроводе определяют по Следую-
щей (упрощенной) формуле:
= ' 2g-100 кГ!см\
где t\p = рг — р2 — потеря давления между начальными и конечными
участками трубопровода, кГ/см2', С (греческая буква дзета) — коэф-
фициент гидравлического сопротивления трубопровода, изменяющийся
в пределах 0,02—^0,04; I — длина трубопровода, лг, DBIi — внутренний
диаметр трубопровода, м', у — плотность (удельный вес) движущегося
вещества, кг/м2 (принимается по справочникам); v — принятая ско-
рость движения потока, м/сек', g — ускорение силы тяжести, равное
9,81 м/сек2.
Наивыгоднейшие скорости движения для пара, воды и газов, опре-
деленные расчетами и подтвержденные многочисленными практиче-
скими опытами, следующие (м/сек):
Для перегретого пара......................40—60
» насыщенного » ..........................20—40
» воды................................... 2—3
» газа....................................10—20
» масла и мазута ......................... 8—12
84
Если в прямых участках трубопровода давление тратится глав-
ным образом па преодоление трения вещества о стенки трубопровода,
то в фасонных частях (отводах, тройниках, переходах и других)
и в арматуре давление значительно падает при повороте струи; при
этом чем больше закругление фасонной части, тем потеря давления
в ней меньше.
Потерю давления в фасонных частях и арматуре с достаточной прак-
тической точностью определяют по потере давления в прямой трубе
с соответствующим диаметром условного прохода и эквивалентной
длиной. Эквивалентной (равнозначной) длиной называется длина пря-
мой трубы, гидравлическое сопротивление которой равно сопротивле-
нию фасонной части при всех прочих равных условиях.
Сопротивление арматуры и фасонных частей трубопровода, экви- -
валентное сопротивлению прямой трубы длиной 1 м, дано в справоч-
никах, выдержка из которых приведена в табл. 21.
Таблица 21
Сопротивление арматуры и фасонных частей трубопровода, '
эквивалентное сопротивлению прямой трубы длиной 1 М
Изделие Условный проход £>v, мм
50 100 150 , 200 250 300 400 500
Отвод гладкий 90°, R = 4Dy 1 1,7 2,5 3,2 4 5 7 9
Отвод гладкий 90°, R = 3Dy 1,5 2,5 4 5 ё 7,5 11 14
Отводы из секторов 90°, R = DyR-5Q мм 7,5 17,5 29 42 56 70 102 137
Вентиль проходной . . . 13 31 50 73 100 130 200 270
Вентиль угловой 10 20 32 45 61 77 115 150
Задвижка 0,6 1,5 2 3 4 5 7,5 10
Обратный клапан .... 3,2 7,5 12 18 24 30 44 59
Если внутренний диаметр трубопровода рассчитывают по количе-
ству вещества, протекающего в единицу времени, и скорости его дви-
жения, то наружный диаметр определяют толщиной стенки труб. Тол-
щина стенки труб и деталей трубопровода зависит от наибольшего
давления среды, протекающей по трубопроводу, ее температуры и ме-
ханических свойств металла труб.
Наибольшее давление движущегося по трубопроводу вещества
называют рабочим и обозначают рраб. При расчете трубопроводов рра5
измеряют в кГ/см2.
Температуру стенки трубопровода принимают равной номинальной
температуре среды, протекающей по нему.
Ранее было сказано, что с повышением температуры механические
свойства металла изменяются. Как правило, механическая прочность
металла труб, деталей трубопроводов ц арматуры с повышением темпе-
ратуры уменьшается. Поэтому для одной и той же трубы при низкой
85
температуре ее стенки можно допустить рабочее давление среды боль-
шее, чем при высокой температуре. Исходя из этих соображений тол-
щину стенки труб определяют, учитывая допускаемое напряжение ме-
талла при фактической (рабочей) температуре среды, протекающей по
трубопроводу.
Толщину стенки труб определяют по формуле
200одоп+р"г
где s — расчетная толщина стенки трубы, мм; р — расчетное давление
среды в трубопроводе, кГ/см?; Dn — наружный диаметр труб, мм;
сгдоп — допускаемое напряжение металла труб в зависимости от тем-
пературы среды, кГ/мм2; — прибавка к расчетной толщине, мм.
Допускаемое напряжение металла труб сгДоп принимают по «Нормам
расчета паровых котлов на прочность», утвержденным Госгортехнад-
зором, выдержка из которых приведена в табл. 22.
Таблица 22
Расчетный предел прочности ств (кГ/мм2) и допускаемые напряжения
°доп (кГ/мм2) для некоторых марок сталей в зависимости от температуры (СС)
стенки трубы (по Госгортехнадзору)
Расчетная Ст. 2 Ст. 3 10 20 и 20к 15 ГС 15 ХМ 12Х1МФ 15Х 1М1Ф
Расчетш
темпера- тура гй предел п рочяости о В при Ст = 20° С
сгенки, 31 38 31 41 50 45 45 50
Допускаемые напряжения в зависимости от температуры
20 13.0 14,0 1.3,0 14,7 18,5 15,3 17,3 19,2
250 10,9 12.0 11,2 13.2 16,5 15,2 16,6 18,6
300 9.8 10,8 10,0 11,9 15,3 14,7 15,9 18,0
359 — — 8,7 10,6 13,3 14,2 15,2 17,2
- 400 — — 7,7 9,2 11,3 13,7 14,5 16,2
420 — — 7,2 8,6 10,2 13,5 14.1 15,8
440 — — 6,0 7,3 9,0 13,2 13.9 15,4
450 — .— 5,3 6.4 8,3 13,1 13.7 15,2
480 — — 3,7 4,3 — 12,6 13,3 14,5
500 — — 3,0 3,4 — 10,3 12,6 14,0
510 — — — — — 8,9 11,8 13,2
520 — — — — — 7,8 10,7 12,0
530 — — — — — 6,9 9,3 10,6
540 — — — — — 6,0 / 8,3 9,4
550 — — — — — 5,0 7,4 8 5 '
560 — — — — — 4,2 6,7 7,6
570 — — — — — 6,0 6,8
580 — — — . — — — 5,3 6.1
Прибавку к расчетной толщине С\ определяют из уравнения
Ci — А1 ($ — С]),
где А, — коэффициент, зависящий от величины минусового допуска
по толщине стенки трубы и относительно радиуса изгиба, определяе-
мый по табл. 23.
S6
Таблица 23
Величина коэффициента At в зависимости от минусового допуска
по толщине стенки и радиуса изгиба
Наибольший ми нусовыи допуск по толщине стенки, % 15 12,5 10 5 0
Прямая труба . . Гнутая труба при » » » /+< 3,5+н 7?=s3,5DH 0.18 0,20 0,18 0,14 0,17 0,15 0,11 0,15 0,12 0,05 0,10 0,06 0,08 0,03
Примечани е Прибавка Cj во всех случаях принимается не менее 0,5 лглг.
Пользуясь приведенными выше формулами и таблицами, можно
определить толщину стенки труб трубопровода любого диаметра и для
любого давления и температуры среды.
Приведем примеры. Пусть по одному из трубопроводов с гнутыми
отводами радиусом более 3,5 от наружного диаметра трубы протекает
вода с абсолютным давлением 100 кПсм1 и температурой 250° С,
а по другому с такими же отводами и с тем же давлением — пар с тем-
пературой 450° С. Наружные диаметры обоих трубопроводов 325 мм,
трубы их изготовлены из стали 20 и имеют разностенность в сечении,
согласно ГОСТу от -520 до —5%.
Расчетная толщина стенки труб трубопровода, по которому проте-
кает вода с температурой 250° С, составит
„_____РЙ>и _ 100 и2о___1 | ЯА и
200одоп + р 200-13,2+ 100 1 '
Прибавка к расчетной толщине будет
CL~ Ai (s — G) = 0,06 • 11,86 — 0.06C1! = 0,67 мм.
Номинальная толщина стенки труб должна быть не менее
' ' s= 11,86 + 0,67= 12,53= 13 мм.
Соответственно толщина стенки паропровода должна быть:
__ Рдн ___________100 +5 _ Q,:, -• г
200стдоп + р 200-6,4+ 100_’° ’
• Ci = 4^5-Щ) = 0,06-23,55-0,06с, =1,38 мм,
8 = 23,55+ 1,38 = 24,93 = 25 мм.
При определении толщины стеики труб большое значение имеет
также материал, из которого они изготовлены. Так, если по трубопро-
воду протекает пар с тем же давлением 100 кГ!смг и с той же темпера-
турой 450° С, но трубы его изготовлены из стали 12 Х1МФ, то он
может иметь следующую толщину стенки:
100 -325 ,, .,
S“~ 200-13,7+ 100 ~ ’44 ММ'
I С1₽0,06- 11,44 +0,06с, = 0,65 мм,
11,44-ф0,65= 12,09= 13 мм.
87
г е. такую же, как и трубопровод, изготовленный из стали 20, при,
работе с температурой среды 250° С.
Из приведенных примеров видно, какое значение для надежной
работы трубопровода имеет не только давление среды, протекающей
по нему, но и ее температура, а также материал труб, из которых
изготовлен трубопровод. При всех ремонтных работах, связанных
с заменой трубопровода или его отдельных участков и деталей, следует
точно знать давление и температуру среды и материал труб. Нельзя
допускать вставок в трубопровод из случайных обрезков труб, хотя
бы их размеры и соответствовали размерам трубопровода, так как это
может вызвать тяжелую аварию.
Для увязки давления и температуры среды, протекающей по трубо-
проводу, введено понятие условного давления, которое обозначается
буквами ру.
Условным давление м называется такое, на которое рас-
считана труба, деталь трубопровода или арматура при температуре
среды от 0 до 120° С. Как правило, фактическое рабочее давление в тру-
бопроводе равно условному или ниже его.
Если температура среды выше предусмотренной условным давле-
нием для того материала, из которого изготовлены трубы и детали
трубопроводов, условное давление устанавливают выше рабочего.
Чтобы проверить прочность отдельных деталей и арматуры трубо-
провода, производят гидравлическое испытание их водой, температура
которой ниже 100° С. Давление, при котором испытывают на прочность
детали трубопровода и арматуру, называется испытательным, или
пробным. Пробное давление обозначают через рпр. Зависимость рабо-
чего и пробного давлений в СССР стандартизована по ГОСТ 356—68,
выдержки из которого приведены в табл. 24 и 25.
Зная, из какого металла изготовлена фасонная часть трубопровода
или арматура, а также при каких параметрах среды она будет работать,
можно определить величину пробного давления, которому деталь долж-
на быть подвергнута до ее установки. Пользуясь табл. 24, для стали
соответствующей марки находят в горизонтальной строке температуру
рабочей среды и, опускаясь по вертикальной графе до пересечения
с заданным рабочим давлением, определяют величину пробного давле-
ния, показанную во второй вертикальной графе. Так, например, ком-
пенсатор, изготовленный из стали 12ХМ.Ф для рабочей среды с темпе-
ратурой 510° С и давлением 140 кГ!см‘2‘, должен быть испытан пробным
давлением 300 кГ/см2. Этот же компенсатор, изготовленный из той же
стали и предназначенный для работы с тем же давлением, но при темпе-
ратуре среды 570° С, надлежит испытать пробным давлением 560 кГ!см\
По табл. 24 и 25 можно также определить, какую арматуру нужно
подобрать для соответствующих параметров среды. При рабочем давле-
нии 32 кПсм2 и температуре среды до 300° С можно использовать арма-
туру, изготовленную из серого чугуна или углеродистой стали, на
Ру 40. Если температура среды выше- 300° С, например 325° С, то
подобранная арматура будет непригодной. Для этой температуры при
заданном давлении можно применить арматуру из углеродистой стали
иа ближайшее большее условное давление, т. е. на ру 64.
88
Таблица 24
Давления для арматуры и соединительных частей трубопроводов
из стали, к!'!см2 (выдержка из ГОСТ. 356--68)
- -
Марка стали J Температура рабочей среды, °C
!
Ст. 3; МСт. 4; 25 - 12МХ 15ХМА; 20ХМЛ 12ХМФ; 20ХМФЛ Х18Н9Т; Х18Н12Т; 1Х14Н18В2БР (ЭИ695р); До 200 » 200 » 200 » 200 » 200 250 320 320 320 320 300 450 450 450 420 325 475 475 500 460 350 490 490 510 480 400 500 500 520 520 425 510 510 530 560 450 525 530 555 620 530 535 560 630 540 565 635 570 640
15Х2М 2ФБСЛ
Давление Давление
условное, РУ пробное, Рпр Давле ние р тбочее наибольшее, Ppag
10 15 10 9 8 7,5 7 6,4 5,6 4,2 4 3,8 9,5 3,6
23 38 25 22 20 19 18 16 14 10.5 10 9
40 60 40 36 32 30 28 25 22 '17 16 15 14
64 96 64 56 50 48 45 40 36 26 25 24 22
100 150 100 90 80 75 71 64 56 42 40 .38 36
160 240 160 140 125 118 112 100 90 67 64 60 56
200 300 200 180 160 150 140 125 112 85 80 75 71
250 350 250 225 200 190 180 160 140’ 106 100 95 90
320 450 * 320 280 2,50 235 225 200 1.80 132 125 118 112
400 560 400 360 320 300 280 250 225 1,70 160 150 140
500 650 . 500 450 400 380 360 320 280 210 200 190 180
640 800- 640 560 500 475 450 400 360 265 250 235 225
800 1000 800 710 640 600 560 500 450 340 320 |300 280
Таблица 25
Давления для арматуры и соединительных частей трубопроводов
из серого чугуна, кГ/см" (выдержка из ГОСТ 356—68)
Давление условное, Ру Давление пробное, ^пр Давление рабочее наибольшее Ppag при температуре среды, °C
до 120 200 250 300
1 2 1 1 1 1
4 6 4 3,6 3,4 3,2
6 9 6 5,5 Q
10 15 10 9 8 8
16 24 16 15 14 13
25 38 25 23 21 20
40 60 40 36 34 32
Величина испытательного (пробного) давления полностью смон-
тированного трубопровода определяется правилами или техническими
условиями, по которым изготовлен и смонтирован трубопровод. Для
собранных трубопроводов пара и горячей воды рпр = 1,25 рраб. Таким
89
же давлением испытывают сварные блоки и собранные узлы паропрово-
дов и трубопроводов горячей воды. При этом для питательных линий
(водопроводов) за рабочее -давление рраб принимают напор, который
создают насосы, когда задвижки закрыты.
§ 27. ТРУБЫ И ДЕТАЛИ ТРУБОПРОВОДОВ
Материал для труб и деталей трубопроводов выбирают в зависи-
мости от давления, температуры и коррозийных свойств вещества
(среды), перемещаемого по трубопроводу.
Как уже отмечалось выше, наилучшим конструкционным материа-
лом для трубопроводов, предназначенных для перемещения воды и
пара, температура которых не превышает 450° С, являются углеродис-
тые стали перлитного класса. Если температура воды или пара выше
450° С, применяют только легированные стали, обладающие более вы-
сокими жаропрочными и жаростойкими свойствами. Для трубопро-
водов, работающих с температурой среды выше 585° С, используют
трубы, изготовленные из высоколегированных сталей аустенитного
класса, а для трубопроводов с коррозийной средой (щелочью, кисло-
той), работающих при невысокой температуре и небольшом давлении, —
трубы из коррозийностойких материалов (винипласта, текстолита,
фаолита и других пластмасс).
Стальные трубы делят на бесшовные (изготовленные из сплошной
заготовки) и сварные (выполненные из листовой стали при помощи
сварки).
Бесшовные трубы могут быть: холоднотянутые и холоднокатаные
(ГОСТ 8733—66 и 8734—58), горячекатаные (ГОСТ 8731—66 и 8732—58)
и сверленые (делаются из заготовки по специальным техническим
условиям).
Сварные трубы разделяют на следующие виды: водогазопроводные
(ГОСТ 3262—62), электросварные с продольным швом (ГОСТ 10704—63,
10705—63 и 10706—63) и электросварные со спиральным швом
(ГОСТ 8696—62).
Для трубопроводов теплосиловых установок, работающих с услов-
ным давлением выше 40 кГ/см2, применяют только бесшовные трубы.
Бесшовные трубы, изготовленные из стали Ст. 2, Ст. 3 и Ст. 4,
можно применять, если условное давление не выше 40 кГ/см/2 и темпе-
ратура среды не выше 300° С. Для более высокого давления используют
бесшовные трубы, изготовленные из стали 10 и 20. Трубы из стали 10
можно применять для перегретого пара, температура которого не выше
450° С и давление не более 60 кГ/см2, и для насыщенного пара и горячей
воды при давлёнии не более 80 кГ/см2. Трубы из стали 20 используют
для перегретого и насыщенного пара и горячей воды, если их темпера-
тура не выше 450° С при любом давлении.
Стальные бесшовные трубы, применяемые для паровых котлов,
трубопроводов и коллекторов с высокими и сверхкритическими пара-
метрами пара, а также работающих с температурой металла 450° С
и выше (вне зависимости от давления среды), изготовляют из катаной
и кованой ободранной заготовки углеродистых, легированных и вы-
90
соколегированных сталей по специальным техническим условиям
МРТУ 14-4-21-67. К этим трубам предъявляют высокие технические
требования по химическому составу и механическим свойствам металла,
а к высоколегированным трубам (нержавеющим) — также и по точ-
ности изготовления.
Сварные водогазопроводные трубы используют для санитарно-тех-
нических и неответственных трубопроводов с температурой среды
не выше 200° С. Они разделяются на обыкновенные и усиленные.
Обыкновенные трубы применяют, если условное давление не выше
10 кГ/см2, а усиленные — когда условное давление не выше 16 кГ;см2.
Электросварные трубы можно'использовать на те же давления,
но с температурой среды до 300° С. Электросварные трубы с продоль-
ным швом в отдельных случаях применяют наравне с бесшовными тру-
бами для более высоких давлений и температур.
Сортамент стальных труб, изготовляемых промышленностью, очень
большой. Холоднотянутые и холоднокатаные трубы выпускают с на-
ружным диаметром от 1 до 200 мм, толщиной стенки от 0,1 до 12 ум
и длиной от 1,5 до 18 м. Горячекатаные трубы имеют наружный диа-
метр от 25 до 820 мм, толщину стенки от 2,5 до 75 мм и длину от 4
до 12,5 м.
Трубы из углеродистых и легированных сталей для паровых кот-
лов и трубопроводов, изготовляемые по МРТУ 14-4-21-67, холодно-
тянутые, холоднокатаные и теплокатаные, выпускают с наружным
диаметром от 10 до 108 мм, толщиной стенки от 2 до 13 мм и длиной от
3 до 18 м, горячекатаные — с наружным диаметром от 57 до 465 мм.,
толщиной стенки от 3,5 до 80 мм и длиной от 4 до 18 м.
Стальные водогазопроводные (газовые) трубы изготовляются про-
мышленностью неоципкованными (черными) и оцинкованными по всей
наружной и внутренней поверхности. Эти трубы выпускаются с резь-
бой (для их соединения при помощи муфт) и без резьбы (для соединения
сваркой) с наружным диаметром от 10,2 мм (1/4") до 165 мм (6") и тол-
щиной стенки: легкие от 1,8 до 4 мм, обыкновенные от 2 до 4,5 мм
и усиленные от 2,5 до 5,5 мм. Длина труб может быть от 4 до 12 м.
Электросварные трубы с продольным швом изготовляют с наруж-
ным диаметром от 8 до 1620 мм, толщиной стенки от 1 до 16 мм и длиной
от 2 до 18 м.
Электросварные трубы со спиральным швом выпускают с наружным
диаметром от 426 до 1220 мм, толщиной стенки от 4 до 12 мм и длиной
от 10 до 18 м. Эти трубы, изготовленные из полосовой стали, свернутой
спиралью и сваренной по кромкам, часто имеют дефекты сварного
шва, поэтому для трубопроводов воды и пара их применяют редко
и только на прямых участках.
Неметаллические трубы на электростанциях применяют ограничен-
но, преимущественно в цехах химводоочистки.
Трубы из винипласта используют для перемещения различных
кислот (в том числе азотной с концентрацией до 50% и серной с концент-
рацией до 90%) и щелочей, температура которых до 40° С и внутреннее
давление от 0,5 до 6 кГ/см2. При более высоких температурах прочность
винипласта резко падает, поэтому предельной температурой среды
91
для винипластовых труб считают 60° С. Винипластовые трубы изго-
товляют с внутренним диаметром от 6 до 150 мм и наружным — от 10
до 166 мм. Трубы диаметром выше 200 мм выпускают из листового
винипласта. Трубы из винипласта хорошо поддаются распиловке,
токарной обработке, сверлению, нарезанию резьбы и сварке. Нагретые
до 130—140° С они легко изгибаются, отбортовываются и сплющива-
ются.
Трубы из фаолита применяют для той же среды и тех же условий-
работы, что и трубы из винипласта. Их изготовляют с внутренним диа-
метром от 33 до 200 мм и наружным от 50 до 225 мм. Они хорошо подда-
ются механической обработке. Чтобы соединить трубы друг с другом, их
склеивают замазкой из сырого фаолита.
Трубы из текстолита стойки против действия большей части кислот,
за исключением азотной и крепкой серной кислоты, и не стойки к ще-
лочам. Их применяют для перемещения среды, температура которой
не выше 80° С (предельно 100° С) и внутреннее давление до 8 кГ!см1.
Текстолитовые трубы изготовляют с внутренним диаметром от 25 до
152 мм и наружным от 35 до 164 мм.
Общим недостатком труб из пластмасс является потеря ими проч-
ности при высоких температурах. Однако трубы, изготовленные
из новых видов пластмасс (в частности, из фторопласта-4), можно
использовать при давлении до 12 кГ/см2 и температуре до 180° С.
Фасонные части для стальных трубопроводов бывают коваными,
литыми, гнутыми из труб и сварными. Согласно правилам Госгортех-
надзора кованые, литые и гнутые из труб фасонные части допускаются
к установке при любых параметрах среды.
Отводом называют изогнутую или сваренную под углом до
480° трубу, служащую для того, чтобы изменять направление трубо-
провода.
Стальные отводы, гнутые из труб (рис. 25, а), применяют для тру-
бопроводов всех категорий; саю^Ж<^ее#г-ере*>]е)-отйодт# (рис. 25, б) —
т©лйИ1^|^^‘^бв®ровод01ЖЖК^®рй^*3'1*й-’4' (См. та’бй. If).
Радиусы изгиба R отводов нормированы по междуведомственным
нормалям (МВН) в зависимости от условного диаметра трубы и пара-
метров среды. Стальные отводы из труб, изготовленные с предваритель-
ной набивкой труб и нагревом (горячим способом), должны иметь ра-
диус изгиба не менее 3,5 Йн, а отводы, сделанные на специальном стан-
ке, без набивки песком (холодным способом) — не менее 4 Da.
Секторные отводы можно применять с радиусом закругления, пре-
вышающим диаметр условного" прохода не менее чем на 50 мм (R =
= Dy + 50 мм).
В последнее время на электростанциях широко используют круто-
изогнутые отводы заводского изготовления диаметром от 40 до 500 мм.
Эти отводы выпускают с радиусом в один, полтора и два диаметра.
Их делают из бесшовных труб, выполненных из стали 20 штамповкой
или горячей протяжкой. При протяжке применяют трубы меньшего
диаметра, чем' получаемый отвод, так как трубу-заготовку в горячем
состоянии протягивают через расширяющийся рогообразный сердеч-
ник, придавая ей нужный диаметр и кривизну. При штамповке исполь-
92
Рис. 25. Фасонные части трубопроводов:
а — отвод, гнутый из трубы, б — секторный отвод, в — двойник, г — угольник, д — симметричный переход, е — несимметрич-
ный переход, ж — равнопроходный тройник, з — переходный тройник, и — переходный несимметричный тройник, к — развилка;
1 — труба, 2. — штуцер
зуют трубы большего диаметра, чем получаемый отвод. Деталь трубо-
провода, изогнутую под утлом 180°, называют двойником (рис. 25, в),
а под углом 90 и 45° — угольником (рис. 25, г). Крутоизогнутые отводы
можно применять для трубопроводов категорий 2, 3 и 4.
Переходы служат для изменения диаметра трубопровода. Они бы-
вают симметричные (рис. 25, д) и несимметричные (рис. 25, е). Симмет-
ричные переходы устанавливают преимущественно на вертикальных
участках трубопровода, а несимметричные — на горизонтальных таким
образом, чтобы нижняя часть трубопровода до и после перехода ле-
жала в одной плоскости.
Переходы могут быть литые, кованые, сварные из листовой
стали и сварные из труб. Сварные переходы применяют для трубопрово-
дов диаметром до 600 мм с условным давлением до 16 кГ/см1, а для
трубопроводов диаметром более 600 мм с условным давлением до
ю кг;см*.
Т ройники используют для того, чтобы разделить поток среды
на две части и изменить его направление под углом. Короткий отросток
2 (рис. 25, з) трубы, который служит для присоединения ответвления
от основной трубы 1, называется штуцером. Тройники изготовляют
равнопроходными (рис. 25, ж) и переходными (см. рис. 25, з). У равно-
проходных тройников диаметры всех трех присоединительных, отвер-
стий одинаковы; у переходных диаметр отверстия штуцера равен внут-
реннему диаметру трубопровода ответвления. Если у тройника диаметр
отверстия после ответвления меньше диаметра, отверстия до ответвле-
ния, такой тройник называют переходным несимметричным (рис. 25, м).
Тройники бывают литые, кованые и сварные из труб. Применять
сварив» 4'рбййики из" тр^б (см рис. 25, з) с отношением диаметр®
штуцера к диаметру трусы в пределах до единицы 1 ),.атакже
вваривать штуцера в прямые участки трубопроводов можно для всех
категорий трубопроводов, кроме 1а,3
Кр естов и н ы служат для того, чтобы разделить поток сре-
ды на три части и изменить его направление под разными по отно-
шению друг к другу углами. Применение сварных крестовин огра-
ничено правилами Госгортехнадзора и допускается только для трубо-
проводов категорий .3 и 4.
Развил к и (рис. 25, к) разделяют поток, не изменяя его на-
правления. Сварные развилки используют для трубопроводов кате-
горий 3 и 4.
Фланцы соединяют детали трубопровода друг с другом. На-
иболее распространенными типами фланцев являются плоские при-
варные (рис. 26, а) и приварные встык (26, б). Плоские фланцы при-
меняют для трубопроводов с условным давлением до 25 кГ/см? и
температурой среды до 300° С. Фланцы приварные встык исполь-
зуют для трубопроводов всех категорий.
Для надежною закрепления прокладки между фланцами многие
фланцы выполняют таким образом, что на зеркале одного из двух
пасующихся фланцев делают впадину, а на зеркале другого — выс-
туп, входящий в эту впадину.
94
Заглушки служат для закрытия отдельных участков трубо-
провода. В зависимости от назначения заглушки бывают концевые
и промежуточные. Концевые заглушки устанавливают на конечных
участках трубопровода,; они могут быть фланцевые (рис. 26, в) и
приварные (рис. 26, г). Фланцевые заглушки делают в соответствии
с формой зеркала пасующихся с ними фланцев: плоские (для флан-
цев с гладким зеркалом, см. рис. 26, а), с выступом (для фланца с
впадиной) или впадиной (для фланца с выступом). Промежуточные
Рис 26. Фланцы и заглушки:
а — плоский приварной фланец, б — приварном встык фланец с впа-
диной, в — концевая фланцевая заглушка с выступом, г — концевая
приварная заглушка, д — пример установки з-аглушки между двумя
фланцами с впадиной; 1 — фланец, 2 — сварное соединение фланца с
трубой, 3 — труба, 4 — подкладное кольцо, 5 — гайка, 6 — шайба,
7 —шпилька, 8 — хвостовик, 9 — заглушка, 10 — отверстие для от-
жимных болтов
заглушки ставят в середине трубопровода на любом фланцевом сое-
динении, чтобы отглушить ремонтируемый участок трубопровода'илп
ремонтируемое оборудование от соседних участков, находящихся
под давлением. Пример установки заглушки между двумя фланцами
с впадиной приведен на рис. 26, д.
Болты, шпильки и гайки применяют для соединения и крепления
фланцев и других разъемных деталей трубопровода. Чтобы соединить
детали трубопроводов, работающих при условном давлении до 40 кГ/см\
используют болты, а при условном давлении от 40 кПсм2 и выше —
шпильки.
Трубопроводы, работающие при условном давлении до 16 кГ/см-
собирают на черных болтах и гайках высотой! 0,8 диаметра болта;
при условном давлении до 40 кГ[смг применяют получистые болты
95
и гайки с той же высотой; при давлении от 40 кГ/см? и выше — только
чистые (точеные) шпильки и гайки высотой, равной диаметру шпильки.
Чтобы защитить поверхности деталей от задирания гайкой, исполь-
зуют шайбы-подкладки, выполненные в виде плоского кольца с внут-
ренним диаметром на 1—2 мм больше диаметра шпильки (болта).
Длину болтов и шпилек выбирают такой, чтобы после их затяжки
из гаек выступали концы высотой не более 2—3 ниток (5—6 мм).
Фасонные части для трубопроводов из пластмасс делают из тех
же материалов, что и трубы. Фасонные части для трубопроводов из
винипласта могут быть выполнены на ремонтной площадке сваркой
и гнутьем винипластовых труб. Фасонные части из других материалов
обычно изготовляют на заводах.
Разъемные соединения трубопроводов из пластмасс могут быть
выполнены при помощи двух свободных стальных фланцев, упираю-
щихся в отбортованные концы трубы, или при помощи разъемных на-
кидных фланцев различной конструкции. При фланцевом соедине-
нии труб из хрупких материалов (например, фаолита) между сво-
бодным или накидным фланцем и буртом трубы закладывают мягкие
прокладки из резины, асбестового картона или асбестового шнура.
§ 28. ТЕПЛОВЫЕ УДЛИНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ. КОМПЕНСАТОРЫ
Каждый трубопровод при нагреве удлиняется. Удлинение трубо-
провода из углеродистой стали на участке длиной 1 м составляет
1,2—1,3 мм на каждые 100° С. Величина линейного удлинения сталь-
ных труб из высококачественных легированных сталей значительно
больше.
Линейное удлинение (мм) 1 м трубопровода при его нагреве на
1°С называют коэффициентом линейного удлинения. Коэффициент
линейного удлинения обозначают буквой а и измеряют в мм/(м-°С).
Числовые значения а для ходовых трубопроводных сталей приве-
дены в табл. 26.
Таблица 26
Коэффициент линейного удлинения некоторых трубопроводных
сталей в зависимости от температуры
Марки сталей Коэффициент линейного удлинения, в зависимости от температуры стенки трубы, °C
100 200 300 400 500 600
Ст. 2; 10 и 20 0,012 0,013 0,013 0,013 .
16М и 15ХМ 0,012 0,013 0,013 0,014' 0,014 0,015
12ХМФ и 12Х1МФ 0,014 0,014 0,014 0,014 0,015 0,015
Х18Н9Т И-Х18Н12Т 0,017 0,017 0,017 0,018 0,018 0,018
Общую величину удлинения А/ (мм) прямого участка трубопро-
вода длиной I (х) определяют по формуле
А: — al (t-i - Ч)>
96
где t2 — температура трубопровода в рабочем состоянии, °C; —
температура, при которой производился монтаж трубопровода, °C.
Пользуясь данной формулой и приведенными в табл. 26 значения-
ми а, нетрудно определить, что трубопровод, например длиной 100 м,
изготовленный из углеродистой стали, монтаж которого выполнялся
при температуре 0° С (tY = 0), при нагреве на 100° С будет иметь уд-
линение
А/ = 0,012- 100- 100= 120 мм.
Если предположить, что концы трубопровода закреплены непод-
вижно, то силы, развивающиеся в нем при нагреве, будут оказывать
давление на конечные точйи, стремясь сдвинуть их с места. При до-
статочно большом- сопротивлении опор в конечных точках трубопро-
вод под влиянием тех же сил подвергается продольному изгибу.
О величине сил, которые возникают в трубопроводе при нагреве,
можно судить по следующему примеру. Расчетами и опытом установ-
лено, что если к стальному стержню сечением 1 см2 и длиной 1 м
подвесить груз весом 2,4 т, то стержень удлинится на 1,2 мм. На та-
кую же величину удлинится стержень из углеродистой стали при его
нагреве' на -100°С.
Величину силы, возникающей в трубопроводе (в продольном на-
правлении) при нагреве, определяют по формуле «.
Р
EFM
I
кГ,
где Р — сила, действующая на конечные точки трубопровода в ре-
зультате его удлинения, кГ; Е — коэффициент (модуль упругости
при растяжении), кПсм2-, с достаточной для практических целей
точностью Е = 2 000 000 кГ/см2-, F — площадь поперечного сечения
стенки трубы, см2-, — абсолютное удлинение трубопровода, мм-,
I — длина трубопровода, закрепленного в неподвижных опорах, мм.
Пр и м е р. Пусть по прямому участку трубопровода длиной 50 м (50 000 мм),
наружным диаметром 440 мм и толщиной стенки 20 мм протекает пар, температура
которого 400° С Трубопровод изготовлен из стали 20
Абсолютное удлинение трубопровода при его нагреве от 0 до
400° С будет:
А/ = = 0,013 • 400 - 50 = 260 мм.
Площадь поперечного сечения (см2) можно определить из формулы
л(Ш—£2 ) 3,14 (442 —402)
F= АД! = J—Ц-----------------== 263,76 см2.
4 4 ’
Если концы трубопровода закреплены неподвижно, то усилие,
передающееся вдоль его оси и воспринимаемое неподвижными опо-
рами, составит-.
n EFM 2 000 000-263,76-260 г
Р==__ =-------------------= 2743 104 кГ.
Такая нагрузка может разрушить опору при любой ее конструк-
ции или вызвать настолько большую деформацию трубопровода, что
4 Понгильский
97
произойдет его разрыв, так как возникающие напряжения в металле
будут значительно выше предела его прочности.
Для защиты трубопровода от разрушительных сил, возникающих
при изменении температуры, его конструктивно выполняют так,
чтобы он имел возможность свободно удлиняться при нагреве и уко-
рачиваться при охлаждении без перенапряжений в металле труб.
Способность трубопровода к деформации под действием тепловых
удлинений в пределах допускаемых напряжений в металле труб
называется компенсацией тепловых удлинений. Если трубопровод
способен компенсировать тепловые удлинения за счет своей геомет-
рической формы и упругих свойств металла без специальных устройств,
встраиваемых в трубопровод, такая его
способность называется самокомпен-
с а ц и е й.
СамокодТпенсация осуществляется бла-
годаря поворотам и изгибам трубопровода.
Для этого отдельные участки трубопро-
вода, закрепленные в двух неподвижных
опорах, должны иметь несколько взаимно
перпендикулярных плеч по возможности
одинаковой длины.
Расположенное между двумя плечами
колено (плавный поворот трубопровода
под углом) компенсирует часть удлинения
благодаря своей эластичности, а осталь-
ная часть компенсируется упругими свой-
ствами металла прямого участка за коле-
ном. Примеры выполнения самокомпенси-
рующихся участков трубопровода приве-
дены на рис. 27.
При защите трубопровода от перенап-
ряжения при нагреве на участке между
двумя неподвижными опорами делают
так называемую холодную растяжку
трубопровода, т. е. металл трубопровода
(в холодном-состоянии) растягивают в пределах его упругих свойств.
Напряжения в металле от растяжения выравниваются и поглощаются
напряжениями сжатия, которые возникают в нем при удлинении за-
крепленного участка трубопровода (в горячем состоянии).
Когда нет возможности использовать самокомпенсацию трубо-
провода или ее недостаточно, в трубопровод встраивают специальные
устройства — компенсаторы.
Применяют три основных типа компенсаторов: линзовые, сальни-
ковые и гнутые из труб.
Линзовый компенсатор (рис. 28) состоит из ряда последовательно
включенных в трубопровод волн. Компенсирующая способность
каждой волны незначительна (7—10 мм). Общая компенсирующая
способность линзового компенсатора, состоящего из трех линз, не
превышает 20—30 мм. Внутри компенсатора часто устанавливают
Рис. 27. Примеры выполне-
ния самокомпенсирующихся
участков трубопровода:
1 — запорный вентиль (мертвая
точка), 2 — самокомпенсирую-
щийся участок паропровода,
3 — магистральный паропровод
98
дополнительную рубашку 2, чтобы предупредить выгибание компен-
сатора в сторону от оси трубопровода и обеспечить симметричность
работы каждой волны.
ГУ
Рис. 28. Линзовый компенсатор:
1 — полулинза, 2 — рубашка, 3 — переходная нарга, 4 — дренгжная трубка,-
<5 — прокладка, 6 — колпачковая гайка, ГУ — сварной шов с V-образной
подготовкой
L макс
Рис. 29. Сальниковый компенсатор сварной конструкции:
/ _ труба, 2 — грундбукса, 3 — сальниковое уплотнение, 4 — упорное
кольцо, 5 — фасонный патрубок
Линзовые компенсаторы применяют редко (при давлениях среды в
трубопроводе не выше 7 кГ!смг для больших диаметров труб) и только
в тех случаях, когда по размерам нельзя разместить другой тип ком-
пенсатора.
Сальниковый компенсатор (рис. 29) представляет собой трубу,
вставленную в фасонный патрубок большего диаметра. Зазор, остав-
4*
99
шийся между внутренним диаметром патрубка и наружным диаметром
трубы, заполняют сальниковой набивкой и затягивают на болтах
грундбуксой. При тепловом удлинении трубопровода труба входит
в патрубок и тем самым предотвращает возникновение опасных напря-
жений.
Сальниковые компенсаторы применяют преимущественно в тепло-
фикационных сетях, когда по условиям компоновки нельзя поставить
компенсаторы других конструкций. Стальные сальниковые компен-
саторы можно устанавливать только для давления среды до 16 кГ!см2.
Рис. 30. Компенсатор П-образного типа:
1 — отвод, 2 — спинка компенсатора, 3 — подкладное
кольцо; В, Н, L — соответственно ширина, высота и
длинна компенсатора, — расстояние между опорами, а
ив — размеры от начала изгиба до сварного стыка, г —
размер прямого участка спинки компенсатора
Гнутый компенсатор обладает большой компенсирующей способ-
ностью и надежен в эксплуатации. Недостатком таких компенсаторов
являются их значительные размеры: вылет до 7 м, длина до И м.
Гнутые компенсаторы бывают трех типов: лирообразные, омегооб-
разные и П-образные (рис. 30). Лирообразные и омегообразные ком-
пенсаторы, хотя и обладают большей компенсирующей способностью,
из-за сложности изготовления применяются редко. Компенсаторы
П-образного типа, выполненные из гнутых труб, применяют для
любых параметров пара и воды. Их компенсирующая способность
зависит от радиуса изгиба отводов R и ширины вылета В: чем больше
радиус изгиба и ширина вылета, тем больше компенсирующая спо-
собность компенсатора.
П-образные компенсаторы, изготовленные из секторных отводов,
можно применять только для трубопроводов 3-й и 4-й категорий с
наружным диаметром свыше 465 мм.
§ 29. ОПОРЫ И ПОДВЕСКИ
Опоры по назначению и устройству, как уже отмечалось, делят
на две группы: неподвижные и подвижные.
Неподвижные опоры, кроме веса трубопровода и веса среды, про-
текающей по трубопроводу, испытывают очень большие усилия от
100 ' .
его теплового удлинения, поэтому их конструкция должна быть проч-
ной. По устройству неподвижные опоры очень просты. Они состоят из
корпуса и одного-двух хомутов, плотно охватывающих трубу; чтобы
предупредить проскальзывание трубопровода через хомуты (при
а — неподвижная опора, б — подвижная ша-
риковая, в — подвижная шариковая на пружи-
не, г — неподвижная для вертикальной тру-
, бы, д — жесткая подвеска, е — пружинная
подвеска для вертикальных трубопроводов;
1 — хомут, 2 — корпус, 3 — плита с упором
и планками, 4 — шариковая обойма, 5 —
стяжка, 6 — верхний стакан, 7 — пружина,
8 — нижний стакан, 9 — тяга, 10 — шарнир-
ная тяга, 11 — полухомут, 12 — распорная
трубка, 13 —- опорная балка, 14 — захват,
15 — гайки, 16 — упор
его удлинении), подушку опоры приваривают к трубопроводу или на
его поверхности делают кольцевые наварыши. Наиболее распростра-
ненные типы неподвижных опор приведены на рис. 31, а и г.
Подвижные опоры должны обеспечивать- свободное перемещение
трубопровода под действием температурных удлинений в тех направ-
лениях, в каких они возникают. На участках трубопровода с компен-
саторами подвижные опоры должны обеспечить перемещение его
101
вдоль оси. Такая опора в качестве примера приведена на рис. 31, б.
При самокомпенсации трубопровода опоры должны дать возможность
свободного перемещения закрепленного участка в продольном и по-
перечном направлениях, а при необходи-
мости — ив вертикальном направлении. Та-
кого типа опора приведена на рис. 31, в.
Если подвижную опору установить нель-
зя, применяют подвески (рис. 31, д и е).
Подвеска состоит из хомута, пружинной
опоры (или без нее), стяжки для регулиро-
вания натяжения пружины и шарнирной
тяги. Шарниры установлены как в месте
крепления трубы, так и в месте крепления
подвески к кронштейну, чем достигается
возможность перемещения трубопровода не
только в осевом направлении, но и в направ-
лении, перпендикулярном оси. Величина осевого перемещения Л в
местах установки пружинной подвески должна быть не более ~ общей
длины подвески I (рис. 32).
Рис. 32. Схема осевого пе-
ремещения трубопровода
при пружинной подвеске
§ 30. ДРЕНАЖ ТРУБОПРОВОДОВ
Все горизонтальные участки трубопроводов имеют уклон *. Раз-
мер уклона должен быть не менее 0,002, т. е. не менее 2 мм на каж-
дый метр трубопровода. Практически трубопроводы укладывают
с уклоном 0,004—0,007. Как правило, уклон в паропроводах делают
по направлению движения пара (для слива конденсата), а в водопро-
водах — в сторону, обратную движению воды (чтобы удалять воздух,
собирающийся в верхней части водопровода).
Большая часть трубопроводов имеет устройства для удаления кон-
денсата (воды) из паропроводов, газа и воздуха из водопроводов.
Конденсация пара происходит при прогреве холодного паропро-
вода, а также при нормальной его работе, если в нем имеются застой-
ные участки (повороты вверх, тупики и др.). Чтобы удалить конден-
сат, производят дренаж паропроводов. Трубопроводы, предназна-
ченные для дренажа, называются дренажными. Дренажные
трубопроводы обычно совмещают с устройствами для опорожнения
и продувки. Их присоединяют к наиболее низким точкам отдельных
участков трубопровода и выполняют с тем же уклоном и в том же на-
правлении, что и основной трубопровод.
Схема паропровода с нанесенными на/ней уклонами i и дренаж-
ными устройствами приведена на рис. 33.
Дренажи паропровода предусматривают:
на горизонтальных участках после каждого стояка, перед ближай-
шей задвижкой по ходу пара (рис. 33, вентили д6, д2 и дх перед задвиж-
ками 4, 2 и /);
* Соблюдение уклонов не является обязательным для трубопроводов тепловых
сетей.
102
fprмежду двумя задвижками на конце участка, перед второй задвиж-
’ кой по ходу пара (рис. 33, вентиль д4 на участке а между задвижками
4 и 3);
после задвижки до отводной линии (рис. 33, вентиль дъ после за-
движки 4); если участок а имеет небольшую протяженность, то дренаж
не является обязательным;
Рис. 33. Схема трассы паропровода с дренажными устройствами:
/—5 — задвижки (вентили) на паропроводе, б — компенсатор; di — ds —
вентили на дренажных трубопроводах; а, б, в, г, е — участки трубо-
провода. Стрелками показано направление движения пара
между стояком и задвижкой, у задвижки, если паропровод после
задвижки, по ходу .пара поднимается вверх (рис. 33, вентиль да после
задвижки 3);
на спинке компенсаторов, установленных вертикально или с на-
клоном вниз (рис. 33, вентиль с?7);
перед главной паровой задвижкой от коллектора или парового кот-
ла (рис. 33, ^ентиль да перед задвижкой 5);
Рис. 34. Схема дренажа
паропровода при протека-
нии пара в двух направле-
ниях (д— вентили на дре-
нажных трубопроводах)
Направление
ТГвижения пара
\ г - ~~в ~
ir7
Рис. 35. Схема дренажа
паропровода в месте уста-
новки диафрагмы:
А — диафрагма, д — вентиль
дренажного трубопровода
перед каждой задвижкой на участке паропровода; по которому
пар может протекать в двух направлениях (рис. 34);
перед измерительными диафрагмами по- ходу пара (рис. 35);
на каждой байпасной линии (байпасом называют обводную па-
раллельную линию, устраиваемую для обхода выключаемого участка
трубопровода);
на всех тупиковых участках паропровода (рис. 36).
юз
Рис. 36. Схема дренажа
тупикового участка паро-
провода с конденсатоот-
водчиком:
1 — главный паропровод,
2 — паровая задвижка, 3 ~~
турбина, 4 — конденсатоот-
водчик; д — вентили на дре-
нажной и байпасной линиях
На прямых участках паропровода, расположенных горизонтально,
дренажные устройства устанавливают через 100—200 м в зависимости
от диаметра паропровода.
Дренажные трубопроводы обычно выполняют из труб с диаметром
условного прохода 20—32 мм, в отдельных случаях, при паропрово-
дах большой протяженности и больших диа-
метров, дренажные трубопроводы могут быть
изготовлены из труб с диаметром условного
прохода до 50 мм. ~
.Следует отметить, что дренажные устрой-
ства служат основным средством контроля
безопасности работ. Прежде чем приступить
к ремонту участков трубопровода а, б, в, г
(см. рис. 33), необходимо убедиться, что
они опорожнены и не имеют внутреннего
давления, а задвижка 4 гарантирует плот-
ность отключения данных участков от участка
е, находящегося под давлением. Для этого
при полностью закрытой задвижке 4 откры-
вают до отказа вентили дг—д8 на дренаж-
ных трубопроводах. Если задвижка 4 закрыта
неплотно, пар пойдет по дренажным трубо-
проводам, расположенным после задвижки,
что можно легко обнаружить даже на ощупь,
так как они будут горячими. В этом случае
производить какие-либо работы на участках а, б, в и'г запрещается.
Чтобы своевременно и правильно удалять воду, на паропроводах
низкого и среднего давлений устанавливают водоотделители и кон-
денсатоотводчики (конденсаци.
Водоотделители (
-ления) воды от пара. Внутри
Повороты парового потока;
при этом вода отделяется
в результате появления
центробежной силы и уда-
ров частиц влаги о стенки
и перегородки. Отделив-
шаяся вода поступает в
' конденсатоотводчик, кон-
струкция которого при-
ведена ниже (см. § 32,
стр. 117).
Газы и воздух, обра-
зующиеся в трубопрово-
дах, отводят при помощи
воздушников. Воздушник представляет собой небольшой вентиль,
который устанавливают на верхних участках трубопровода и на
всех его тупиках. Воздух выпускают, открывая воздушный вен-
тиль вручную. •.
104
иные горшки).
>ис. 37) служат
водоотделителя
для сепарации (отде-
предусмотрены резкие
вход
пара
Выход
пара
I Выход
I конденсата
водоотдел ител ей
Выход
пара
Рис. 37. Схема устройства
Вход
параг
I Выход
* конденсата
§ 3f. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОВЕРКИ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА
И УДЛИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДА v
Для замеров остаточных деформаций, образующихся в резуль-
тате ползучести металла, и наблюдения за структурными изменениями
металла вследствие длительной эксплуатации на паропроводах вы-
деляют специальные участки.
Замеры остаточных деформаций ползучести и контроль структур-
ного состояния металлла производят на всех паропроводах и коллек-
торах, работающих на перегретом паре с температурой от 450° С
и выше, за исключением паропроводов с внутренним диаметром ме-
нее 50~ мм, а также кратковременно работающих паропроводов (ме-
нее 1500 ч в год) с внутренним диаметром не более 100 мм.
Для определения величины остаточной деформации от ползучести
металла к паропроводам приваривают бобышки, выполненные из
Рис. 38. Схема расположения бо-
бышек на паропроводе:
1 — наплавка, 2 — бобышка
Рис. 39. Схема установки индика-
торов для замер.а тепловых удли-
нений трубопровода:
/ — индикаторы, 2 — мертвые опоры
трубопровода
нержавеющей стали и тщательно отполированные. Бобышки прива-
ривают на середине всех прямых участков длиной более 1,5 м между
двумя соседними сварнымр стыками (или фланцевыми соединениями)
ио вертикальной и горизонтальной осям сечения паропровода (рис. 38).
Диаметр паропровода замеряют по бобышкам специальной скобой и
заносят в журнал; при этом замеряют также температуру стенки па-
ропровода. Замеры производят на отключенном и остывшем паропро-
воде.
Для проверки структуры металла из главного паропровода пери-
одически вырезают образцы (кольца) определенной длины и на опре-
деленном участке. Вместо вырезанных образцов в паропровод ввари-
вают отрезки из трубы того же диаметра и стали той же марки, из ко-
торой изготовлен паропровод. Металл из вырезанного участка паро-
провода исследуют и испытывают в лаборатории.
За удлинением трубопроводов от тепловых напряжений наблю-
дают по индикаторам. Индикатор состоит из планки с миллиметровыми
делениями, устанавливаемой и закрепляемой неподвижно вблизи тру-
бопровода (на колонне илц на стене здания), и стрелки, закрепляе-
мой на его прямом участке, который 'перемещается в результате теп-
ловых удлинений. ' ~ 1
105
Схема установки индикаторов на трубопроводе показана на
рис. 39. Места установки индикаторов выбирают между двумя мертвыми
опорами, на концах прямых участков перед изгибами или перед ком-
пенсаторами.
§ 32. АРМАТУРА
В зависимости от назначения арматуру подразделяют на запорную,
регулирующую, предохранительную и контрольную.
Запорная арматура служит для периодического включения или
отключения потока протекающей среды. К этому типу арматуры отно-
сятся: краны, вентили, задвижки и обратные клапаны. Запорная арма-
тура является неотъемлемой составной частью каждого трубопровода.
Регулирующая арматура предназначена для изменения или под-
держания в трубопроводах и разервуарах давления, температуры,
скорости потока и количества среды. Когда регулирующая арматура
служит для редуцирования (снижения) давления, ее называют д р о с -
сёльной. К регулирующей арматуре относятся: регулирующие вен-
тили и клапаны, дроссельные клапаны, регуляторы уровня, регуля-
торы перелива и конденсатоотводчики.
Регулирующая арматура не обеспечивает полного перекрытия
потока и не может быть применена в качестве запорной.
Предохранительная арматура служит для того, чтобы предуп-
реждать увеличение давления в котле или трубопроводе. К ней отно-
сятся предохранительные клапаны. Функции предохранительной
арматуры выполняют также обратные клапаны, предотвращающие
двйжение среды в обратном направлении, и некоторые типы регу-
лирующей арматуры, предупреждающие повышение уровня или уве-
личение количества среды.
Контрольная арматура предназначена для того, чтобы проверять
наличие среды и ее уровень; к ней относится водоуказательные при-
боры и пробные краны.
Каждый тип арматуры состоит из трех основных узлов: корпуса,
рабочего органа (запорного, регулирующего, дросселирующего и
т. д.) и привода к рабочему органу.
Корпус у большей части арматуры выполняют в форме тройника
с фасонной внутренней полостью. Концы тройника (патрубки), при-
соединяемые к трубопроводу сваркой, имеют разделанные под сварку
торцы; при фланцевом соединении с трубопроводом патрубки имеют
на концах фланцы, отлитые заодно с корпусом или приваренные к
нему. Верхний патрубок служит для крепления на нем крышки.
Соединение корпуса с крышкой может быть фланцевое (с креплением
на болтах, шпильках) или бесфланцевое, самоуплотняющееся под
действием давления среды при помощи мягкой, асбестографитовой
набивки (см. рис. 44). Корпуса • бывают литые, штампованные и
сварные.
В качестве материала для изготовления корпусов применяют
сталь, чугун и цветные металлы. Если по трубопроводу перемещается
коррозийная среда, корпуса изготовляют из пластмасс или других
106
коррозийностойких материалов. Чугунную арматуру и арматуру
из цветных металлов для станционных трубопроводов применяют
в очень ограниченных количествах.
Основным конструкционным материалом для корпусов арматуры
служит сталь: углеродистая для среды с температурой до 450 °C и
легированная для среды с температурой выше 450° С.
Рабочим органом арматуры (за исключением указательной) яв-
ляется клапан. Поверхности соприкосновения клапана с корпу-
сом (так называемые уплотнительные поверхности) образуют затвор.
Место посадки клапана в корпусе называют седлом. Клапаны имеют
различную конструктивную форму: тарелки, иглы, золотника, ши-
бера, шара и др. Их выполняют из одной или нескольких деталей,
закрепленных на шпинделе, или заодно со шпинделем. Седла изго-
товляют в виде отдельной детали (кольца), закрепленной в корпусе,
или в виде кольцевой наплавки на корпус, на поверхность которой
садится клапан.
Окончательная плотность между седлом и клапаном создается
нажатием на клапан при его закрытии, поэтому уплотнительные по-
верхности выполняют очень узкими, они должны иметь высокую
чистоту обработки и очень точную пригонку друг к другу. У большей
части арматуры конструкция крепления клапана на конце шпинделя
дает возможность самоустановки клапана на уплотнительной поверх-
ности седла, что повышает качество его посадки.
Уплотнительные поверхности затвора работают в .наиболее тяже-
лых условиях. Материалы, из которых их изготовляют, должны быть
стойкими против эрозии, обладать большой сопротивляемостью из-
носу, высокими показателями механической прочности и твердости;
они должны хорошо шлифоваться и притираться. Клапаны и седла
(или их уплотнительные поверхности) выполняют из высоколегирован-
ных сталей: хромистых, хромоникелетитановых, хромомолибденова-
надиевых и др.
Привод к рабочему органу (клапану) может быть управляемым
и автоматическим (самодействующим).
В управляемой арматуре перемещение клапана по отношению к
седлу производится вручную (маховиком, рукояткой, цепным- коле-
сом и т. д.) или при помощи механического, электрического, гидрав-
лического или пневматического привода. Клапаном управляют через
шпиндель или шток. Место прохода шпинделя через крышку корпуса
уплотняют сальниковой набивкой, которую укладывают в полости
(сальниковой камере) крышки и закрепляют грундбуксой (цилинд-
рической втулкой). К управляемой арматуре относятся краны, вен-
тили и задвижки всех типов.
В автоматической (самодействующей) арматуре клапан перемеща-
ется рабочей средой вследствие изменения ее параметров (давления
и температуры), скорости или направления движения. К этой группе
относится вся предохранительная и защитная арматура (предохра-
нительные и обратные клапаны, регуляторы уровня и перелива),
клапаны для регулирования количества, скорости движения и
температуры среды и указатели уровня.
107
По характеру перемещения рабочего,. .... по' отношению к
корпусу и конструкции затвора (упл щ.. поверхностей ра-
бочего органа и кор, уса) арматуру разде-
Рис. 40. Трехходовой
сальниковый фланцевый
кран:
1 — фланец. 2 — корпус,
3 — пробка, 4 — сальник,-
5 — грундбукса
лляют на краны, вентили, задвижки и кла-
паны.
Краны (рис. 40) применяются в качестве
запорной и регулирующей арматуры и служат
для спуска жидкости, регулирования ее
количества и контроля уровня. Краны могут
быть использованы также и для пара, но при
давлении не выше 15 кГ1см\
'Рабочим органом у кранов является
пробка^ которая открывает или ^закрывает
сквозной канал' в корпус при поворотах
вокруг своей оси. Если в пробке один сквоз-
ной канал, который в открытом положении
"совпадает с каналом в корпусе, _кран назы-
вают проходным. В том случае, если в
пробке имеется дополнительный поперечный
канал, кран называют трехходовым^ Схема дей-
ствия трехходового крана показана на рис. 41..
Запорные вентилиДрис. 42) служат только для отключения среды
и во время работы должны быть либо полностью открыты, либо пол-
ностью закрыты. Нельзя применять запорные вентили в качестве
регулирующей арматуры.
Рис. 41. Схема положения пробки в трехходовом кране:
а — кран открыт на проход, б — <<ран закрыт на проход и открыт на про-
дувку, в — кран открыт на проход (к манометру) и продувку, г — кран
закрыт: / — корпус, 2 — пробка
Запорные вентили выполняют с диаметром условного прохода от
6 до 200 мм. Их применяют в тех случаях, когда плотность отключения
должна быть особенно надежна.
Рабочий орган вентиля — клапан — перемещается перпендику-
лярно уплотнительной" поверхности'в"корпусе —седлу. При откры-
108
вании вен'отрывается от седла, благодаря чему
исключается задире • пительных поверхностей затвора.
Чтобы клапан пло'еВе^. прижимался к седлу, проходящая через
вентиль среда может быть направлена на клапан сверху. При этом
давление на затвор в крупных вентилях может достигать нескольких
Рис. 42. Запорный вентиль:
/ — корпус редуктора, 2 — упорное кольцо, з — шарикоподшипник,
4 — фетровая набивка, 5 — втулка шпинделя, 6 — нажимная планка,
7 — грундбукса, ’ 8 — набивка сальника, 9 — кольцо сальника,
10 — шпилька, '11 — крышка корпуса, '12 — направляющая втулка,
13 — прокладка, 14 — шпиндель, 15 — шпиндельная гайка, 16 — кла-
пан (тарелка), 17 — седло, 18 — корпус вентиля
/
тонн, что очень затруднит открывание клапана. Для разгрузки зат-
вора в конструкцию основного клапана встраивают клапащменьшего
размера. При_открывании вентиля сначала поднимается разгрузоч-
ный ' клапан,’~в”рёзультате давление на основной клапан снижается»
"РёщДйрующие вентили (рис. 43) по конструкции аналогичны запор-
ным и отличаются от них только формой клапана, которая у большин-
ства вентилей выполнена в виде профилированной иглы заодно со
шпинделем. Количество протекающего вещества (воды или пара) регу-
109
Рис. 43. Регулирующий игольчатый
вентиль:
1 — нажимная планка, 2 — груядбукса,
3 — набивка сальниковой камеры, 4 — шпин-
дель, 5 — крышка, 6 — седло, 7 — клапан
(игла), 8 — корпус вентиля
лируются изменением площади проходного сечения в результате
перемещения иглы относительно проходного канал-а седла.
Задвижки применяют для установки в качестве управляемых
запорных- органов на основных паровых- и воляных магистралях--у.
только для отключения среды. В_отлйчие от вентилей клапаны задвижек
перемещаются параллельно уплот- -
нительной поверхности .седла.
Задвижки на высокое давление
для пара и воды выполняют с
диаметром условного прохода от
100 до 450 мм и для воды на ус-
ловное давление до 10 кПсм2, — с
диаметром условного прохода до
1600 мм.
В практике используют боль-
шое количество типов задвижек,
конструктивно отличающихся друг
от друга. Промышленность выпус-
кает задвижки с поступательным
или вращательным движением
шпинделя, с клапаном, который
выполнен с параллельными плос-
костями или в виде клина (раз-
резного или цельного) с направ-
ляющей трубой или без трубы и
т. д.
На рис. 44 представлен один
из типов задвижек с разрезным
клиновым клапаном и бесфланце-
вым креплением корпуса с крыш-
кой.
Арматура такого типа в нас-
тоящее время применяется на бло-
ках 300 Мет и выше. Запорный
орган (затвор) задвижки состоит
из двух седел, вваренных (или
ввернутых) в корпус, и двух тарелок, закрепляемых в обойме при
помощи верхнего и нижнего тарелкодержателей и распираемых
специальным грибком (или шариком). Две тарелки и два седла
повышают плотность закрывания задвижки при любом направле-
нии протекающей среды. Распорный грибок между тарелками,
имеющий с одной стороны выпуклую сферическую, а с другой
плоскую поверхности, обеспечивает взаимную установку тарелок
относительно друг друга и их уплотнительных поверхностей относи-
тельно уплотнительных поверхностей седел.
Чтобы уплотнительные поверхности тарелок лучше прижимались
к уплотнительным поверхностям седел, тарелки устанавливают в
корпусе под углом по отношению к оси шпинделя; у большинства
клиновых задвижек этот угол равен 4°. Уклон уплотнительных по-
110
Рис. 44. Запорная задвижка с бесфланцевым соединением корпуса с крышкой:
1 — корпус редуктора, 2 — упорное кольцо, 3 — радиальный упорный подшипник, 4 —
тарельчатая пружина, 5 — резьбовая втулка, 6 — подшипник, 7 — втулка шпинделя, 8 —
нажимная планка, 9 — грундбукса, 10 — специальная шпитька, 11 — гайка; 12 — опорный
диск, 13 — кольцо сальника, 14 — секторы разъемного кольца, 15 — опорное кольцо, 16 —
сальниковая набивка корпуса, 17 — втулка, 18 — специальная ганка, 19 — предохранитель-
ная шайба, 20 — верхний тарелкодержатель, 21 — пробка, 22 — нижний тарелкодержатель,
23 — седло, 24 — грибок, 25 — правая тарелка, 26 — левая тарелка, 27 — обойма, 28 —
шпиндель, 29 — крышка, 30 — бугель,- 31 — корпус задвижки
верхностей седел обеспечивают соответствующей расточкой в кор-
пусе места посадки седла или только скосом этих поверхностей, ко-
торый получают в результате обработки их под углом 4°. В конструк-
циях со скосом уплотнительной поверхности седла его устанавливают
строго перпендикулярно оси шпинделя.
Обратные клапаны пропускают среду только в одном направлении
и автоматически закрываются при ее обратном движении? Их .уста-
навливают на питательных трубопроводах к котлу, паропроводах
, Рис. 45. Обратный клапан подъемного типа:
/ — крышка корпуса, 2 — прокладка, 3 — втулка, 4 — пружина,-
5 — 'шток, 6 — клапан (тарелка), 7 — седло, 8 — корпус. Стрелками
' показано направление движения среды
отбора пара из турбины, напорных линиях питательных насосов и
везде, где необходимо предотвратить возможность обратного движе-
ния среды при падении давления перед клапаном.
Обратные клапаны разделяют на подъемные (рис. 45) и поворотные
типа «захлопка» (рис. 46).
Поворотные клапаны («захлопки») устанавливают только для воды
на горизонтальных трубопроводах больших диаметров при условном
давлении не выше 16 кПсм?.
Регулирующие игольчатые клапаны (рис. 47) имеют такую же
конструкцию затвода^ как и регулирующие игольчатые вентили, от-
личаются же от последних только тем, что рабочий орган — игла —
перемещается при помощи штока, а не шпинделя.
Шток клапана может совершать только возвратно-поступательное
движение (вверх и вниз) и перемещается рычажной системой. Управ-
ление клапаном автоматическое — от колонки дистанционного управ-
ления или от колонки автоматическбго'~регулирования через тягу и
рычаг.
112
Регулирующие клапаны со скалкой для воды (рис. 48) регулируют
количество протекающей среды, изменяя проходное сечение в верх-
нем и нижнем седлах корпуса. Проходное сечение изменяется скал-
кой, имеющей два профилированных конуса и перемещающейся вверх
или вниз.' В нижнем положении (на рисунке справа) скалка садится
упорными заплечиками сразу на оба седла, при этом нерегулируемый
расход воды через клапан практически прекращается. Скалка цен-
трируется относительно седел нап-
равляющими втулками. В верхней
части скалки имеется прямоугольное
окно, в которое входит сферическим
концом внутренний рычаг, закреп-
ленный на квадрате приводного ва-
лика. На наружных концах привод-
ного валика (на квадратах) крепят
наружный рычаг, к которому присое-
динена тяга, связанная с колонкой
управления. Приводной валик уплот-
нен сальниками.
Рис. 46. Схема обратного поворот-
ного клапана типа «захлопка»:
/ -- клапан (шибер), 2 — ребро (про-
1 изовес), 3 — приварная втулка, 4 —
корпус
Рис. 47. Регулирующий игольча- •
тьш клапан:
1 — груз рычага, 2 — направляющая
стойка, 3 — нажимная планка, 4 —
грундбукса, 5 — набивка сальниковой
камеры, 6 — шток, 7 ~ крышка корпу-
са, 8 — седло, 9 — клапан (игла), 10 —
корпус, 11 — рычажная стойка, 12 —
рычаг
Регулирующие клапаны шиберного типа (рис. 49) представляют
собой задвижку, затвор которой выполнен в виде плоскопараллель-
ного шибера 9, свободно сидящего на конце штока 7, и одного седла 8,
приваренного к выходному отверстию корпуса’ 10. В седле (в некото-
рых конструкциях непосредственно в шибере) имеется специально
спрофилированное отверстие, посредством которого изменяется пло-
щадь проточного сечения и тем самым регулируется количество про-
текающей среды. Вследствие разности давлений до и после клапана
шибер рабочей средой прижимается к уплотнительной поверхности
седла, обеспечивая необходимую герметичность.
В регулирующих клапанах поворотного типа (рис. 50) количество
воды регулируется золотником, поворачивёюц$мся.~в"стаканё~на'угол
113
до 59°. Расход воды, протекающей через клапан, изменяется при сов-
мёщении окон золотника и направляющего стакана, в котором уста-
новлен золотник.
Вращательное движение рабочего органа создает более благо-
приятные условия для работы сальника и повышает надежность кла-
пана.
Рис. 48. Регулирующий клапан со скалкой для воды:
1 — прокладка, 2 — стопорный виит, 3 — верхняя втулка, 4 — седло, 5 — нижняя втулка,
6 — скалка (шток), 7 — нижняя крышка, 8 — корпус, 9 — верхняя крышка, 10 — внутрен-
ний рычаг, И — наружный рычаг, 12 — валик рычажного механизма. Левый рисунок —
клапан в открытом положении; правый — в закрытом положении. Стрелкой показано направ-
ление движения воды
Регуляторы___уровня (рис._51) применяют для автоматического
регулирования уровня воды в баках и других сосудах, находящихся
под давлением. Регулятор состоит из поплавковой камеры, в кото-
рой размещается поплавок, и клапана, регулирующего подвод воды.
Поплавковая камера соединена с паровым пространством бака, поэ-
тому уровень воды и давление в ней такие же, как и в баке.
Поплавок, перемещаясь вместе с уровнем воды, действует на зо-
лотник регулирующего клапана. При понижении уровня воды в
камере поплавок опускается, в результате поднимается золотник,
увеличивается проходное сечение и, следовательно, увеличивается
114
Рис. 49. Регулирующий шиберный клапан:
1 — электропривод, 2 — нажимная планка, 3 — грундбукса, 4 и 6 сальни-
ковые набивки, 5 — секторы разъемного кольца, 7 —- шток, 8 — седло, 9 —
клапан (шибер), 10 — корпус, 11 — крышка
Рис. 50. Регулирующий клапан поворот-
ного типа:
1 — внешний рычаг, 2—гайка шарнирного
болта,, 3 — шарнирный болт, 4 — ось шарнир-
ного болта, 5 — набивка сальника, 6 — втулка
сальника, 7 — кольцо сальника, 8 — прокладка,
9 — золотник, 10 — стакан, 11 —'шток, 12 — ниж-
няя крышка, 13 — корпус, 14 — верхняя кры-
шка, 15 — грундбукса, 16 — прижимная планка
догревателя поплавковая камера
подача воды в бак. Повышение уровня воды в баке оказывает обрат-
ное действие на клапан.
На этом же принципе основана конструкция регуляторов пере-
лива, у которых поплавок открывает клапан только в том случае,
когда вода в баке поднимается
выше заданного уровня;-
На рис. 52 представлена
схема действия регулятора пере-
лива в установке для аварийного
слива, которую применяют, чтобы
предохранить от переполнения
подогреватель сетевой воды (бой-
лер).
Поплавковая камера регуля-
тора перелива И соединена
через фланец 10 с паровым про-
странством бойлера, а корпус
клапана аварийного слива 4 сое-
динен через фланец с водяным
объемом бойлера. Если уровень
воды в бойлере не превышает
нормального, поплавок 13 зани-
мает положение, показанное на
рис. 52. При этом положении
вода из напорной магистрали
сетевых насосов подается по
трубопроводу 6 и через откры-
тое нижнее отверстие золотнико-
вой камеры по трубе 15 посту-
пает в пространство над поршнем
3 клапана аварийного слива. 5.
Одновременно пространство под
поршнем соединяется через тру-
бу 14 и внутренний канал 9 со
спускной линией 8. Давление
воды в напорной магистрали
преодолевает натяжение пружи-
ны 1, при этом положении кла-
пан аварийного слива закрыт.
В случае аварийного повыше-
ния уровня воды в корпусе по-
регулятора перелива И зали-
вается водой, поплавок 13 всплывает, золотник 7 перемещается вверх
и перекрывает золотниковые окна таким образом, что пространство
над поршнем 3 будет соединено со спускной линией 8, а простран-
ство под поршнем — с трубопроводом 6. Под давлением воды, посту-
пающей из трубопровода 6, поднимется поршень 3 и клапан аварий-
ного слива 5 откроется. Излишек воды из подогревателя через клапан
5 будет слит в дренаж.
116
После снижения уровня
воды аварийный клапан
автоматически закроется,
так как поплавок 13 и зо-
лотник 7 возвратятся в свои
нижние положения.
Конденсатоотводчики
(рис. 53), или конденсацион-
ные горшки, предназначены
для автоматического удале-
ния конденсата из трубо-
проводов. Конденсационный
горшок состоит из корпуса
и крышки, которая при-
креплена к фланцу шпиль-
ками. Внутри корпуса рас-
положен открытый попла-
Ё’ис. 51. Регулятор уровня поплавкового типа:
/ _ регулирующий клапан золотникового типа, 2 —
корпус регулирующего клапана, 3 — поплавок, 4 —
корпус поплавковой камеры, 5 — крышка поплав-
вок со специальным при-
способлением, состоящим из
переливного канала и кла- ковой камеры
пана. Нижняя часть корпу-
са горшка постоянно заполнена водой, поднимающей поплавок, вслед-
ствие чего клапан закрыт. Если горшок переполняется водой, посту-
Рис, 52. Схема действия регулятора перелива в установ-
ке для аварийного слива воды:
/ — пружина, 2 — поршневая камера, 3 — поршень клапана
аварийного слива 4 — корпус клапана аварийного слива, 5 —
клапан аварийного слива, б — трубопровод для подачи воды из
напорной магистрали, 7 — золотник, 8 — спускная линия, 9 —-
внутренний канал поплавковой камеры, 10 — фланец поплавко-
вой камеры, // —поплавковая камера регулятора перелива,
12 — трубка для отвода воздуха, 13 — поплавок, 14 и 15 —
соединительные трубы
117
Рис. 53. Конденсатоотводчик:
/ — продувочный вентиль, 2 —
крышка, 3 — поплавок, 4 — кор-
пус, 5 — спускной кран, 6 — пере-
ливной канал, 7 — клапан
1 — направляющая вилка (стойка), 2 — регулирую-
щие шайбы, 3 — шток, 4 — направляющая вгулка, 5 —
клапан (тарелка), 6 — корпус выхлопа, 7 — корпус
клапана, 8 — седло клапана, 9 — опорная внлка (стой-
ка), 10 — призма рычага, 11 — штифт, 12 — призма
опорной вилки, 13 — рычаг, 14 — призма штока
пающей через входной патрубок, вода начинает переливаться через
край поплавка, постепенно заполняя его внутреннюю полость. Когда
масса поплавка и находящейся в нем воды станет больше силы,
вытесняющей поплавок из воды, он опустится. Клапан, жестко свя-
занный с поплавком, откроется и вода под действием разности давле-
ний в горшке и дренажной линии будет уходить из горшка через
выходной патрубок в дренйж. Как только масса поплавка и оставшейся
в нем воды станет меньше силы, выталкивающей поплавок из воды,
он снова поднимется и закроет клапан. Вентиль / служит для контроль-
ной продувки горшка.
Предохранительные клапаны автоматически предупреждают повы-
шение давления в котле (баке) или в трубопроводе сверх установлен-
ного. Они приводятся в действие либо давлением среды на клапан,
либо посредством импульса (побудителя) от вспомогательного кла-
пана небольшого диаметра.
Предохранительные клапаны изготовляют рычажными и пружин-
ными — одинарными и двойными. У двойных клапанов два запорных
органа (две тарелки, и два седла) размещаются в одном корпусе.
На рис. 54 представлен двухрычажный предохранительный кла-
пан с Dy = 25 X 2 мм. Клапан (тарелка) удерживается в закрытом
состоянии грузом, действующим на шток с помощью рычага. Допу-
скаемая величина давления рабочей среды под клапаном регулируется
массой груза и его положением на рычаге. Если давление под клапаном
повысится, противодействие груза будет преодолено, клапан подни-
118
Рис. 55. Главный предохра-
нительный клапан импуль-
сного устройства;
/ — корпус клапана, 2 — при-
соединительный патрубок, 3 —
клапан, 4 — рифленая про-
кладка, 5 — седло, 6 — защит-
ная втулка, 7 — шток клапана,
8 — рубашка поршневой ка-
меры, 9, 14 и 19 — сальниковые
набивки, 10 — нажимное коль-
цо, 11, 25 — стопорные плаики?
12 — крышка корпуса, 13 н
36 — кольца сальников, 15 —
нажимная гайка, 16 — шарнир-
ный болт, 17 — нажимная план-
ка, 18 — пробка, 20 — спираль-
ная пружина, 21 — рубашка
демпфера, 22 — поршень демп-
фера, 23 — асбестовая иабивка,.
24 — нажимное кольцо демпфе-
ра, 26 — шпилька, 27 — спе-
циальная гайка, 28 — паронн-
товая прокладка, 29 — крышка
демпфера, 30 — корпус демпфе-
ра, 31 и 33 — грундбуксы, 32 —
тарельчатая пружина, 34 —
шток демпфера, 35 — лабирин-
товая втулка
мется и выпустит излишнее количество среды'(пара), которая уйдет в
атмосферу.
~ jB пружинном предохранительном клапане давлению под клапан
противодействует сила натяжения пружинил.
Па современных мощных котлах устанавливают импульсно-предо-
хранительные устройства с главным предохранительным клапаном
большого диаметра (рис. 55). Особенностью работы импульсно-предо-
хранительного устройства является взаимодействие двух клапанов,
из^которых на главный (рабочий) пар давит не под клапан, а на кла-
пан, что способствует принудительному уплотнению затвора и надеж-
ной работе клапана при нормальном давлении. Если давление ста-
новится выше допустимого, открывается импульсный клапан (рычаж-
ный или пружинный) небольшого диаметра (10—20 мм), действующий
по принципу, описанному выше. Из импульсного клапана пар посту-
пает в поршневую камеру главного предохранительного клапана,
давит на поршень, посаженный на противоположный конец штока
клапана, и открывает его. С понижением давления в котле до нор-
мального импульсный клапан под действием массы груза или натяжения
пружины закрывается, доступ пара в поршневую камеру прекра-
щается и главный клапан закрывается силой давления в котле. Чтобы
импульсный. клапан открывался и закрывался своевременно в им-
пульсно-предохранительном устройстве, устанавливают электромаг-
нитный привод, настроенный по. манометру.
При открытии и закрытии главного клапана с Dy = 200 мм и более
возникают удары, сила которых способна оторвать присоединитель-
ный патрубок, разрушить клапан и вызвать аварию. Для смягчения
ударов при работе клапана над поршнем устанавливают демпфирую-
щее устройство гидравлического типа. В пространстве под поршнем
демпфера имеется пружина, которая в момент открытия клапана
смягчает удар. В пространство над поршнем демпфера заливается
' Т а б л и ц а 27
Давления пара, при которых должны открываться
предохранительные клапаны ' ।
Место установки клапанов Название клапана Давление пара
Котлы с давлением до 13 кГ/см2 Рабочий Контрольный Рабочее давление0,3 кГ/см2 Рабочее давление + 0,2 кГ/см2
То же, с давлением более 13 и Рабочий 1,05 рабочего давления
до 40 кГ/см2 Контрольный 1,03 > >
То же, с давлением более Рабочий 1,08 » »
40 кГ/см2 Контрольный 1,05 » ' »
Пароперегреватели котлов с да- влением до 13 «Г/сл2 Все клапаны Давление на выходе из паропе- регревателя+0,2 кГ/см.2
То же, с давлением более 13 к,Г;см2 То же Давление на выходе из паропе- регревателя + 2%
На входе воды у отключаемых водяных экономайзеров Рабочее давление + 25%
То же, на выходе воды » » +ю%
120
вода, а воздух, находящийся над ее поверхностью, смягчает удар
клапана при его закрытии. Направляющие ребра клапана обеспечи-
вают правильную его посадку на седло.
Начало открытия предохранительных клапанов заранее регулируют
на определенное давление согласно указаниям Госгортехнадзора,
приведенным в табл. 27.
Рис. 56. Водоуказательный прибор:
1 — фланец для соединения со штуцером парового 'объема,
2 — запорный вентиль, 3 — корпус, 4 — смотровая щель в
прожимной планке, 5 — фланец для соединения со штуцером
водяного объема, 6 — быстрозапорный вентиль, 7 — нижняя
головка, 8 — верхняя головка, 9 — вентиль для продувки, 10 —
электрическая лампочка 12 в
На котлах паропроизводительностью более 100 кг!ч устанавли-
иают не менее двух самостоятельно действующих клапанов, из которых
один должен быть рабочим, а другой — контрольным. Контрольный
клапан закрывается^запирающим кожухом, чтобы обслуживающий
персонал не мог изменять положение груза на рычаге клапана при
работе котла.
Водоуказательные приборы выполняют в виде круглых трубок или
। стекла. "Концы трубок соединяют
е двумя кранами, из которых нижний сообщается с наинизшйм до-
пускаемым уровнем среды, а верхний — с наивысшим.
Для паровых котлов применяют водоуказательные приборы с
плоскими стеклами большой толщины и ‘вышлифованными с одной
121
стороны призматическими канавками (стекла Клингера). Стекла
устанавливают в специальных колонках. При температуре воды
больше 250° С и давлении выше 35 кПсм? вместо стекол применяют
набор из тонких пластинок слюды.
На рис. 56 изображен одностекольный водоуказательный прибор,
устанавливаемый на барабанах паровых котлов. Прибор состоит из
колонки, верхней 8 и нижней 7 головок и осветительного устройства.
В корпусе колонки имеется продольный сквозной паз. Стекла (или
набор пластинок из слюды) укладывают в гнезда корпуса с обеих
сторон паза на прокладки из фольги и паронита и прижимают к кор-
пусу прижимными планками; между стеклом и планкой также раз-
мещают прокладку из паронита. Прижимные планки стягивают с
корпусом'сквозными шпильками. Колонка соединяется с барабаном
котла через верхнюю и нижнюю головки.
В верхней головке имеются два вентиля, один из которых быст-
розапорный, а другой—-запорный; в нижней головке три" вентиля:
быстрозапорный, запорный и для продувки.
Осветительное устройство состоит из электрической лампочки
напряжением 12 в с рефлектором.
В больших установках на рабочей площадке машиниста котла
устраивают сниженные указатели уровня воды, которые работают
по принципу гидростатического равновесия двух столбов жидкостей
разной плотности.
§ 33. МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АРМАТУРОЙ
Управление арматурой может производиться вручную, маховиком
(рис. 57) или через редуктор; дистанционно с ручным или электри-
ческим приводом и редуктором через колонку дистанционного управ-
ления (КДУ); с главного щита управления теплосиловой установкой
при помощи электродвигателя и редуктора, устанавливаемых непо-
средственно на корпусе арматуры или на КДУ.
Рис. 57. Маховик ручного привода
Редукторы служат для уменьшения числа оборотов и увеличения
крутящего момента — внешней силы, под действием которой проис-
ходит вращение вала (шпинделя). Они состоят из одной или несколь-
ких пар цилиндрических, конических или червячных колес, собран-
ных в жестком корпусе.
Редукторы приводных устройств ручного управления для венти-
лей и задвижек (рис. 58) обычно состоят из пары зубчатых цилиндри-
122
веских или конических шестерен, передаточное отношение которых
рассчитывают исходя из необходимого крутящего момента на шпин-
деле или шпиндельной втулке, диаметра маховика и усилия, разви-
ваемого рабочим.
Вал редуктора, снабженный шарниром и тягами, расположен-
ными под углом, не превышающим 30° к оси шарнира, позволяет
вращать шпиндель арматуры дистанционно, с площадки машиниста.
Наличие в конструкции редуктора шарнира и тяг позволяет также
приводить их во вращение электрическим механизированным при-
водом, который устанавливается в удобных местах, выше или ниже
арматуры. На рис. 59 показана схема компоновки задвижки с колон-
ковым электроприводом.
Особенностью электроприводов для арматуры является необхо-
димость большого снижения числа оборотов вала электродвигателя
к выходному валу привода, передающему крутящий момент на шпин-
дель арматуры. Исходя из этой особенности для электропривода
123
преимущественно применяется червячная передача, позволяющая
обеспечить большое передаточное число и развить высокое усилие
(большой крутящий момент) двумя сопрягаемыми деталями: чер-
Рис. 59. Схема компоновки задвижки с
колонковым электроприводом:
/ — шестеренчатый редуктор с коническими
зубчатыми колесами, 2 — маховик для ручно-
го управления, 3 — червячный редуктор
электропривода, 4 — электродвигатель, 5 —
колонка, 6 — пусковое устройство с кнопоч-
ным управлением, 7 — шарнирные тяги, 8 —
задвижка. Стрелка и надписи условно обоз-
начают направление движения и характерис-
тику среды, протекающей по трубопроводу:
химически очищенная вода
вяком и червячным колесом.
На рис. 60 приведена кон-
струкция электропривода чер-
вячного типа. Электропривод
состоит из электродвигателя,
редуктора и коробки концевых
выключателей. Вращение вала
электродвигателя передается на
выходной вал редуктора 7 через
кулачковую муфту 3. На валу
редуктора имеется червяк 6, ко-
торый, находясь в зацеплении :
с червячным колесом 10, вращает
его. Вместе с червячным коле-
сом вращается втулка 14, сое- <
диненная с втулкой шпинделя
арматуры (или с кулачковой
втулкой колонки дистанцион-
ного управления) призматичес-
кой шпонкой 17. Посадочный
диаметр ступицы корпуса ре-
дуктора 16 изготовляют для
определенного типоразмера ар- <
матуры, что позволяет насажи-
вать редуктор на крышку (или
бугель) арматуры и автом-ати- '
чески центровать его со шпин- j
дельной втулкой арматуры.
Отключение электропривода
автоматическое с помощью реле
тока (электромагнитного при-
бора, замыкающего или размы-
кающего электрическую цепь),
включенного в электрическую
цепь. После соприкосновения
уплотнительных поверхностей
клапана с седлом арматуры кру-
тящий момент на шпинделе
резко возрастает; это приводит
к соответствующему повыше-
нию величины тока в обмотке
электродвигателя. При достижении определенной величины тока
настройки реле его контакты размыкаются, катушки электромагнита
обесточиваются и электродвигатель останавливается.
Кроме реле тока электропривод имеет вспомогательный механизм,
с помощью которого выполняется управление концевыми и путевыми^
124
выключателями тока, смонтированными в коробке 11, установленной
на крышке 9 корпуса редуктора. Шестерня 15, вращающаяся вместе
и червячным колесом 10, приводит во вращение зубчатое колесо 13\
валик 12 зубчатого колеса вращает резьбовой валик (на рис. 60 не
Рис. 60. Электропривод чер-
вячного типа:
!213
П
/ — электродвигатель, 2 — фла-
нец редуктора, 3 — кулачковая'
муфта, 4 — поджимная втулка,
5 — роликовый подшипник, 6 —
червяк, 7 — приводной вал, .
8 — полумуфта ручного приво-
да, 9 — крышка корпуса, 10 —
червячное колесо, 11 — коробка
путевых выключателей, 12 —
валик, 13 ~~ ведомая шестерня
для коробки путевых выклю-
чателей, 14 — втулка, 15 — ве-
дущая шестерня, 16 — ступица
корпуса, 17 — паз для призма-
тической шпонки
показан), находящийся в коробке; по валику движется ползун. При
перемещении ползуна вдоль резьбового валика он, нажимая через
ролики и плоские пружины на штифт, прерывает электрическую цепь
электродвигателя (выключает концевой микровыключатель крайних по-
125
ложений шпинделя арматуры) или другой электрической схемы,
сблокированной со схемой электродвигателя. В коробке концевых
выключателей имеется два концевых и два путевых выключателя,
положение которых может регулироваться настройкой на режим
работы арматуры.
Для получения максимального усилия при открытии запорной
арматуры предусмотрено кулачковое соединение между червячным
колесом и втулкой редуктора, которое выполнено со свободным хо-
дом в 60°, что позволяет использовать инерционные силы подвиж-
ных частей редуктора при включении электродвигателя. Червячное
колесо и втулка редуктора для регулирующей арматуры имеют между
собой жесткое соединение.
В конструкциях электропривода предусматривается также ручное
управление маховиком при помощи цилиндрических шестерен через
червячную пару. В цепи питания током электродвигателя имеется
кнопка блокировки. Когда ручное управление выведено из зацепле-
ния, кнопка блокировки замыкает цепь питания и электродвигатель
может быть в любой момент включен в работу. При включении в
работу ручного управления электрическая цепь автоматически размы-
кается и обеспечивает безопасность для работающего.
В зависимости от назначения, параметров работы и размеров ар-
матуры червячные электроприводы имеют следующие основные харак-
теристики:
Максимальный крутящий мо-
мент, кГ • м................
Передаточное отношение — отно-
шение числа оборотов при-
водного вала к числу оборо-
тов червячного колеса . . . .
Число оборотов на выходном
валу в минуту ..............
Усилие на маховике при макси-
мальном моменте открытия
или закрытия арматуры (при-
ближенно), кГ............ . .
15 50 100 130 180 400 640'
78 68 63 66 66 35 35
18 20 21,6 20,6 19,7 38,5 40
3 7,4 15,9 19,3 19,7 49,5 79,6
В электрической схеме питания электропривода предусмотрена
световая сигнализация электрическими лампочками, размещенными
на пульте управления: для запорной арматуры при крайних положе-
ниях клапана, для регулирующей арматуры при крайних и проме-
жуточных положениях клапана (шибера, скалки, иглы), а также при
переводе на ручное управление маховиком.
Электропривод может быть непосредственно насажен ступицей
корпуса на крышку (бугель) арматуры (см. рис. 49) или на корпус
колонки дистанционного управления.
При компоновке передачи вращения от приводного вала электро-
привода на шпиндель арматуры через штанги от колонки дистанци-
онного управления на приводную головку шпинделя устанавливается
дополнительный шестеренчатый редуктор, корпус которого крепится
также на крышке арматуры (см. рис. 44 и 59). Шестеренчатый редуктор
126
с небольшим передаточным отношением (обычно не более 1 : 3) по-
зволяет управлять ходовой частью арматуры вручную, маховиком, <
На рис. 61 показана компоновка червячного электропривода на j
колонке дистанционного управления. Колонка состоит из литого чу- I
гунного корпуса, шпинделя и маховика диаметром 360—800 мм, |
жестко соединенного со шпинделем. На верхнем и нижнем концах |
шпинделя имеются хвостовики, на которые штифтом закрепляются
шарнирные муфты. При помощи одной колонки можно выполнять j
дистанционное управление несколькими приводами: через верхние |
и нижние концы шпинделя или через специальные кронштейны со ]
шпинделем и маховиком, которые дополнительно крепятся к колонке. |
Контрольные вопросы
1. Что называется трубопроводом?
2. Какие основные узлы имеет трубопровод?
3. Как определяется толщина стенки трубопровода?
4. Для чего применяют компенсаторы?
5. На каких участках трассы трубопроводов должны быть дренажные устрой-
ства? 4
6. Для каких целей устанавливается арматура и на какие типы она разде-,
ляется?
7. Чем конструкционно отличается вентиль от задвижки?
8. Какими способами управляется арматура?
9. Что называют редуктором в механической передаче?
10. Какие основные конструктивные узлы имеет электропривод?'
Глава V
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО РЕМОНТУ ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
§ 34. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕМОНТНЫХ РАБОТ
При конструировании и изготовлении узлов различных устано-
вок стремятся к тому, чтобы срок износа их деталей был по возможности
одинаковым. Однако изготовить такую установку практически не-
возможно, так как отдельные ее детали находятся и работают в раз-
личных условиях. Так, например, нельзя достигнуть одинакового
срока износа каркаса котла и труб поверхностей нагрева, располо-
женных в топке, или корпуса арматуры и ее рабочего органа (клапана).
Состояние отдельных деталей ухудшается с момента пуска ус-
тановки непрерывно и неравномерно. Постепенно нарастая, этот
процесс достигает таких пределов, при которых дальнейшая эксплу-
атация установки становится недопустимой, поскольку понижаются
ее производительность и экономичность, а также повышается опас-
ность возникновения аварий. Чтобы восстановить первоначальное
состояние деталей и узлов, установку выводят из эксплуатации в ре-
монт.
Износ деталей и всей установки происходит не только в процессе
эксплуатации, но и при простое. Когда не приняты необходимые меры,
коррозия металла может развиваться настолько интенсивно, что по
истечении некоторого времени отдельные детали и узлы установки
iскажутся непригодными для работы.
Если нельзя изготовить установку с одинаковым сроком износа
всех деталей, то можно с достаточной точностью определить срок и
степень износа отдельных ее деталей в зависимости от условий их
работы и материалов, из которых они изготовлены, и планомерно, по
графику, проводить те или иные мероприятия, поддерживающие
установку в работоспособном состоянии.
Комплекс плановых мероприятий, поддерживающих установку
длительное дзремя в работоспособном состоянии, носит название си-
стемы планово-предупредительного ремонта
(ППР).
Особенностью системы ППР является то, что ремонт делают за-
благовременно, когда установка находится еще в работоспособном
5 ПонгильскиЙ 129
состоянии, предупреждая возможное повреждение какого-либо узла.
Такие ремонты производятся с известной периодичностью и планиру-
ются заранее, поэтому они и называются планово-предупредитель-
ными. Если же произошло повреждение установки или отдельного
узла до наступления срока ремонта и это послужило причиной вы-
вода установки (агрегата) пз эксплуатации для устранения повреж-
дения, такой ремонт называется аварийным. Внеплановый вывод в
ремонт оборудования электростанций наносит большой ущерб народ-
ному хозяйству.
Система планово-предупредительного ремонта включает ремонт как
во время работы оборудования, так и в период его останова.
На действующем энергетическом оборудовании можно произво-
дить ремонтные работы небольшого объема. Их обычно выполняет
дежурный персонал (дежурные слесари). К таким ремонтным рабо-
там относятся: замена стекол в водоуказательных приборах; некото-
рые случаи устранения утечек воды, пара, воздуха; подтяжка кры-
шек сальниковых уплотнений арматуры; добавка масла в подшип-
ники и другие профилактические, т. е. предупредительные, работы.
Плановые работы, выполняемые во время останова оборудования,
подразделяются на текущие и капитальные.
..Текущий ремонт производят по мере необходимости, но не реже
одного раза в год по заранее составленному и утвержденному графику.
Он назначается для поддержания оборудования в работоспособном
и экономичном состоянии до вывода его в капитальный ремонт. При
текущем ремонте оборудование выводят в ремонт на короткий срок,
на 4—10 дней, и производят частичную разборку, чистку, проверку
технического состояния -и ремонт (или замену) быстроизнашиваю-
щихся деталей и отдельных узлов.
Капитальный ремонт основного тепломеханического оборудова-
ния (котельных агрегатов и паровых турбин) выполняют один раз
в течение двух-четырех лет также по заранее составленному и утверж-
денному графику. Периодичность выводов в капитальный ремонт мо-
жет быть изменена в зависимости от технического состояния агрегата.
Это наибольший по объему плановый ремонт, при котором осматри-
вают, проверяют техническое состояние и ремонтируют все узлы и
детали установки, заменяя изношенные узлы и детали новыми.
Наряду с работами по полному восстановлению изношенных уз-
лов и деталей в период капитального ремонта, как правило, выпол-
- ияют реконструкцию и усовершенствование отдельных узлов обору-
дования для повышения экономичности, эффективности и надеж-
ности установки.
При определении длительности капитального ремонта учитывается
техническое состояние установки: данные эксплуатации за прошлое
время, сведения о техническом состоянии отдельных узлов по пре-
дыдущим ревизиям, производительность (мощность) установки, кон-
структивные особенности, размер и сложность реконструктивных
работ. •
Одним из важнейших условий сокращения простоя оборудования
в ремонте является подготовка к его проведению. До вывода обору-
130
дования в ремонт составляют проект организации работ (ПОР), ко-
торый содержит: ведомость объема работ, уточняющуюся после вскры-
тия и осмотра оборудования; технологический график ремонта, опре-
деляющий порядок и последовательность проведения работ; спе-
цификации на сменные детали и узлы, подлежащие замене; перечень
материалов, инструментов и приспособлений, необходимых для ре- -
монта; схемы грузопотоков; технологические карты и ремонтные
формуляры; указания по организации рабочего места; расчетные
затраты труда.
Для обеспечения минимального срока простоя агрегата в ремонте '
до вывода его в ремонт требуется выполнить все работы, не связанные
с остановом оборудования, и в частности: восстановить и полностью
подготовить к установке запасные комплекты арматуры; изготовить
все сменныещетали трубопроводов; детали трубопроводов, поступив-
шие с заводов, проверить и подготовить к установке; проверить и
испытать все средства стационарной механизации, а при недостаточ-
ности последней испытать и расставить по рабочим местам временную
такелажную оснастку, сварочные аппараты и другие необходимые ,
вспомогательные механизмы; устроить леса; проверить существующие
и при необходимости сделать временные разводки электроэнергии,
воды, кислорода и ацетилена. Особое внимание должно быть обращено
на наличие в достаточном количестве вполне исправных ручных и ме-
ханизированных инструментов (пневматических и электрических) и’
различных приспособлений.
Особенности ремонтных работ заключаются в разнообразии опе-
раций, небольшом количестве одинаковых, повторяющихся операций
и в выполнении работ на месте установки оборудования. Эти особен-
ности требуют применения легких и небольших по размеру механиз-
мов и приспособлений, чтобы их можно было переносить и использо-
вать на любом рабочем месте. Конструкторами и новаторами электро-
станций и ремонтных предприятий разработано много различных
средств ремонтной оснастки. Правильное и широкое использование
этих средств намного облегчает труд, значительно сокращает сроки
ремонта и повышает качество работ.
Описание некоторых механизмов и приспособлений, применяемых
для работ по ремонту трубопроводов и арматуры, приведено при рас-
смотрении соответствующих ремонтных операций.
Залогом успешного проведения работ является комплектование
ремонтных бригад квалифицированными рабочими, хорошо знающими
назначение и характеристику оборудования, подлежащего ремонту.
До начала ремонта проводят подробный инструктаж рабочих, раз-
бирая проект и технические условия выполнения работ, а также, уело-,
вия безопасного их проведения.
При выполнении работ требуется строгое соблюдение производ-
ственной- и технологической дисциплин. Каждое указание мастера
пли бригадира подлежит точному исполнению. Любую ремонтную
операцию, любую замену старой детали на новую, замер любого раз-
мера следует производить согласно установленным технологическим
правилам и нормам, не допуская никаких отклонений и небрежности.
5*
131
§ 35. ОСМОТР ТРУБОПРОВОДОВ И АРМАТУРЫ
И ПРОВЕРКА ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
Рис. 62. Приспособление для
осмотра внутренней поверхности
труб:
1 — защитный лис!1, 2 — низко-
вольтная электролампа, 3 — зер-
кальный конус, 4 — проверяемая
труба, 5 — штанга
' За всеми трубопроводами электростанций осуществляется сис-
тематический надзор и контроль их состояния, которые выполняются
по специальному графику.
При осмотрах трубопроводов проверяют:
крепление всех опор к стенам и конструкциям, а также крепление
трубопроводов к опорам;
положение тяг, подвесок и пружин;
положение компенсаторов;
плотность трубопроводов и установленной на них арматуры и
отсутствие малейших пропусков через сварные стыки, фланцевые
соединения и сальниковые уплотнения;
свободное проворачивание махови-
ков у задвижек, вентилей, кранов и .
дистанционных проводов;
сохранение формы и наружного
диаметра в контрольных точках;
отсутствие защемления и возмож-
ность свободного перемещения трубо-
провода по скользящим опорам между
(двумя мёртвыми точками.
1 В период ремонта основного обору-
дования на отключенных паропрово-
дах, работающих с температурой 450° С__
и выше, проверяют структурное состояние металла и определяют
величину и скорость его ползучести.
Питательные трубопроводы дополнительно проверяют не реже _
одного раза в четыре года ща отсутствие коррозийных разъеданий
внутренних поверхностей труб. Внутренний осмотр производят вы-
борочно в местах, наиболее подверженных коррозии (участок пита- "
тельного трубопровода между главной задвижкой и обратным клапа-
ном, тупиковые участки, фасонные части). Внутренние поверхности
фланцевых трубопроводов осматривают с помощью 12-вольтовой
электрической лампочки и зеркала (рис. 62). Дефекты и коррозийные
разъедания отражаются от зеркального конуса 3 по направлению,
показанному стрелкой. Защитный лист 1 поставлен так, чтобы свет
лампы 2 не мешал видеть стенку трубы. Если есть возможность, то
приспособление перемещают вдоль осматриваемого участка при помощи
штанги 5. Толщину стенки бесфланцевых (сварных) трубопроводов
определяют засверливанием труб на отдельных участках и замерами
через полученные отверстия толщины стенки либо физическими спо-
собамш .просвечиванием гамма-лучами или с помощью ультразвуковой
дефектоскопии.
Трубопроводы, уложенные в землю (бесканальная прокладка)
или в непроходные каналы, проверяют периодически, не реже одного
раза в год, вскрывая грунт на отдельных участках и снимая изоляцию
через каждые два километра длины трубопровода.
132
По окончании осмотров и контрольных замеров геометрической
формы трубопроводов составляют акт, в котором отмечают резуль-
таты осмотров и замеров, делают заключение о состоянии трубопро-
водов, крепления опор, сварных стыков, фланцевых соединений, о
положении компенсаторов и др.
Трубопроводы или их отдельные участки подлежат замене, если
п результате осмотров, контрольных замеров и. испытания металла
ipy6 будет установлено:
значительное уменьшение толщины стенки по сравнению с номи-
нальными размерами; допускаемая толщина стенки проверяется рас-
четом по формуле, приведенной на стр. 85;
наличие большой внутренней коррозии;
изменение структурного состояния металла труб;
изменение геометрических размеров и в частности увеличение
диаметра против номинала больше чем на 2,5% для труб из легирован-
ных сталей и больше чем на 3,5 % для труб из углеродистых сталей;
повышенная скорость ползучести по сравнению с установленными
нормами для соответствующих параметров среды и за определенный
промежуток времени;
пониженная прочность контрольных образцов, вырезанных из
участков трубопровода.
Все изменения -в, конструкции трубопровода,, _ произведенные р
период его ремонта, заносят в паспорт или в шнуровую книгу данного
।рубопровода (кроме трубопроводов 4-й категории и трубопроводов,
не подлежащих контролю Госгортехнадзора).
В паспорт вносят:
заводские сертификаты или их копии на металл труб, фасонных
частей и фланцев заменяемых участков трубопровода;
сертификаты или их копии на электроды;
копии удостоверений сварщиков, производящих сварочные работы;
результаты испытания контрольных образцов сварки;
акты гидравлических испытаний, наружных и внутренних осмотров;
акты предварительного натяга пружин при замене пружин;
акты холодного натяга трубопроводов при замене больших участ-
ков;
формуляры замера ползучести по контрольным точкам;
акты термообработки швов на трубах, выполненных из легирован-
ных сталей;
ведомость проверки вновь установленных труб, фланцев и фасон-
ных частей на легирующие элементы.
Ремонт арматуры производится при ремонте основного оборудо-
вания и трубопроводов по мере надобности.
Основными неисправностями в работе арматуры являются:
пропуск среды между корпусом и седлом;
пропуск среды между клапаном и седлом при закрытом клапане;
пропуск среды через сальниковое уплотнение;
пропуск среды через фланцевое соединение корпуса с крышкой;
защемление шпинделя между сальниковым уплотнением и групд-
оуксой;
133
разрушения или надиры на поверхности шпинделя;
разрушение резьбы на шпинделе и в его втулке;
заклинивание тарелок в седлах задвижек;
большой нерегулируемый расход среды у регулирующей арматуры;
поломка болтов и шпилек, крепящих корпус с крышкой, и по-
ломка маховиков.
Перечисленные неисправности во многих случаях являются ос-
нованием для вывода в текущий ремонт основного оборудования, на
котором расположена арматура.
В период текущих ремонтов основного оборудования заменяют
арматуру или устраняют обнаруженные неисправности; при капиталь-
ных ремонтах проверяют и ремонтируют всю арматуру. Способы устра-
нения дефектов и повреждений арматуры приведены в главе X.
§ 36. ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА ПРИ РЕМОНТЕ
ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Все оборудование и сооружения внутри цехов электростанции
распределены между мастерами и другим персоналом цеха. Соответ-
ственно этому и все ремонтные работы по технологическим особенно-
стям их выполнения распределены между мастерами и ремонтными
бригадами.
Мастер (старший мастер, шеф-мастер) является полноправным и
непосредственным руководителем и организатором работ по ремонту
оборудования на закрепленном за ним участке. Мастер подчиняется
начальнику объединенного участка, возглавляющему ремонт всего
оборудования, закрепленного за цехом, или непосредственно началь-
нику цеха.
При выполнении работ ремонтным предприятием мастер подчи-
няется руководителю работ (шеф-инженеру, шеф-мастеру) данного
предприятия.
Мастер несет ответственность за выполнение установленного
объема, сроки и качество ремонта на своем участке, за обеспечение
безопасных условий работ и выполнение подчиненным ему персона-
лом всех мер и правил техники безопасности и противопожарной
техники, а также правил внутреннего распорядка, действующих на
электростанции. Мастер через бригадиров руководит несколькими
производственными бригадами.
Производственная бригада •— это начальная форма организации
труда при ремонте оборудования.
Характерной особенностью работ по ремонту тепломеханического
оборудования является то, что основная масса операций исключает
возможность производства их одним рабочим. Однотипные операции
выполняются обычно звеном в составе 2—3 рабочих одинаковой спе-
циальности. Количество однотипных операций в общем объеме ремонт-
ных работ бывает очень незначительно, поэтому ремонтную бригаду
комплектуют не по принципу узкой специализации рабочих, а по
принципу охвата бригадой всего- комплекса операций по ремонту опре-
деленного укрупненного узла (например, арматуры). Чтобы охва-
134
тить все операции по ремонту определенного узла, начиная от раз-
борки и проверки технического состояния его отдельных деталей и
кончая сдачей отремонтированного узла и проверкой качества ремонта
и эксплуатационных условиях, в состав бригады включают рабочих
разных специальностей (слесарей, сварщиков). Такая комплексная , .
бригада, состоящая из 5—20 рабочих разных специальностей, создает
наилучшие условия для сокращения сроков ремонта, повышения
качества работ и производительности труда.
Небольшая однотипность рабочих операций при ремонте тепло-
механического оборудования требует того, чтобы каждый рабочий
бригады, в совершенстве владеющий основной специальностью, мог
совмещать несколько профессий. Такие операции, как подъем и пере-
мещение различных тяжелых деталей и узлов с применением такелаж-
ных приспособлений, должны знать и уметь выполнять все рабочие
бригады. Квалифицированные слесари, знающие основные слесарные
н такелажные операции, должны уметь резать металл газовым инстру-
ментом и прихватывать электросваркой неответственные металле- .
конструкции. Освоение рабочими бригады нескольких специально-
стей значительно повышает производительность труда, ликвидирует
простои в бригаде и сокращает сроки ремонта.
Бригаду возглавляет бригадир, который является старшим рабо-
чим в бригаде. На должность бригадира назначается наиболее квали-
фицированный рабочий, умеющий выполнять все поручаемые бригаде
работы, кроме ответственных сварочных работ. Бригадиру подчи-______
пяется весь состав бригады, и его распоряжения и указания должны
выполнять все рабочие бригады.
§ 37. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА СЛЕСАРЯ
Рабочим местом слесаря по ремонту тепломеханического оборудо-
вания называется часть площадки цеха (или мастерской), на которой
расположены оборудование, инструменты, приспособления и мате-
риалы, необходимые для производства работ.
Рабочее место должно быть хорошо освещенным, содержаться
в чистоте и порядке; на нем должно находиться только то, что необ-
ходимо для выполнения порученного задания. Решающее значение
для производительности труда и безопасности работ имеет ежедневная
уборка рабочих мест и всей зоны ремонтных работ. Это требование
следует особо подчеркнуть, так как в практике ремонтных работ
нередко рассматривают ежедневную уборку излишней, в результате
после разборки и очистки оборудования накапливаются «горы» мусора,
старого металла и негодных деталей, создающих угрозу для безопас-
ности работ и резко снижающих производительность труда.
В отличие от рабочего места эксплуатационного персонала, которое
определяется местонахождением оборудования в цехе, рабочее место
слесаря-ремонтника не является постоянным и может изменяться по
нескольку раз в течение смены. Эта особенность обязывает ремонтный
персонал иметь переносные ящики с набором необходимых инстру-
ментов, устанавливать на рабочем месте временные передвижные
135
верстаки и стеллажи, в которых хранятся чертежи, технологические
и операционные карты, проверочные и контрольные инструменты й
мелкие приспособления, а для подъема и перемещения тяжелых дета-
лей (арматуры, фасонных частей) применять подъемно-транспортные
устройства типа кран-тележки.
Выполняя работы, слесарь должен следить за тем, чтобы детали
и необходимые материалы находились на отведенных для них местах,
а отходы складывались в специальную тару или предназначенные
для этого места. Разбирая трубопроводы и арматуру, мелкие детали
(болты, гайки и др.) следует укладывать в ящики, а крупные — сосре-
доточивать в одном месте, предварительно рассортировав их по назна-
чению и размерам.
Слесарь должен бережно и аккуратно относиться к инструментам,
всегда содержать их в исправном состоянии. Хранение инструментов
в переносном ящике, в ящиках верстаков или на стеллажах следует
организовать таким образом, чтобы избежать их порчи.
После окончания рабочего дня слесарь должен обтереть инстру-
менты и приспособления, применявшиеся во время работы, убрать
отходы использованного материала, вытереть разлитое масло или
керосин, сдать готовые детали или узлы мастеру и накрыть их бре-
зентом или толем, чтобы обеспечить сохранность и чистоту, после
этого вместе с бригадиром явиться к мастеру и получить задание на
следующий день. .
Контрольные вопросы
1. Какая разница между капитальным и текущим ремонтами?
2. Как комплектуются бригады для ремонта энергооборудования? • .
3. Какие основные неисправности могут быть выявлены при осмотре арматуры?
4. Как должно быть организовано рабочее место слесаря?
Г л а в a VI
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
. § 38. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В советском государстве вопросам оздоровления условий труда и
техники безопасности уделяется огромное внимание.
«Всемерное оздоровление и облегчение условий труда — одна из
важных задач подъема народного благосостояния. На всех предприя-
тиях будут внедрены современные средства техники безопасности и
обеспечены санитарно-гигиенические условия, устраняющие произ-
водственный травматизм и профессиональные заболевания», — так
записано в величайшем документе нашей эпохи — Программе Комму-
нистической партии Советского Союза.
Ремонтные работы на электрической станции выполняются в непо-
средственной близости к действующему оборудованию, электрическим
проводам и кабелям, находящимся под напряжением, трубопроводам,
по которым протекают вода и пар высокого давления и высокой тем-
пературы. Очень часто работы приходится выполнять в стесненных
условиях, на высоте, при повышенной температуре, а в отдельных
случаях только в противогазах. Поэтому от ремонтного персонала
требуется четкое знание безопасных методов производства, умение
применять их на практике и повышенное внимание и осторожность
при работе.
Каждый рабочий и инженерно-технический работник, поступаю-
щие на работу в ремонтный цех электростанции или на ремонтное
предприятие, предварительно проверяются медицинской комиссией,
которая по состоянию здоровья определяет их пригодность к работе по
ремонту оборудования в условиях электростанции.
Принятые на работу в обязательном порядке проходят общий
инструктаж по технике безопасности, изучают действующие инструк-
ции по технике безопасности и подвергаются проверке знаний, после
чего им выдаются соответствующие удостоверения.
Прежде чем приступить к выполнению производственного задания,
каждый рабочий должен быть подробно проинструктирован мастером
о безопасных способах выполнения этого задания на рабочем месте,
что подтверждается росписью рабочего в специальном журнале.
Весь ремонтный персонал должен находиться на' рабочем месте
только в спецодежде и касках. Спецодежда не должна иметь развеваю-
' 137
.С
щихся частей, которые могут быть захвачены вращающимися дета-
лями машин.
Ремонтный персонал должен знать месторасположение аптечки
с перевязочными материалами и медикаментами и уметь оказывать
первую помощь при ожогах, поражении электрическим током и дру-
гих несчастных случаях.
Все несчастные случаи, которые произошли с рабочими и служа-
щими на производстве, подлежат рассмотрению и расследованию
с целью изучения причин и создания условий, предотвращающих
повторение подобных происшествий.
Несчастные случаи, вызвавшие потерю трудоспособности работ-
ника не менее чем на один рабочий день, регистрируются и оформ-
ляются актом. Специальному учету подлежат те несчастные случаи,
которые вызвали утрату трудоспособности, продолжавшуюся свыше
трех рабочих дней.
О каждом несчастном случае, связанном с производством, в резуль-
тате которого пострадавший оставляет место работы, сам пострадав-
ший или ближайший свидетель несчастного случая должен немедленно
известить мастера или руководителя работ.
§ 39. ДОПУСК К РЕМОНТНЫМ РАБОТАМ
Ремонт оборудования и трубопроводов в действующих цехах
электростанций, а также пробивка отверстий в перекрытиях, рытье
ям и котлованов и другие работы, связанные с нарушением нормаль-
ной эксплуатации оборудования или с опасностью для работающего
персонала, производятся по специальным нарядам.
Наряд — это письменное поручение на конкретную работу,
определяющее ее содержание и необходимые меры безопасности.
Он заполняется в двух экземплярах и подписывается начальником
цеха (или лицом, утвержденным главным инженером электростан-
ции), в ведении которого находится оборудование, подлежащее
ремонту.
Наряд выдается производителю работ (бригадиру), несущему
ответственность за техническое руководство работой и соблюдение
работающими мер безопасности согласно существующим правилам и
указаниям в наряде. В наряде указывают фамилии и разряды всех
членов бригады, выполняющих работу.
Руководство работами осуществляет ответственный руководитель
(мастер, шеф-мастер). Ответственный руководитель может быть одно-
временно и производителем работ в том случае, если ему выдается
не более одноТю наряда. Он отвечает за правильность выполнения
всех указанных в наряде и других необходимых мер безопасности.
Ответственный руководитель обязан лично убедиться в правильности
отключения ремонтируемого участка от действующего оборудования,
проинструктировать производителя работ и членов бригады и осуще-
ствлять периодический надзор за работой бригады.
Фамилии и должности ответственных руководителей работ утвер- .
ждает главный инженер станции или ремонтного предприятия.
133
Допуск к работе производит начальник смены или дежур-
ный инженер после выполнения всех подготовительных работ и при-
нятия мер безопасности, указанных в наряде.
Перед допуском ремонтной бригады к работе наряд подписывается
начальником смены, дежурным инженером, ответственным руководи-
телем и ответственным производителем работ. Один экземпляр наряда
передается начальнику смены (или дежурному инженеру), который
хранит его в папке действующих нарядов.
Другой экземпляр наряда передается производителю работ и нахо-
дится у него в течение всего времени выполнения работы. После окон-
чания рабочего дня производитель работ сдает наряд начальнику
смены. К прерванной работе на следующий день бригада может при-
ступить, только получив от начальника смены сданный накануне
наряд..
После полного окончания всех работ ответственный руководитель
и начальник смены (или дежурный инженер) лично проверяют вывод
ремонтного персонала, уборку материалов, инструментов и приспособ-
лений с объекта работ и, удостоверяя своими подписями окончание
работ, закрывают наряд. Закрытый наряд возвращается начальнику
смены (или дежурному инженеру), который передает оба экземпляра
наряда начальнику цеха. Производить какие-либо работы на объекте
после закрытия наряда ремонтному персоналу запрещается.
§ 40. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РЕМОНТЕ
ТРУБОПРОВОДОВ И АРМАТУРЫ
Знание оборудования, приспособлений, инструментов, технологи-
ческого процесса и умение правильно применять свои знания при
выполнении ремонтных работ является непременным условием без-
опасной и высокопроизводительной работы.
Перед началом работы слесарь должен осмотреть рабочее место и
убедиться, что условия работы отвечают правилам техники безопас-
ности. До начала работы рабочее место необходимо освободить от
излишних деталей и материалов. При производстве работ вблизи
электрических проводов последние следует закрыть досками, чтобы
предупредить возможное их повреждение и случайное соприкоснове-
ние с ними работающего.
Ремонтному персоналу запрещается исправлять дефекты, заме-
ченные в электрических проводах и устройствах', а также переносить
провода освещения напряжением ПО и 220 в с одного места на другое.
Для переносного освещения пользуются лампами безопасного
напряжения 12 и 36 в. Запрещается пользоваться переносными лам-
пами напряжением свыше 12 в в туннелях, каналах, металлических
резервуарах, баках, сырых местах и местах, где может возникнуть
опасность поражения током. Во всех остальных случаях можно при-
менять переносные лампы напряжением не выше 36 в.
Переносные лампы питаются от сети пониженного напряжения
или от переносных понижающих трансформаторов. Переносные пони-
жающие трансформаторы должны иметь на стороне высшего напряже-
139
ния исправный шнур длиной не более 2 м, заключенный в резиновую
трубку. На конце шнура должна быть штепсельная вилка для. при-
соединения к сети НО—220 в. Подключение к сети НО или 220 в про- .
изводит только электромонтер. На стороне низшего напряжения
(12 и 36 в) трансформатор имеет гнезда для присоединения перенос-
ных ламп. Переносная лампа должна иметь на конце шнура штепсель-
ную вилку; применять оголенные концы шнура вместо вилок запре-
щается: Штепсельные розетки 12 и 36 в должны отличаться от розе- ;
ток 110 и 220 в, а вилки 12 и 36 в не должны подходить к розеткам
ПО и 220 в.
Для работ в закрытых сосудах (барабанах котлов, бункерах,
баках и т. п.) должно быть не менее двух переносных ламп с питанием
от двух различных трансформаторов или розеток стационарной
12-вольтовой электросети с разными источниками питания.
При всех работах переносный трансформатор должен находиться,
снаружи. Вносить трансформатор в бак, котел, канал и т. п. запре- (
ищется. I
Переносные трансформаторы должны регулярно проверяться пер-
соналом электроцеха — не реже одного раза в три месяца. О проверке
делается отметка на корпусе трансформатора с указанием даты про- ;
верки.
Работать с электрифицированным оборудованием и инструментом ;
можно только при условии обязательного заземления корпуса электро-
двигателя, кожуха или станины электрической установки. Обяза- .
тельному заземлению также подлежат корпуса сварочных трансфор-
маторов, плиты и столы электросварщиков, вся воздушная и внут-
ренняя электропроводка.
Заземление отводит в землю опасное напряжение электрического
тока, переданное вследствие порчи изоляции установки (мотора, транс-
форматора, прибора и т. д.) на те устройства (корпус,- кожух, ста-
нину), которые при нормальных условиях не испытывают воздействия
электрического тока. Его выполняют гибкими проводами с зажимами,
которые обеспечивают надежный контакт между корпусом установки 5
и заземляющим устройством внутри здания. Открыто проложенные
заземляющие провода должны иметь сечения, не менее (мм2):
для медных голых проводников.................. 4
» » изолированных проводников........... 2,5
» стальных проводников (с толщиной стенки не ме-
нее 3 мм) ....................................24 ,
Если электросеть не имеет линий заземления (например, при :
работе вне здания электростанции), то заземление надо сделать на .
месте работ. В качестве заземлителей, т. е. металлических провод-
ников, находящихся в непосредственном соединении с почвой, можно
взять три трубы диаметром 40—50 мм и длиной 2—-2,5 м каждая.
Эти трубы зарывают вертикально в землю, а верхние концы их сва- ?
ривают между собой при помощи полосовой стали сечением не менее ;
48 мм2 (при толщине стенки не менее 4 мм) или круглой стали диа-
метром не менее 8 мм. От выполненного таким образом заземляющего
устройства отводят заземляющий провод к щиткам питания.
140
Заземление на корпус или кожух можно накладывать только
после того, как заземляющий провод присоединен к земле. Снимать
заземление следует в обратном порядке, т. е. сначала снять его с токо-
ведущих частей, а затем отсоединить от земли. Заземлять оборудова-
ние может лишь электромонтер.
Работать в резервуарах (баках, цистернах), каналах и колодцах
разрешается только после их проветривания и при наличии естествен-
ной тяги и достаточного освещения. Если естественной тяги нет,
необходимо устроить искусственную вентиляцию. Такие работы
могут выполнять проинструктированные рабочие (не менее двух
человек), из которых один должен находиться снаружи и наблюдать
за состоянием работающего внутри, чтобы в случае необходимости
помочь ему выйти из бака или канала. При работах внутри баков и
колодцев следует применять прочные лестницы и предохранительные
пояса с привязанной к ним прочной веревкой. Свободный конец
веревки должен находиться в руках наблюдающего рабочего.
Спуск рабочих внутрь резервуаров, колодцев и каналов, в которых,
могут быть вредные газы, остатки вещества, выделяющих эти газы
(например, мазут в баках), или в которых расположены газопроводы,
разрешается только в изолированном или шланговом противогазе
с надетым предохранительным поясом. Конец веревки от предохрани-
тельного пояса должен находиться в руках у наблюдающих, которых
должно быть не менее двух. Работы в таких местах выполняются
в присутствии мастера.
При производстве работ в колодцах и закрытых резервуарах преду-
смотрены регулярные перерывы с выходом рабочих наружу.
Каналы, траншеи и открытые колодцы должны иметь ограждения,
па которых следует устанавливать сигнальные знаки; с наступлением
темноты к ограждению подвешивают' световой сигнал. Если вскры-
вают проемы и люки в полу, то вокруг них устраивают ограждения
или их охраняет специально назначенный рабочий.
Все постоянные лестницы, площадки и перила должны быть в
исправном состоянии. Если часть площадок и перил на время ремонта
снимают, то по окончании ремонта их следует немедленно поставить
п хорошо укрепить. На период ремонта вместо снятых площадок и
перил должны быть устроены временные леса и ограждения.
Для работ на высоте применяют леса .и подмости. Леса и подмости
необходимо выполнять из сухого и доброкачественного материала.
Доски для настила следует применять толщиной не менее 4 см и при-
шивать их к опорам гвоздями длиной не менее 2,5 толщины доски.
Настил шириной не менее 1 м должен перекрывать опоры не менее
чем на 200 мм.
Настилы лесов и подмостей при расположении их на высоте более
1 м должны иметь барьеры высотой 1 м и бортовую доску шириной
не менее 15 см, чтобы предотвратить падение с лесов ц подмостей
инструментов и материалов. Леса и подмости необходимо рассчиты-
вать с достаточным запасом прочности, позволяющим подъем на них
дополнительных рабочих материалов. Для тяжелых деталей и мате-
риалов следует применять специальные устройства, которые запре-
141
щается связывать с конструкциями лесов. Леса снабжают прочными
лестницами для подъема и спуска людей и мелких материалов.
Перед началом работ мастер обязан проинструктировать рабочих
о допустимых нагрузках на леса и подмости. Воспрещается уклады-
вать поднимаемые детали на леса или подмости сверх нагрузок, ука-
занных мастером.
Ежедневно до начала работ следует проверять состояние лесов и
подмостей на своем рабочем месте и устранять все обнаруженные
дефекты. Особое внимание необходимо обращать на надежность креп-
ления крючьев подвесных лесов. Крючья должны охватывать по пери-
метру балку или ригель вместе со вставленными в них пальцами.
Загнутые концы крючьев должны быть приварены к стержню.
При работе на высоте необходимо внимательно следить за тем,
чтобы не уронить вниз инструмент или материалы и не нанести повре-
ждения находящимся внизу рабочим. Во время работы на лесах и
подмостях запрещается проход под ними. Нельзя работать одновре-
менно на двух уровнях по вертикали без сплошного настила между
ними. Если под лесами находятся люди или оборудование, следует
подвесить ниже места работы брезент или другое предохранительное
перекрытие и надежно его укрепить.
В случае работ на решетчатых площадках необходимо настилать
на них доски, чтобы предотвратить падение с этих площадок инстру-
ментов и мелких деталей.
Разрешается производить кратковременные работы на небольшой
высоте с приставных переносных лестниц. Прежде чем приступить
к работе с лестницы, необходимо ее осмотреть, чтобы убедиться в
исправности и устойчивости. Лестница не должна иметь окраски или
засаленных деталей, так как под слоем краски или грязи могут быть
скрытые дефекты.
Толщина тетив (боковых несущих брусков) лестницы должна быть
такой, чтобы лестница не прогибалась под тяжестью рабочего с инстру-
ментами. Ступеньки лестницы должны быть врезаны в тетивы и при-
шиты гвоздями или соединены с тетивами в шип, тетивы стянуты
одна с другой через 2 м металлическими стяжками с туго затянутыми
гайками на концах. Работать на лестницах с не врезанными в тетивы
ступеньками запрещается. Если лестница имеет верхнюю площадку,
то последняя огораживается с трех сторон предохранительным
барьером.
Для работы на плиточных и бетонных полах концы лестниц снаб-
жают резиновыми наконечниками. При работе на деревянных полах
или с земли концы лестниц должны иметь металлические шипы (за-
острения). Лестницы, приставленные к трубопроводам, должны иметь
на верхних концах специальные крюки для зацепления за трубу.
Поддерживать лестницу внизу руками запрещается, так как рабо-
чий, находящийся на лестнице, может что-либо уронить и нанести
повреждение поддерживающему рабочему. Если необходимо, лест-
ницу следует привязать или надежно прикрепить к чему-либо, чтобы
она не соскользнула и проходящие мимо люди случайно не сдви-
нули ее.
142 ' . .
Все лестницы осматриваются специально назначенным лицом не
реже одного раза в месяц для выяснения их пригодности к дальней-
шей работе и испытываются один раз в год. При испытании лестницу
располагают горизонтально так, чтобы концами она опиралась на
две опоры, и на середину ее кладут груз в.200 кг. Если лестница
выдерживает такую нагрузку, она считается выдержавшей испытание.
При необходимости кратковременных работ на высоте более 1,5 м
без лесов и лестниц (например, для подвешивания талей, блоков
и т. п.) следует обязательно применять предохранительные пояса.
В течение всего времени пребывания рабочего на высоте надетый на
него пояс должен быть прикреплен цепью с карабином к массивным
частям здания или прочным металлическим конструкциям.
Предварительно необходимо проверить состояние пояса и устано-
вить, когда он прошел последние испытания. Предохранительные
пояса следует испытывать два раза в год грузом 225 кг. После испы-
тания ставят клеймо на внутренней стальной накладке пояса. Приме-
нять неиспытанные и неисправные пояса запрещается.
Запрещается:
работа со случайных предметов: ящиков, бочек, штабелей из
кирпича, деталей оборудования и других приспособлений и устройств,
не предназначенных для работ;
становиться на барьеры площадок, предохранительные огражде-
ния полумуфт, подшипников и другого оборудования, а также на
трубопроводы, арматуру или конструкции и перекрытия, не пред-
назначенные для прохода по ним и не имеющие специальных поруч-
ней и ограждений;
пользоваться отдельно перекинутыми досками при переходе с одной
конструкции на другую или с одной стороны траншеи на другую,
ходить по отдельно лежащим балкам и ригелям, расположенным на
высоте, а также по мокрым или по обледеневшим металлоконструк-
циям;
работать на действующем оборудовании и трубопроводах, нахо-.
дящихся под давлением;
без необходимости находиться вблизи фланцевых соединений и
арматуры трубопроводов, предохранительных клапанов и лазов
системы пылеприготовления и газоходов котлов.
Работать разрешается только вполне исправными и проверенными
инструментами.
Кувалды и молотки должны иметь выпуклую поверхность бойка
без выбоин и трещин. Длина рукоятки молотка должна быть не менее
400 мм, а кувалды — не менее 700 мм. Рукоятки делают из твердого
дерева (бука, дуба, кизила). В поперечном сечении рукоятка должна
иметь овальную форму, а к свободному концу немного утолщаться,
чтобы при взмахах и ударах самозаклиниваться в руке; на другом
конце рукоятки должен быть надежно насажен и расклинен молоток
или кувалда. Не разрешается работать с рукояткой, имеющей тре-
щины и надломы.
Зубила и крейцмейсели должны иметь длину не менее 150 мм, при
этом чтобы оттянутая часть их составляла 60—70 мм. Верхняя часть
143
зубила и крейцмейселя должна быть конусной и иметь гладкую, без
заусенцев, сферическую поверхность для удара. Угол заострения
рабочей части лезвия зубила и крейцмейселя зависит от твердости
обрабатываемого материала. Для чугуна и бронзы угол заточки при-
нимают 70°, для мягкой стали 60—65°, для латуни и меди 45°. При
ударе молотком по зубилу необходимо следить за направлением дви-
жения режущей части зубила, а не смотреть на его боек. Зубило и
крейцмейсель устанавливают под углом 35° к плоскости обрабатывав- <
мого материала. Во время работы с зубилами или крейцмейселями
следует надевать защитные очки. Не разрешается пользоваться зуби- '
лами или крейцмейселями с частично выкрошенной режущей кромкой '>
или разбитым бойком.
Гаечные ключи должны соответствовать размерам гаек. Нельзя
закладывать прокладки между гранями гайки и губками ключа,
а также соединять два ключа для получения более длинного рычага.
Напильники не должны иметь затупленных и загрязненных рабо- •
чих поверхностей. Насечку напильника очищают только металличе- *
ской щеткой. Ручки для напильников изготовляют из мягких пород
дерева, они не должны раскалываться при насаживании на нако-
нечник напильника. Не допускается пользование напильниками без
ручек или с неисправными ручками (расколотыми или без насадных (
колец), а также с ручками, не соответствующими размеру напильника.
Ручные ножовки (станки для ножовочных полотен) должны прочно j
удерживать ножовочные полотна. Разрезаемую заготовку следует !
надежно закреплять в тисках или трубных прижимах. В конце резки
необходимо уменьшить нажим на ножовку и поддерживать отрезаемую i
часть, чтобы она не упала на ноги. Стружку не следует сдувать, иначе
можно засорить глаза. j
Тиски и трубные прижимы должны соответствовать размерам обра- .5
батываемых деталей; укрепляют их так, чтобы на них было удобно
работать.
Электросверлилки (электродрели) и другие электрифицированные .
ручные инструменты (электрошлифовальные машинки, электронож- >
ницы), работающие от сети напряжением 110—220 а, должны иметь
заземляющий провод. Этот провод внутри инструмента соединен
с корпусом последнего, выведен отдельно из общего резинового шланга
и конец его имеет другой цвет, чем шнур, присоединяемый к силовой
сети. Электроинструменты подключают к сети электромонтеры.
Работать с применением электрифицированного ручного инстру-
мента разрешается только при заземленном корпусе, в резиновых
перчатках и стоя на резиновом коврике. Запрещается работать с элек-
троинструментом на приставной лестнице, держать его за провод или
за сверло, шлифовальный круг и т. д., а также оставлять невыклю-
ченным на время перерыва. Уходя с места работы, необходимо отклю-
чать электроинструмент от сети.
Пневматический инструмент присоединяют к шлангам и отсоеди-
няют от них только после выключения подачи воздуха. В случае пре-
кращения подачи воздуха во время работы или при перерыве в работе
инструмент должен быть отключен.
144
Запрещается во время работы браться руками за рабочее части
пневмоинструмента, работать с ним на приставных лестницах и поль-
зоваться воздухом, давление которого выше>указанного в паспорте
пневмоинструмента.
Абразивные круги, установленные на электро- и пневмоинстру-
ментах, а также на стационарных заточных станках, должны быть
закрыты -железными кожухами. Открытой следует оставить только
ту часть, которая необходима для работы.
Станкщдолжны иметь прочно укрепленные подручники для под-
держки затачиваемого инструмента. Зазор между краем подручника
и рабочей поверхностью круга необходимо делать не более 3 мм.
Край подручника со стороны круга не должен иметь выбоин. Затачи-
ваемый инструмент необходимо подводить к камню осторожно, без
ударов.
Число оборотов абразивного круга, применяемого для установки
па заточном станке или механизированном инструменте, должно быть
не больше числа оборотов, указанного в паспорте круга.
Перед обработкой деталей абразивным кругом следует проверить
его на отсутствие забоин, трещин и засаленной поверхности. Работать
па станках надо в защитных очках, а при обработке поверхности
в закрытых сосудах (барабанах, газоходах) с приводом от механизи-
рованного инструмента применять респираторы.
При работе с ручными электро- и пневмоинструментами и на ста-
ционарных сверлильных станках запрещается удалять стружку
руками, а также не выключив инструмент или не остановив
станок.
Паяльные лампы выдаются только рабочим, проинструктирован-
ным по правилам обращения с ними и имеющим опыт работы с этими
лампами. Перед началом работы рабочий должен проверить, не вывер-
тывается ли из сальника винт, регулирующий подачу горючего из
баллона в горелку без отвертывания (отдачи) нажимной втулки саль-
ника, а также плотность резервуара и плотность завертывания пробки
наливного отверстия. Наливать горючее в лампу следует не более
чем на ®/4 объема резервуара. При заправке лампы необходимо быть
внимательным, чтобы не налить по ошибке бензин ,в керосиновую
лампу или наоборот. Керосиновая лампа в отличие от бензиновой
имеет в горелке змеевик. При пользовании паяльной лампой рабочий
должен внимательно следить, чтобы воздух в ней был накачан в меру,
и работать возможно дальше от легковоспламеняющихся предметов.
Запрещается разжигать паяльную лампу подачей горючего через
горелку, снимать горелку до спуска давления, выпускать воздух из
резервуара у горящей лампы через отверстие для пробки. После
работы лампу следует сдавать в инструментальную.
При совместной работе с электросварщиком слесарь должен поль-
зоваться теми же средствами защиты, что и сварщик: щитком (для
защиты лица и глаз от действия лучей сварочной дуги), брезентовыми
рукавицами, диэлектрическими галошами, резиновыми ковриками.
Работая внутри резервуаров (в барабанах котлов, газоходах и т. и.),
сварщик и слесарь должны находиться на сухой доске, покрытой рези-
145
новым ковриком. При этом для защиты затылочной части головы необ-
ходимо надевать шлемы.
Слесарь, назначенный в качестве наблюдающего за сварщиком,
работающим в закрытом сосуде, должен неотлучно находиться вне
резервуара, видеть и слышать сварщика и иметь под рукой рубильник,
чтобы в случае необходимости отсоединить сварочный кабель от сва-
рочного аппарата. Менять электрод в держателе следует при отклю-
ченном напряжении.
Для защиты окружающих от вредного действия лучей сварочной
дуги место производства сварочных работ ограждают щитами, окра-
шенными в темный цвет.
Баллоны, наполненные газами, необходимо обезопасить от падения
или ударов по ним. Перевозить баллоны можно только на тележках
(машинах) с рессорами. При погрузке и выгрузке нельзя пользоваться
вентилем как ручкой и опускать баллоны колпаком вниз. Запрещается
перевозить баллоны без предохранительных колпаков, закрывающих
вентили. Баллоны с газом, устанавливаемые в помещениях, должны
находиться от радиаторов отопления и трубопроводов на расстоянии
не менее 1 м, а от топок и других источников тепла с открытым огнем
на расстоянии не менее 10 м.
Для предохранения от опрокидывания баллоны, установленные
в вертикальное (или наклонное) положение, надлежит прикреплять
цепями или обручами к частям здания или металлическим конструк-
циям.
Баллоны для различных газов имеют отличительную окраску
и надписи (табл. 28).
Таблица 28
Цвета окраски баллонов и отличительных надписей
Назначение баллона Цвет наружной поверхности Надпись Цвет . надписи
Для кислорода » водорода » сжатого воздуха » ацетилена » всех других горючих газов (пропана, пропанбу- тановой смеси и др.) Голубой Темно-зеленый Черный Белый Красный Кислород Водород Сжатый воздух Ацетилен Наименование газа Черный Красный Белый Красный Белый
' При хранении и перевозке баллонов, а также при пользовании
ими необходимо следить, чтобы на них не попало масло или жир.
В случае загрязнения баллона маслом или жиром использование его
для работы запрещается; обслуживающий персонал должен немедленно
сообщить об этом мастеру.
Возвращать баллоны на склад следует с соответствующими над-
писями. На использованном баллоне делают надпись мелом «Пустой».
Если газ не использован, то на баллоне пишут: «Осторожно —
с газом».
146
Шланги для соединения редукционных клапанов с горелками
должны иметь длину не менее 10 м. Не допускаются к работе изношен-
ные шланги, подмотанные изоляционной лентой или другими мате-
риалами. Если необходим ремонт шланга, следует вырезать испор-
ченное место и оставшиеся куски соединить при помощи ниппеля,
1акрепляемого на шланге специальными хомутиками.
Подъем и опускание тяжестей при переноске их вручную несколь-
кими рабочими производятся по устной команде только одного из
работающих. Предельная норма подъема и переноски тяжестей на
одного рабочего установлена следующая (кг):
Для женщин в возрасте от 16 до 18 лет.................. 10
» » старше 18 лет ........................ • • 20
» мужчин в возрасте от 16 до 18 лет.................. 16
» » старше 18 лет ............................... 50
Нельзя переносить тяжести по лестницам без перил.
Площадки на трубной вышке должны иметь сплошные настилы
с перилами высотой 1 м и бортовыми полосами высотой не менее
15 см. Доски настилов следует прочно прибить гвоздями, а на лестни-
цах сделать перила.
При подъеме трубы к вышке и укладке ее на горно или при подаче
с гибочной плиты на площадку к трубе необходимо прикрепить оттяжку.
С момента начала подъема трубы и до того момента, когда она будет
установлена в нужном положении и прикреплена к вышке, а также
при опускании трубы воспрещается кому бы то ни было находиться
у места подъема или опускания. До окончательной установки и за-
крепления подтянутой трубы запрещается снимать строп. Не разре-
шается одновременный подъем двух и более труб.
Рабочие, которые поднимают песок, насыпают его в трубу и высы-
пают из нее, должны пользоваться защитными очками. Прежде чем
насыпать песок в трубу, следует предупредить тех, кто работает ниже,
об опасности, засорения глаз.
До начала гибочных работ все такелажное оборудование необходимо
тщательно проверить в соответствии с правилами такелажных работ.
Крепление троса на трубе и его направление во время гнутья
должны исключать соскальзывание троса с трубы. Запрещается во
время гнутья находиться на линии работающего троса.
Рубильники электрооборудования должны иметь исправные и
надежно заземленные защитные кожухи. Каждый рубильник следует
заключить в ящик, предохраняющий его от повреждений. Если ру-
бильники расположены на открытой площадке, их необходимо защи-
тить от атмосферных осадков, а ящики по окончании работы запе-
реть на замок.
Электрическая подводка к рубильникам и электродвигателям
должна быть выполнена бронированным кабелем или проложена
в трубах.
Трубогибочные и трубоотрезные станки и другое оборудование
должны иметь оградительные кожухи на всех вращающихся муфтах,
зубчатых и ременных передачах. При работе трубогибочного станка
не следует касаться руками или одеждой вращающегося сектора и
147
шестерни. Гибку и резку труб на станках необходимо одновременно
производить не меньше чем двум рабочим, один из которых должен
находиться в непосредственной близости от кнопки (или рубильника)
включения электродвигателя.
Трубопроводы, подлежащие ремонту, перед началом работ должны
быть отглушены (или надежно отключены) от действующих трубопро-
водов, котлоагрегатов, теплообменников и других установок, нахо-
дящихся под давлением. Заглушки устанавливают только по наряду-
допуску.
Толщина заглушки должна выдержать давление пара или воды,
находящейся в трубопроводе (установке) по другую сторону заглушки;
она указывается мастером. Запрещается ставить случайные заглушки
без согласования с мастером или руководителем работ. Устанавливае-
мые заглушки должны иметь видимые хвостовики.
Во время ремонта участков фланцевого трубопровода отвертыва-
ние гаек со шпилек фланцевого соединения необходимо начинать со
стороны, противоположной той, на которой находится рабочий. Сле-
дует соблюдать осторожность, чтобы пар или вода, которая может
находиться в трубопроводе, не причинила ожогов рабочим. Дренажи
на этом участке должны быть открыты на прямой спуск в атмосферу.
Чтобы избежать ожогов горячей водой или паром, следует устанавли-
вать под фланцевым соединением сборные воронки со шлангами для
отвода воды и иметь щитки (экраны).
Работать нужно в брезентовом плаще, очках и брезентовых рука-
вицах. Ниже расположенные участки цеха необходимо оградить и на
ограждениях установить предохранительные плакаты «Не ходить —
опасно!». При разбалчивании фланцев трубопровода следует предупре-
дить выпадение из фланцев металлических прокладок и измеритель-
ных шайб.
При бесфланцевой арматуре на трубопроводах с избыточным давле-
нием среды 60 кПсм2, и выше разрешается отделять ремонтируемый
участок трубопровода двумя последовательно установленными за-
движками с открытым дренажем между ними. Дренажный трубопро-
вод должен быть выполнен из труб с внутренним диаметром не менее
32 мм.
До начала ремонта отключающая арматура (задвижки или запор-
ные вентили) запирается на цепи с замками, а на запорной арматуре
с электроприводами снимается напряжение и удаляются предохрани-
тели. На задвижках и вентилях должны быть вывешены плакаты
«Не включать — работают люди!».
Запрещается производить какие-либо работы на паровых и водя-
ных линиях, находящихся под давлением. Подтяжка болтов фланце-
вых соединений и крышек сальниковых уплотнений разрешается при
давлении 3—4 кГ!см2.
Особо опасной работой является ремонт газопроводов (трубопрово-
дов, внутри которых протекает горючий газ). Газопроводы могут ре-
монтировать только рабочие, прошедшие специальный инструктаж,
и под руководством и наблюдением мастера, имеющего право прове-
дения работ в котельных, работающих на природном газе.
148 • _
Ремонтные работы на газопроводе, связанные с нарушением плот-
ности его соединений (смена прокладок и арматуры, газоэлектросва-
рочные и другие работы), допускаются после того, как участок газо-
провода, подлежащий ремонту, будет отключен и отглушен от дей-
ствующих участков и продут сжатым воздухом для полного освобо-
ждения от газа. Участок газопровода, не имеющий давления, но не
отглушенный заглушкой, а только отключенный задвижкой, вентилем
пли краном, считается заполненным газом.
Перед началом работ должен быть сделан химический анализ
концентрации газа на участке наихудшей продуваемости и анализ
окружающего воздуха. В период ремонтных работ газопровод необ-
ходимо непрерывно продувать сжатым воздухом. Устранять неплот-
ности газопровода наложением хомутов или подчеканкой запре-
щается.
В местах, опасных вследствие загазованности, в качестве пере-
носного освещения разрешается пользоваться только исправными
взрывобезопасными электролампами шахтерского типа со щелочными
аккумуляторами. В таких местах следует применять инструменты,
не дающие искр (из цветных металлов или обмедненные). При необ-
ходимости разрешается применять гаечные ключи, зубила и сверла,
кромки и трущиеся части которых густо смазаны солидолом или дру-
гой равноценной смазкой.
Запрещается отогревать газопроводы открытым пламенем. Замерз-
ший в газопроводе конденсат можно отогревать только паром или
горячей водой.
Перечисленные меры безопасности не могут являться исчерпы-
вающими. Основным условием для безопасности работ должны быть
личная осторожность и умение работать так, чтобы предохранить^
себя и окружающих от несчастных случаев.
Контрольные вопросы
1. Что такое наряд на работу?
2. Кто производит допуск к работе по ремонту энергооборудования?
3. Что должен сделать слесарь перед началом работы на рабочем месте?
4. Какое напряжение электрического тока- считается безопасным?
5. Какое минимальное сечение применяется для заземляющего провода?
6. Какие меры безопасности следует соблюдать при работе с ручным электро-
инструментом?
7. Как должны быть устроены леса и подмости?
8. Какие требования для безопасности работы предъявляются к кувалдам,
молоткам, гаечным ключам, напильникам?
9. Какие меры, безопасности следует соблюдать при ремонте трубопроводов?
10. Какой инструмент можно применять при ремонте газопроводов и в местах,
опасных по причине возможной загазованности?
Глава Vll
ТАКЕЛАЖНЫЕ РАБОТЫ ПРИ РЕМОНТЕ ТРУБОПРОВОДОВ
И АРМАТУРЫ
§ 41. ТАКЕЛАЖНАЯ ОСНАСТКА И ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Такелажными работами называются работы по
подъему, опусканию, перемещению и кантовке (переворачиванию)
грузов.
Такелажной оснасткой, или такелажем, назы-
ваются всевозможные приспособления, устройства, механизмы и мате-
риалы, служащие для производства такелажных работ.
Такелажные работы весьма ответственны, поэтому такелажные
механизмы должны быть испытаны и иметь табличку или бирку с ука-
занием грузоподъемности и даты испытания. При отсутствии этих
данных или просрочке даты очередного испытания такелажем поль-
зоваться запрещается. Перед началом работ весь такелаж осматри-
вают, проверяют и определяют, нет ли повреждений, механического
износа и внешних дефектов.
Массу поднимаемых грузов определяют до начала такелажных
работ. Нагрузка на такелаж выше предельной, указанной на табличке
или бирке, запрещается.
Пеньковые канаты применяют для подъема небольших грузой,
обычно до 200 кг, и для оттяжек при их подъеме. Допускаемые для
пеньковых канатов нагрузки определяют по справочникам в зависи-
мости от диаметра каната и угла наклона к вертикали. Для канатов,
бывших в употреблении, нагрузку уменьшают на 20—40%. Запре-
щается применять канаты с порванными прядями.
Пеньковые канаты испытывают в первый раз, когда получают со
склада, и в дальнейшем не реже одного раза в шесть месяцев пробной
нагрузкой, вдвое превышающей рабочую.
Стальные канаты (тросы) применяют в качестве грузовых (палоч-
ных) и оттяжных (расчалочных). Канаты изготовляют из тонкой
стальной проволоки, которую свивают в пряди, а. пряди свивают в ка-
нат. Наибольшее распространение имеют канаты с точечным касанием
отдельных проволок между слоями пряди типа ТК, свитые из шести
прядей вокруг мягкого сердечника из пеньки или джута. Мягкий
сердечник придает канатам эластичность и, впитывая в себя смазку,
защищает проволоку от ржавчины.
150
Канат выбирают в зависимости от его назначения:
для расчалок (оттяжек), которые мало подвергаются изгибу, при-
меняют жесткий канат из шести прядей по 19 проволок каждая,
всего 114 проволок (ГОСТ 3070—66);
Рис. 63. Типы стропов:
а — с одной петлей, б — с двумя петлями, в — кольцевой, г — спе-
циальные; 1 — коуш, 2 — трос, 3 — крюк (гак)
для чалочных канатов, подвергаемых изгибу при огибании роликов
блоков и барабанов лебедки, используют мягкий канат из шести пря-
дей по 37 проволок каждая, всего 222 проволоки (ГОСТ 3071—66);
для чалочных канатов, подвергаемых резким изгибам, например
при завязывании узлов или изготовлении петель, применяют особо
мягкие канаты из шести прядей
но 61 проволоке каждая, всего
366 проволок (ГОСТ 3072—66).
Канаты, концы которых свер-
нуты в петли, называются стро-
пами. Типы стропов показаны
на рис. 63. У некоторых стро-
пов в петли заделывают сталь-
ные желобки, огибающие петли
по внутреннему диаметру, такие
желобки называют коушами.
Чтобы закрепить концы ка-
ната после завязки узла, при-
меняют зажимы (рис. 64). Ко-
личество зажимов должно быть
не менее трех при тросе -диа- Рис. 64. Конструкция зажимов
метром до 17,5 мм, четырех при
тросе диаметром до 22 мм, пяти при тросе диаметром до 28 мм, семи —
диаметром более 28 мм. Устанавливая зажимы, следует выдержи-
вать расстояние между ними и от последнего зажима до короткого
конца троса не менее шести диаметров троса. Зажимы U-образной
151
конструкции надо ставить так, чтобы верхняя планка прижимала
короткий конец троса, и затягивать, гайки равномерно не допуская
перекосов. Сращивание двух кусков троса зажимами запрещается.
Для натяжки канатов применяют винтовые стяжки, которые назы-
ваются талрепами (рис. 65). При установке расчалок талреп 'ставят
с вывернутыми стяжными болтами; для натяжки каната корпус тал-
репа поворачивают ломиком.
Рис. 65. Талреп сварной конструкции:
1 — болт с правой резьбой, 2 — корпус, 3 — болт с левой
резьбой, 4 — ганка
Величина допускаемой на канат нагрузки зависит от его диаметра
и условий работы. В таблицах указанных выше ГОСТов дается раз-
рывное усилие каната (в кГ). Величина разрывного усилия делится
на коэффициент запаса прочности, в результате определяется пре-
дельная нагрузка для каната данного диаметра.
Коэффициент запаса прочности для разных условий работы каната
установлен следующий:
Грузовые и стреловые канаты при ручном приводе...........4,0
То же, при механическом приводе с легким режимом......... 5,0
То же, при механическом приводе с тяжелым режимом и не-
прерывном действии..........................’........... 6,0
Чалочные канаты, работающие с обхватом и обвязкой груза,
и стропы................................................ 6,0
Канаты для расчалок (вантов) ........................... 3,5
Следует отметить, что приведенные коэффициенты запаса проч-
ности установлены Госгортехнадзором для определенного отношения
диаметра ролика блока (или барабана лебедки) к диаметру троса.
При подъеме груза это отношение должно быть не менее 12 для руч-
ных лебедок и не менее 20 для лебедок с механическим приводом.
Износ канатов определяется по внешнему виду: наличию обрывов
отдельных проволок — «шпилек», коррозии (ржавчины) на поверх-
Таблица 29
Нормы отбраковки стальных канатов
Первоначальный коэффициент запаса прочности каната Количество обрывов проволок на длине одного шага свивки, при котором канат бракуется
Характеристика каната
6 X 19—114 проволок и 1 орга- нический сердечник 6 х 37 = 222 проволоки и 1 Орга-; нический сердечник 6 X 61 = 366 проволок и 1 орга- нический сердечник
До 6 12 22 36
От 6 до 7 14 26 38
Свыше 7 А .16 30 40
152
пости проволок, смятых или скрученных участков, или участков со
следами ожогов (пораженных электрическим током) и других повре-
ждений. В зависимости от величины того или иного дефекта канаты
бракуют полностью или снижают их грузоподъемность.
Нормы отбраковки грузовых канатов по количеству обрывов про-
волок на длине одного шага свивки приведены .в табл. 29.
Шаг свивки каната определяется следующим способом: на поверх-
ности произвольно выбранной пряди наносят мелом метку Н. От этой
метки вдоль оси троса отсчитывают
столько прядей, сколько их имеется
в сечении троса, например 6, и на
седьмой наносят вторую метку К.
Расстояние между метками Я и К
Шаг свивки
принято считать шагом СВИВКИ каната рис gg. Определение шага свивки
(рис. 66). стального каната
Запрещается использовать канат с
оборванной прядью. При наличии других внешних повреждений ка-
нат в любой такелажной работе применяется только после осмотра
мастером и с его разрешения.
Длительная служба канатов зависит от бережного обращения
с ними и правильного хранения. При размотке и намотке необходимо
следить, чтобы канат не имел острых перегибов и петель. Тросы,
Рис. 67. Блоки для стальных канатов:
а — однороликовый, б — двухроликовый, в — трехроли-
ковый; 1 — ушко, 2 — ось ушка, 3 — обойма, 4 — ось
ролика, 5 — крюк (гак), б — стяжные болты обоймы, 7 —
серьга, 8 — ролик, 9 — траверса
хорошо смазанные канатной мазью, следует хранить в бухтах, в про-
ветриваемых сухих помещениях.
Блоки (рис. 67) применяют для того, чтобы выиграть в силе при
подъеме груза или изменить направление движения каната. В первом
случае блоки называются полиспастовыми, во втором — отводными,
или канифасными.
В зависимости от грузоподъемности и назначения блоки имеют от
одного до шести роликов на одной оси.
153
КОН-
Рис. 68. Схе-
ма полиспас-
та
8
Ручьи роликов блока должны быть больше диаметра каната на ’
1—3 мм.
Система подвижных блоков в комбинации с неподвижными назы-
вается полиспастом. На рис. 68 показана схема одной из таких
систем, состоящая из двух неподвижных блоков, вращающихся в верх-
ней обойме, и двух подвижных блоков, вращающихся в нижней обойме. .
Канат, прикрепленный
одним концом к ушку
неподвижной обоймы,
обходит последователь-
блоки, оканчи-
свободным
но все
ваясь
Рис. 69.
Таль червячная:
1 — грузовая цепь, 2 — ведущая звездочка, 3 — крюк
для подвешивания тали, 4 — приводное колесо, 5 —
ведомая звездочка, 6 — крюк для подъема груза, 7 —
приводной механизм (червяк и червячная шестер’ня),
8 — приводная цепь
цом Я, сбегающим на лебедку. В данном случае масса груза Г распре-
деляется на четыре ветви каната и поэтому теоретически на каждую }.
ветвь приходится нагрузка в четыре раза меньшая. Таким образом, ’
применение полиспаста дает выигрыш в силе, равный количеству
ветвей каната.
В действительности усилие на сбегающем конце каната полиспаста . м
превышает теоретическое вследствие потерь на трение в роликах. £
Диаметр каната, мм 1 о ЮХО ю О О 1 1 1 04 О]
CD Натяже- ние тягового конца каната, Т I | I 0^000 Ф Ф 1 1 । СО ^10
Диаметр каната, мм О Ю ю Ф Ф 1 [ | СО~Ю 04 ’ГН* I 1 1 1 _ _ _ Г\] 04 1
in Натяже- ние тягового конца каната, Т ю ю 1 I I ] 1 1 I —Го4О4С0"Ю 1
Диаметр каната, мм г- о о ю ю о 1 _ ГЧ] » ।
Натяже- ние тягового конца каната, Т 1 Ф Ф^04 СОт^ 1 1
Диаметр каната, мм OOiOlOO 1 I I I
ГО Н атяже- ние тягового конца каната, Т ф хр rf* I I I I 1 Or-Г^-СО со 1 1 1
I Диаметр 1 каната, мм г- О LQ ЮО оо со ю 2 | | | |
Натяже- ние тягового ко н на каната, Т ф 04 00 00 Ю-ФОО^ I 1 1 | о 1 1 1 *
Диаметр I каната, | мм 1 Ф ю ю 1 1 1 1 1 1
Натяже- ние тягового конца каната, Т г- 04 СО । и । । ।
Масса поднимае- мого груза, т т— 04 СО LQ 00 Ф Ю Ф Ю 1-1 • 04 03
155
154
Натяжение тягового конца каната Н и его диаметр (при пятикратном
запаса прочности) для разных схем полиспастов приведены в табл. 30.
Тали применяют для подъема грузов на небольшую высоту, обычно
до 6 м. Тали бывают червячные (рис. 69) и шестеренчатые.
. Рис. 70. Лебедки:
а — ручная рычажная; 1 — обойма с канатом, 2 — большой рычаг, 3 — кор-
пус; б — с электрическим приводом; 1 — рама, 2 — барабан с тросом, 3 и
4 — редукторы, 5 — тормоз, 6 — электродвигатель, 7 — электромагнит тор-
мозного устройства, 8 — контроллер (аппарат для плавного включения и
переключения направления вращения электродвигателя), 9 — механизм уп-
равления
Перед работой тали тщательно осматривают; особое внимание
должно быть обращено на самотормозное устройство, износ грузовой
цепи и ведущей звездочки. Самотормозное устройство проверяют
подвешиванием пробного груза при прекращении действия тягового
усилия на приводную цепь; таль должна удерживать‘грузы на любой
высоте. В случае уменьшения диаметра отдельных звеньев грузовой
156
цепи более чем на 30% или при большом износе звездочки дальнейшее
использование тали ₽ работе не допускается. Тали испытывают не
реже одного раза в год на нагрузку, равную 1,1 рабочей.
Лебедки, применяемые при ремонтных работах, разделяются на
ручные и с электрическим приводом. На рис. 70, а показана ручная
.малогабаритная рычажная лебедка, у которой вместо барабана имеется
ИеппаВи.льная истановка
Рис. 71. Схема установки лебедки и отводного блока:
1 — лебедка, 2 — трос, 3 — отводной блок
гиговый механизм. Действие такого механизма заключается в протя-
। пвании троса с помощью двух захватов с кулачками, самозажимающих
>рос с силой, пропорциональной нагрузке. При подъеме груза качают
большой рычаг, а при спуске — малый. В электролебедках (рис. 70, б)
привод осуществляется через редуктор с зубчатой и реже с червячной
передачей.
Рис. 72. Клиновой домкрат:
1 — подъемная плита, 2 — клин, 3 — винт, 4 — корпус
При помощи лебедок даже небольшой грузоподъемности можно
переместить значительный груз: для этого требуется ввести соответ-
ствующий полиспаст, от чего нагрузка на лебедку уменьшится и
пудет соответствовать натяжению тягового конца каната, приведен-
ному в табл. 30.
Место установки лебедки и способы ее крепления указывает мастер.
Грос, намотанный на барабан лебедки, должен во всех случаях выхо-
дить снизу (из-под барабана) и иметь направление, близкое к горизон-
157
тальному (рис. 71). Чтобы придать правильное направление тросу,
подходящему к лебедке, вводят отводные блоки.
Лебедки подлежат освидетельствованию и испытанию не реже
одного раза в год пробной нагрузкой, равной 1,1 рабочей, а после
Рис. 73. Схема реечного домкрата:
1 — рабочая рукоятка, 2 — корпус
домкрата, 3 — передача с зубчатого
колеса на рейку, 4 — вторая пара зуб-
чатых колес, 5 — первая пара зубчатых
колес, 6 — тормозное устройство (хра-
повое колесо с собачкой), 7 — опорная
вилка
каждого капитального ремонта нагруз-
кой, равной 1,25 рабочей.
Домкраты применяют для пере-
мещения или подъема грузов на не-
большое расстояние или на неболь-
шую высоту. Домкраты бывают кли-
новые (рис. 72), реечные (рис. 73),
винтовые (риб. 74) и гидравлические
(рис. 75).
Клиновые домкраты используют для
регулирования положения трубопрово-
Рис. 74.. Схема винтового домкрата:
/ — опорная пята, 2 — рабочая рукоятка,
3 — корпус, 4 — гайка, 5 — винт, 6 —
храповое колесо
дов и оборудования при их установке и выверке.. Он состоит
из двух клиновидных пластин, которые перемещаются навстречу
друг к другу при вращении винта и поднимают {или опускают) на
10—15 мм подъемную плиту по направляющим впадинам в корпусе
домкрата.
Реечные и винтовые домкраты имеют неподвижный корпус и рейку
или винт, который перемещается в корпусе рукояткой.
Гидравлические домкраты работают от ручного насоса, подаю-
щего жидкость под поршень. Поршень, поднимаясь вверх, опорной
пятой воспринимает на себя весь груз.
При осмотре домкратов особое внимание'должно быть обращено
на исправность тормозного устройства реечных домкратов, износ
158
самотормозящего винта и гайки винтовых домкратов, на поршень
с опорной пятой, плунжер ручного насоса и обратные клапаны гид-
равлических домкратов.
Рис. 75. Схема гидравлического домкрата:
1 — пробка отверстия для налива жидкости, 2 — отверстие
для спускного клапана, 3 — поршневая камера, 4 — корпус
домкрата, 5 — рабочий поршень с опорной пятой, 6 — обратный
клапан, 7 — поршень ручного насоса, 8 — резервуар для жид-
кости. 9 — рабочая рукоятка ручного насоса
Домкраты испытывают не реже одного раза в год пробной нагруз-
кой, равной 1,25 допускаемой грузоподъемности домкрата.
§ 42. ТАКЕЛАЖНЫЕ РАБОТЫ
При выполнении любых такелажных работ необходимо строго
соблюдать правила техники безопасности, так как самый небольшой
недосмотр и самое незначительное отклонение от правил могут при-
вести к тяжелым несчастным случаям и серьезным авариям.
К производству такелажных работ с помощью подъемных механиз-
мов с механическим или электрическим приводом допускаются рабочие
не моложе 18 лет, прошедшие медицинский осмотр, обученные по спе-
циальной программе, сдавшие экзамены квалификационной комиссии
и получившие удостоверение. К работам, выполняемым ручными
подъемными механизмами, допускаются обученные рабочие после
проверки их знаний и практических навыков ответственным руко-
водителем работ. -
О допуске рабочего к работе стропальщиком или зацепщиком груза
издается распоряжение по цеху. Стропальщик должен знать массу
груза, предназначенного к подъему. Если он ее не знает и не может
определить, то должен обратиться к мастеру.
При обвязке груза палочные канаты не должны иметь узлов или
петель. Под острые ребра груза необходимо подкладывать деревянные
бруски или разрезанные вдоль куски труб для предохранения каната
от повреждения. Обвязывать груз следует таким образом, чтобы
исключалась возможность выпадения груза и обеспечивалось его
159
устойчивое положение при перемещении. Строп необходимо крепить
только за надежные части груза. Нельзя производить застропку за
вращающиеся или переме-
щающиеся одна по отно-
шению к другой детали
(например, за шпиндель
или маховик вентиля, за
рычаг предохранительного
клапана и т. п.). Подвеши-
вать груз к крюку подъем-
ного механизма следует
так, чтобы примененный
для этой цели канат или
строп, во-первых, не раз-
вязался при натяжении и,
во-вторых, мог быть легко
развязан при снятии гру-
за. Выбор того или иного
узла при застропке зави-
сит от формы и размеров
груза. Некоторые виды уз-
лов и петель, применяемых
при такелажных работах,
показаны на рис. 76. Образ-
цы правильной и непра-
вильной строповки армату-
ры приведены' на рис. 77.
Ветви стропа должны быть натянуты равномерно, что следует
проверять, нажимая рукой на каждую ветвь стропа, когда груз под-
нят на высоту 100—200 мм. Стропальщик обязан следить за тем, чтобы
9,
Рис. 76. Узлы и петли:
а ~ крестовый узел, б — морской нормальный и с
дополнительной подхлесткой конца, в — морская
петля, г — петля с двойным узлом, д — мертвая пет-
ля, е— петли для легких грузов
Рис. 77. Примеры строповки арматуры:
айв — правильно, б и г — неправильно
перед подъемом груза грузовые канаты находились в вертикальном
положении, и не допускать подтаскивания груза или косого натяжения
каната. Перед подачей сигнала о подъеме груза стропальщик должен
16Q
Таблица 31
Знаки сигнализации, применяемые при перемещении грузов кранами
Наименование операций
Описание сигналов
Графическое изображение
1()ДНЯТЬ груз или крюк
)иустить груз или крюк
к'рсдвинуть кран (мост)
Кредвинуть тележку
!()вернуть стрелу
1однять стрелу
’пустить стрелу
।он (прекратить подъем
пли передвижение)
Прерывистое движение руки
вверх перед грудью, ла-
донью- вверх, рука согнута
в локте
Прерывистое движение руки
вниз перед грудью, ла-
донью вниз, рука согнута
в локте
Движение вытянутой рукой,
ладонью по направлению
требуемого движения кра-
на (моста)
Движение рукой, согнутой
в локте, ладонью по на-
правлению требуемого
движения тележки
Движение рукой, согнутой
в локте, ладонью по на-
правлению требуемого дви-
жения стрелы
Подъем вытянутой руки,
предварительно опущенной
до вертикального положе-
ния, ладонь раскрыта
Опускание вытянутой руки,
предварительно поднятой
до вертикального положе-
ния, ладонь раскрыта
Резкое движение рукой
вправо и влево на уровне
пояса, ладонь обращена
вниз
• ’сторожно (применяется
перед подачей какого-
либо из перечисленных
сигналов в случаях на-
добности незначитель-
погр перемещения)
Кисти рук обращены ладо-
нями одна к другой на
небольшом расстоянии,
руки при этом подняты
вверх
6 Понгильский
161
убедиться в том, что на грузе нет незакрепленных деталей или инстру-
ментов, которые при подъеме могут упасть.
Перед горизонтальным перемещением груза стропальщик обязан
убедиться, что груз поднят на высоту, превышающую высоту самого
высокого предмета, встречающегося на пути, не менее чем на 0,5 м.
При горизонтальном перемещении стропальщик должен сопровождать
груз и следить за тем, чтобы он не перемещался над людьми и не мог
за что-либо зацепиться.
Прежде чем опускать груз, необходимо осмотреть место, на кото-
рое он будет опущен, и убедиться в невозможности падения, опроки-
дывания или сползания устанавливаемого груза.
Место производства работ по подъему или перемещению груза
должно быть хорошо освещено.
Плошддка под поднимаемым грузом является опасной зоной, г
доступ посторонним на нее запрещается на все время подъема. Опас-
ную зону ограждают веревкой, около которой вывешивают предупре-
дительные надписи и ставят сигналистов.
При производстве такелажных работ запрещается:
находиться под грузом;
поднимать груз, зажатый другими деталями или примерзши:
к земле;
поднимать груз, находящийся в неустойчивом положении;
поправлять ударами кувалды, ломом или чем-либо другим чалоч
ные канаты, которыми обвязан поднимаемый груз;
удерживать или поправлять канаты, соскальзывающие с груза
находиться на поднимаемом или опускаемом грузе;
оставлять груз в поднятом положении или при натянутом канате
крепить блоки, тали, оттяжки и другие грузоподъемные механизмь
и приспособления за фермы, перекрытия и другие сооружения бе;
предварительного осмотра и разрешения мастера;
- смазывать, чистить и ремонтировать механизмы и такелажнук
оснастку, когда они находятся под нагрузкой;
поднимать грузы при ветре, недостаточном освещении, плохо:
видимости или слышимости сигналов крановщиком.
Согласованная работа при подъеме и перемещении груза обеспе
чивается четкой подачей команды одним опытным руководителеь
работ и тщательно разработанной сигнализацией для передачи команде
рабочим, участвующим в подъеме, крановщикам или мотористам.
Практика показала, что словесная команда не всегда восприни
мается исполнителями и может быть искажена. Поэтому кроме ело
весных указаний применяются зрительные сигналы при помощ:
условных знаков, передаваемых руками (табл. 31). Знаки сигнализа,
дни должны знать все участники бригады, работающей по такелаж;
оборудования.
Контрольные вопросы
1. Как определить шаг свивки стального каната?
2. По каким признакам бракуются стальные канаты?
3. Что такое полиспаст?
4. Для каких целей применяют лебедки, тали, домкраты?
5. При каких условиях запрещается производство такелажных работ?
162
Глава VIII
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ТРУБОПРОВОДОВ
§ 43. ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА ТРУБ
Прежде чем приступить к работам по изготовлению деталей и
ремонту трубопроводов, следует проверить качество труб и возмож-
ность их применения для соответствующих условий работы.
Трубы проверяют:
на соответствие марки стали параметрам среды, которая будет
протекать по трубопроводу;
на отсутствие внешних и внутренних пороков и дефектов; -
на соблюдение геометрической формы и размеров.
Все трубы, подготовляемые к установке или к изготовлению из них
фасонных деталей, должны иметь сертификат, т. е. письменное сви-
и'тельство завода-изготовителя, удостоверяющее качество металла
и соответствие труб техническим условиям или ГОСТу.
В сертификате указывают: марку стали, номер партии и плавки
и химический состав по данным завода-изготовителя металла; резуль-
|.тгы контрольного химического анализа металла, произведенного на
’.вводе-изготовителе труб; результаты механических испытаний (на
растяжение, ударную вязкость и твердость), металлографических
исследований (на макроструктуру и микроструктуру), технологиче-
ских проб (на сплющивание и бортование или на раздачу) и гидравли-
ческого испытания труб пробным давлением. Кроме указанных иссле-
юваний и испытаний трубы на заводе-изготовителе могут быть
подвергнуты другим видам контроля (рентгенографическим исследова-
ниям, испытаниям на свариваемость и др.), результаты которых
также вносят в сертификат.
Номер сертификата выбивается заводом на одном из концов трубы.
11а трубах больших диаметров дополнительно к номеру сертификата
выбивают клеймо ОТК завода-изготовителя, марку стали, номер
плавки, длину трубы, ее диаметр и толщину стенки. На трубах диа-
метром менее 25 мм с толщиной стенки до 3 мм маркировки не делают.
Такие трубы связывают проволокой в пачки и к ним прикрепляют
металлическую бирку с указанием товарного знака предприятия-
поставщика, размера труб, марки стали, номера партии и номера
ГОСТа или ТУ.
6*
163
Некоторые заводы дополнительно наносят масляной краской на
концах труб концентрические пояски или полоски шириной 10—30 мм
следующего цвета:
Марка стали труб
20
15ГС
15ХМ
12Х1МФ (12ХМФ)
15Х1М1Ф
12Х2МФБ (ЭИ531)
12Х2МФСР
Х18Н12Т
1Х18Н10Т
1Х14Н18В2БР (ЭИ695Р)
Х16Н14В2БР (ЭП17)
Х16Н16МВ2БР (ЭП184)
Цвет окраски
Зеленый
Коричневый
Фиолетовый
Красный
Белый
Желтый
Синий
Черный
Черный плюс белый
Черный плюс красный
Черный плюс желтый
Черный плюс зеленый
Таким образом, сертификат завода-изготовителя дает исчерпы-
вающую характеристику химического состава и механических свойств
металла до и после изготовления из него труб. По данным сертификата
можно судить о пригодности труб для соответствующих условий
работы. Поэтому, если трубы или детали трубопроводов не имеют
заводского сертификата, использовать их для ремонта ответственных
трубопроводов можно только после удовлетворительных результатов
химического анализа металла и после механических испытаний и
металлографических исследований его.
Однако даже при наличии сертификата завода-изготовителя каж-
дую трубу и каждую деталь трубопровода, изготовленную из легиро-
ванных сталей и предназначенную для высокого давления, перед
установкой дополнительно проверяют, на присутствие в стали леги-
рующих элементов.
Существует несколько способов определения наличия в стали
легирующих элементов без повреждения детали, из которых наиболее
распространенным является спектральный а н а л и з, с по-
мощью с т и л о с к о н а. Этот анализ основан на химических свой-
ствах элементов, приведенных в состояние светящихся газов при их
прохождении через стеклянные призмы, излучать в спектре световые
лучи с окраской и длиной волны, характерными для каждого из эле-
ментов, составляющих сталь (сплав).
Для проведения спектрального анализа на исследуемой детали
зачищают абразивным кругом площадку размеромД__слг2, расположен-
ную по возможности горизонтально. Стилоскоп устанавливают так,
чтобы его постоянный медный электрод находился над зачищенной
площадкой. При включении стилоскопа в электрическую сеть и
сближение электрода с деталью на 1—3 мм зажигается дуга (искра),
световые лучи которой при проходе через стеклянные призмы позво-
ляют определить химический состав излучающих газов, а приближен-
ное количество легирующих элементов в стали — по положению
спектральных линий в цветах окраски спектра.
164
Трубы и детали трубопровода после контроля качества металла
проверяют на отсутствие внешних и внутренних пороков и на соблю-
дение геометрической формы.
Прямолинейность труб проверяют рейкой. Кривизну вычисляют
делением стрелы прогиба трубы на проверяемую длину. Кривизна
трубы на участке любой длины допускается следующая:
для^горячекатаныхщруб с толщиной стенки”до20' мм — не более
1,5<’леи'на 1 м; с толщиной стенки свыше 20 до 30 мм — не более 2 мм
на 1 ж; с толщиной стенки свыше 30 мм — не более 4 мм на 1 м;
для холоднотянутых и холоднокатаных труб — не более 1,5 мм
на Т^Г.’Х)бща?^т^елТ‘прогйба не должна превышать 15 мм.
Трубы должны иметь цилиндрическую форму и одинаковую тол-
щину стенки в любом сечении. Отступления (допуски) от наружного
диаметра и толщины стенки для бесшовных труб приведены в табл. 32,
33 и 34. Отклонения по толщине стенки у сварных труб допускаются
в пределах ±10%.
I Таблица 32
\
Допускаемые отклонения размеров горячекатаных труб
Допускаемые отклонения, %
Характеристика допусков и размеры труб при точности изготовления
обы 1НОЙ повышенной
По наружному диаметру (и овальности):
ирТ^адаметеКдом) мм включительно . . .
» » от 50 до 219 мм.............
» * » свыше 219 мм................
По толщине стенки (и разностенности в сече-
—ний)Г -
при толщине стенки до 15 мм..........
От +, 12,5
до —15
± 12,5
» » свыше 15 мм..........
± 0,35
± 0,8
± 1
Разрешается применение труб с некоторой эллиптичностью, т. е.
неравенством взаимно перпендикулярных диаметров в одном и том
же сечении трубы. Размер эллиптичности должен быть в пределах
указанных допусков по наружному диаметру.
Разностенность проверяют шаблоном или штангенциркулем
с обоих концов трубы в четырех местах, по взаимно перпендикуляр-
ным точкам. Перед проверкой с кромки трубы удаляют забоины, зау-
сенцы и окалину.
Так, например, бесшовные горячекатаные трубы с наружным диа-
метром 219 мм н номинальной толщиной стенки 10 мм считаются при-
годными, если в результате замеров установлено, что их наружный
диаметр, измеренный в четырех местах, в двух взаимно перпенди-
кулярных плоскостях, не больше 219 + 219 X 0,01 = 221,2 мм и
не меньше 219 — 219 X 0,01 = 216,8 мм, а толщина стенки не боль-
ше 10 ф- 10 X 0,125 = 11,25 мм и не меньше 10 — 10 X 0,15 = 8,5шг.
165
Таблица 33
Допускаемые отклонения размеров холодаощщтых и
холоднокатаных труб
-**’ЧИ^*%^Я***1^
Характеристика допусков и размеры труб Допускаемые отклонения, % при точности изготовления
обычной повышенной
г- По наружндш_дцамеду (и овальности): при диаметре от 4 до 10 мм включительно ±0,15 мм ч 0,10 мм
при диаметре свыше 10 до 30 мм ± 0,3 » ± 0,15 »
» » » 30 » 50 » -1- 0,4 » ч 0,2 »
» » » 50 мм ± 0,8% ± 0,5%
(и разностенности в сече- нии): при толщине стенки До 1 мм + 0,12 ж.« ч- 0,10 мм
» » » свыше 1 до 5 мм . . ± 10% ± 7.5%
» » ‘ » » 5 мм + 8% ± 6%
Таблица 34
Допускаемые отклонения размеров труб для паровых котлов
и трубопроводов установок с высокими и сверхкритическимн
параметрами пара'Тпо~МРТУ-ТИ^2Ь67)
Характеристика допусков и размеры труб
Для горячекатаных т р у б
при диаметре до 273 мм .
» » более 273 мм
толщине стенки (и разностенности в сечении):
"из‘углеро2ист<м^1 легированной сталей при диа-
метре до 108 мм ..............................
то же, при диаметре более 108 мм.............
из высоколегированных сталей при диаметре до
140 .«ж......................................
Допускаемые отклонения
± 1%
От +1,25% до —1,0%
От +15% до —10%
От +20% до —5%
От +15% до —10%
От +20% до —5%
то же, при диаметре более 140 мм..............
Для холоднотянутых, холоднокатаных
и теплокатаных труб
По.наружному диаметру, (и овальности),
при диаметре до 30 мм............................
» » от 30 до 50 мм.....................
» » более 50 мм........................
При толщине стенки (и разностенности в сечении):
из углеродистой и легированной сталей..........
из высоколегированных сталей.................
д 0,3 мм
± 0,4 мм
± 0,8%
± 10%
От +15% до — <0%
Концы труб должны быть обрезаны под прямым углом к оси трубы
и без заусенцев. Концы труб с' толщиной стенки более 5 мм могут
иметь скошенные кромки (фаски) и торцовое кольцо (притупление).
166
Обычно кромки имеют угол скоса к торцу трубы 35—40° и притупле-
ние шириной 1—3 мм.
Поверхности труб снаружи и внутри должны быть гладкими, без
плен, закатов, трещин, канавок, борозд и других дефектов. На поверх-
ности труб не должно быть окалины и ржавчины, препятствующих
осмотру. Допускаются ^незначительные неровностиДуглубления,. бу-
риски, раковины и закаты, если .их глубина не
превышает 1/10 толщины стенки. .Эти дефекты перед установкой труб
полностью удаляют, зачищая наждачным камнем или напильником.
Удаление любых дефектов заваркой или запеканкой не разре-
шается.
Внутренние поверхности труб осматривают с помощью 12-воль-
товой электрической лампочки и зеркала, укрепленных на длинной
штанге (см. рис. 62). Перед осмотром трубы очищают от поверхностной
коррозии.
§ 44. ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА ФАСОННЫХ ЧАСТЕЙ И ГОТОВЫХ ДЕТАЛЕЙ
При осмотре фасонных, частей и арматуры проверяют:
наличие маркировки;
соответствие основных размеров чертежу;
толщину стенок (особенно в местах переходов или высадки штуце-
ров), которая должна удовлетворять тем же требованиям, какие
предъявляются к трубам;
расстояние от начала изгиба до плоскости торца;
перпендикулярность концевых фланцев пли концов, обработанных
под сварку, к главной оси фасона, а также фланцев или торцов штуцеров
к их осям;
овальность в местах изгибов;
смещение осей перехода;
форму и размеры скоса кромок торцов под сварку;
качество сварного шва;
правильность расположения отверстий для болтов на фланцах по
отношению к оси корпуса арматуры или к оси фасонной части;
качество обработки уплотнительных поверхностей (зеркал) флан-
цев.
Технические условия на изготовление и приемку фасонных частей
а допускаемые отклонения от номинальных размеров приведены в
табл., 35.
Длину коротких участков фасонных частей проверяют стальной
линейкой, длинных — стальной рулеткой. Перпендикулярность торца
трубы или плоскости фланца к оси трубы контролируют угольником
(рис. 78).
Отклонение осевой линии любого конца гнутой трубы или фасон-
ной части от плоскости проверяют при помощи линейки или шаблона,
уложив трубу на плиту или на плаз; если зазор между стенкой трубы
и плазом отсутствует или размер его не выходит за пределы, приведен-
ные в табл. 35, следовательно, отвод или фасонная часть изготовлена
правильно.
167
Таблица 35
Технические условия на изготовление и приемку фасонных частей трубопроводов
Технические условия и допускаемые отклонения Условное обозна- чение Величина допуска, Эскиз
100 Для 125 труб с 150 условным проходом (м 200 ; 250 | 300 «) до 350 400
Расстояние от начала изгиба до торца трубы (при гнутье 4», рявдм_£йееебояг) Минимальное расстояние от сварного шва до начала изгиба Длина большого участка трубы Допуск на отклонение расстоя- ния от начала изгиба до торца трубы Допуск на угол изгиба, град Допуск на отклонение радиуса изгиба, R а ^мнн 01 Д/; Да Аг 1+ 1+ 1+ оо о Ф- | Сп 500 Зе мен i ± 4 ± 0,5 ± 10 500 ее нар} 1 4е огр + 4 ± 0,5 + 12 500 южного менее аниченг ± 4 ± 0,5 ± 15 550 диамет 100 мм , НО Н ± 4 ± 0,5 ± 25 650 ра тру 1 а менее ± 4 ± 0,5 ± 30 750 бы и н а ± 4 ± 0,5 ± 40 850 е ± 4 ± 0,5 ± 50 й ар ,
Допуск на смещение осевой ли- нии при расстоянии между осями А: до 100 мм от 100 до 500 мм свыше 1000 мм АД ± 2 ± 3 + 4 1+НН ел 4*. со ± 3 ± 4 ± 5 ± 3 + 4 ± 5 + 3 ± 4 ± 6 1Ш+ О Ф- со 1+ Н 1+ ± 3 ± 4 ± 6 Г mF
Допуск на отклонение осевой линии любого конца трубы от начала изгиба на 1 м прямого участка 6 ± 3 Для ±3 прямь ± 3 х уч ас ± 3 тков д« ± 3 тиной ; ± 3 (О 1 м ± 3 — ± 4 ± 3 мм Тй 1
Продолженае табл. 35
Технические условия
н допускаемые отклонения
Условное
обозна-
чение
Величина допуска, мм
для труб с условным проходом (мм) до
100 | 125 150 | 200 | 250 | 300 j 350 | 400
Эскиз
Допуск на отклонение прямого
участка трубы при изгибе от
положения по чертежу: •
для концов длиной до 1 м
на каждый последующий
метр прибавляется
Допуск на отклонение между
концами изгиба на 1 м
длины
AL
Допуск на овальность на участ-
ке изгиба
Дмакс ^мин
fl
Л р.™” - жщ -п , /Л,7 ♦ '
Допуск на отклонение от пер-
пендикулярности концевых
фланцев к главной оси фа-
сона или трубы:
для Ррао'б40 кГ/см2-
Для РрабЭ24^ кГ/см?
в
о
Продолжение табл. 35
i
Технические условия Условное
и допускаемые отклонения обозна-
чение
Величина допуска, мм
для труб с условным проходом (мм) до
100 I 125 j 150 [ 200 j 250 | 300 ! 350 | 400
Допуск на отклонение от пер-
пендикулярности торцов,
обработанных под сварку:
при подготовке под газо-
вую сварку
при подготовке под элек-
тродуговую сварку труб
• и фасонных частей из
углеродистой и легиро-
ванной сталей
при подготовке под элек-
/ 1 тродуговую сварку труб
И и фасонных частей из вы-
соколегированной стали
Не более 0,5 мм
По 1% наружного диаметра трубы,
но не более 1,5 мм
До 0,8% наружного диаметра трубы,
но не более 1,2 мм
Допуск на отклонение расстоя-
ния по хорде между сосед-
ними отверстиями фланца
или заглушки, мм:
для ppag 40 кГ!см2 при
диаметре отверстия под
шпильки (болты), мм:
d <27
d < 34
d < 41
для рраб 5г 40 к.Г(см-
Суммарное отклонение расстоя-
ния по хорде между двумя
любыми отверстиями под
шпильки (мм) для р„аб а::з
40 кГ/см2
Ось отверстия
для шпильки i
Ось смещен-
ного отвел
I лт/1 п fl па
Ось сим-
метри
\стиядля
(шпильки
Ось смещен-
пг, х\\/ПГого(пооер-
трцбы | пятого)
нту-и । фланца
Продолжение табл. 35
Величина допуска, мм
Технические условия и допускаемые отклонения Условное обозыа- для труб с условным проходом (мм) до Эскиз
чение 100 125 150 | 200 250 300 350 : 400
Допуск на смещение осей пе- рехода К Не более 2% от величины большего диаметра 4
Допуск на отклонение от пер- пендикулярности торцов пе- рехода относительно оси 1‘W - ! - д При £>н< Ю8 мм д=1% от £>и » Du= 133—529 мм 3=1,5 мм » Ои >• 600 мм 3 = 3 мм , Пн 1
Допуск на отклонение от пер- ч ! пендикулярности осей шту- цера и трубы е 1% высоты h, но не более 3 мм !£°;с, LL-—J
Допуск на отклонение от пер- пендикулярности торцов шту- цера (тройника) относительно осей 3, 31 1% наружного диаметра D'H (£>н), ’ но не более 3 мм Ч —А * i
Овальность сечения отвода в месте изгиба проверяют кронциркулем
в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и вычисляют по отно-
шению
g £*макс | QQ
где Q (греческая тета) — овальность
сечения отвода, %; ОмаКс—макси-
мальный наружный диаметр отвода,
мм- DMHH— минимальный наружный
диаметр отвода, мм\ Da — номиналь-
ный наружный диаметр трубы, мм.
Форма и размеры скоса кромок
горцов под сварку зависят от спосо-
ба сварки и характеристики сварного
шва.
Конструктивные размеры кромок
Рис. 78. Проверка перпендикуляр-
ности торцов труб и плоскостей
фланцев:
1 — труба, 2 — слесарный угольник,
3 — фланцевый угольник; К — косина
торца
у торцов, подготовленных под
сварку, указываются на чертежах или
в междуведомственных нор-
а)
Рис. 79. Форма и размеры торцов, подготовленных под сварку:
а — без подкладного кольца, б — с подкладным кольцом, в — с под-
кладным кольцом для сварки вертикальных стыков, г н д — при раз-
ности толщины стенок более 3 мм, е — для газовой сварки; / — стенка
трубы, 2 — подкладное кольцо
малях, а при отсутствии чертежа или нормалей даются мастером.
Некоторые конструктивные размеры кромок у торцов труб, подготов-
ленных для сварки, приведены на рис. 79.
172
173
Форму и размеры кромок проверяют при помощи линейки, угломера
или специального шаблона по всей длине окружности.
Сварные швы проверяют на отсутствие трещин, впадин, непроваров,
кратеров, поджогов, подрезов основного металла, пористости, внут-
ренних «сосулек» и грата. Швы должны иметь ровную, немного
шероховатую поверхность, очищенную от шлака; высота усиления
(выпуклости) должна находиться в пределах 2—3 мм. Сварные
соединения не должны иметь переломов к горизонтальной плоскости
или к осям симметрии. Все сомнительные участки сварных
швов следует отметить мелом и о каждом из них сообщить
мастеру.
Как правило, все фланцы имеют количество отверстий под болты,
кратное четырем, т. е. 4,8, 12 и т. д. Эти отверстия должны быть рав-
номерно размещены между вертикальной и
горизонтальной осями симметрии фасонной
части или арматуры (рис. 80). Допускаемые
отклонения оси отверстий под болты к осям
симметрии фасонной части не должны выхо-
дить за пределы, указанные в табл. 35. Смеще-
ние центров отверстий определяют отвесом и ли-
нейкой.
Каждый фланец, свободный, приваренный,
или отлитый вместе с корпусом, должен иметь
чисто обработанную поверхность без забоин,
царапин и поперечных рисок.
Чистоту обработки зеркал фланцев опре-
Рис. 80. Проверка рас-
положения отверстий
на фланцах
деляют по количеству отпечатков краски на
1 сж2 поверхности проверочной плитой. Такая~2ровеока чистоты
Т^раВотки должна показать:
для фланцев под мягкие прокладки (паронит, резину, картон)
на рабочее давление до 16 кГ/см2 — не менее одного пятна на 1 сла
зеркала фланца;
то же, на рабочее давление более 16 кГ)см2 — два пятна на 1 см2
зеркала фланца;
для фланцев под гребенчатые (зубчатые) прокладки — не менее
двух пятен на 1 см2 зеркала фланца;
для фланцев беспрокладочных и с плоскими металлическими про-
кладками — сплошной кольцевой отпечаток краски.
Для проверки зеркала фланцев применяют специальную плиту —
шаблон (рис. 81). Эту плиту намазывают тонким слоем краски, накла-
дывают на зеркало, поворачивают на 3—5° шесть—восемь раз, не
допуская скачков и дрожания, а затем по отпечаткам краски опреде-
ляют чистоту обработки.
Фланцы с выступом должны свободно входить в соответствующие
фланцы с впадиной; диаметр выступа должен быть меньше диаметра
впадины О.) на 1—2 мм, а его высота С — равна глубине впадины
С или больше ее; толщина стенки 6 на конце воротника
должна быть не меньше минимальной допускаемой толщины стенки
трубы.
174
Фланцы, имеющие кольцевые риски по всей ширине зеркала, можно
устанавливать на условное давление не выше 100 кПсм?, глубина и
ширина рисок должна быть не более 0,3—0,5 мм.
Опорные места под головки болтов или под гайки шпилек должны
быть строго параллельны зеркалу фланца, гладко обработаны и до-
статочны для свободного размещения гаек или головок болтов. Оси
отверстий для болтов и шпилек должны быть перпендикулярны
зеркалу фланца, не иметь косины и смещений одной;-,по отношению
к другой. • :
щ г)
с. 81. Проверка размеров и чисто-
I поверхности зеркала фланцев:
- фланец с выступом, б — фланец с
диной, в — шаблон для проверки раз-
'Ов и чистоты поверхности фланцев с
выступом и впадиной; диаметр d2 выпол-
V - няется по диаметру выступа плюс
1 маг, диаметр d% выполняется по диаметру впадины £>й минус 1 мм; раз-
мер с выполняется равным высоте выступа С минус 0,5—1 мм; размер с
выполняется равным глубине впадины с1 плюс 3 — 5 мм; размер D равен
внутреннему отверстию фланца; г — шаблон для проверки размеров и чис-
тоты поверхности фланцев под линзовые прокладки; / — флаиец, 2 —
шаблон
Паронитовые прокладки проверяют изгибом на 180° вокруг стержня
диаметром:
12 мм — для толщины прокладки до 1 мм
24 » — » » » от 1 до 1,24 мм
42 > — » > » от 1,25 до 2,5 мм
При такой проверке прокладки не должны трескаться и расслаи-
ваться.
Цвет прокладки должен быть серый, поверхность с одной стороны
ровная, слегка глянцевитая, а с другой—может быть матовая; по по-
верхности и краям допускается незначительная ворсистость. Про-
кладки, имеющие изломы, складки и другие дефекты, бракуют и к
установке не допускают.
Для гладких фланцев наружный диаметр прокладки должен быть
на 2—3 мм меньше расстояния между противоположными отверстиями
для болтов, зазор по диаметру прокладки во впадине — 2—3 мм для
175
труб диаметром до 125 мм и 3—5 мм для труб диаметром более 125 мм.
Внутренний диаметр отверстия в прокладке должен быть на 2—5 мм
Рис. 82. Стальная зубчатая прокладка:
а — правильно выполненная прокладка; К — клино-
вая риска шириной и глубиной 0,5 мм только для
прокладок из стали Х18Н9Т; б — язвины и трещины,
•просматриваемые через лупу, в — коррозийные
разъедания зубцов, г — зубцы различной высоты,
д — зубцы без притуплений, е — разная толщина
прокладки
больше внутреннего диа-„
метра трубы.
/ Металлические про-
кладки осматривают через
лупу с пяти — десятикрат-
ным увеличением на отсут-
ствие трещин, рваных зуб-
цов, раковин и шерохова-
тостей.
Хабодате^щацерхндсти
зубчатых прокладок (рис.
82) проверяют на конт-
рольной плите по краске,
при этом, если на всех
зубцах прокладки не полу-
чается равномерных отпе-
чатков, прокладку при-
шабривают или притирают.
Ширина притупления зуб-
цов должна быть не менее
0,2 мм\ разностенность по
диаметру не должна пре-
вышать 0,05—0,1 мм. По-
коробленные прокладки
бракуют и к установке не
допускают.
Крепежные детали (бол-
ты, шпильки и гайки) про-
веряют на соответствие
марки стали параметрам
среды, на качество изготов-
ления и техническое со-
стояние (детали, бывшие в
употреблении).
Болты применяют для
крепления фланцев на
условное давление не бо-
лее 25 кПсм2\ во всех ос-
тальных случаях пользуют-
ся только шпильками.
Для уменьшения зае-
даний резьбы при' высоких
температурах шпильки и гайки изготовляют из сталей разной твер-
дости: твердость стали для гайки выбирается пониженной протий
твердости стали для шпильки. Марки сталей для шпилек, гаек и
шайб выбирают в зависимости от давления и температуры среды
(см. табл. 3).
176
Шпильки и гайки, применяемые для трубопроводов высокого дав-
ления, а также изготовленные из легированных сталей, имеют паспорт
(cepTH^uo^l_B-JMapOPQW- На месте, отведенном для маркировки,
указывают диаметр резьбы и марку стали, например: М.22-35 обозначает
метрическую резьбу диаметром 22 мм и сталь марки 35. Если шпильки
и гайки не имеют паспорта и маркировки, применение их для крепле-
ния фланцев трубопроводов высокого давления или работающих
с температурой среды выше 425° С не допускается.
При внешнем осмотре шпильки и гайки должны удовлетворять сле-
дующим требованиям: резьба должна быть чистой, без рисок, задиров,
заусенцев, царапин и срывов, без следов коррозии; гребни и впадины
резьбы должны иметь закругления; необходим плавный, без засечек,
надрезов, задиров переход резьбы к ненарезанной части; сбег резьбы
должен быть обработан ручным способом; резьба должна быть покрыта
защитной смазкой; гайка, навернутая на резьбу шпильки, не должна
иметь слабины (шатаний) и должна навертываться на всю резьбу вруч-
ную с небольшим усилием (туго). Кри-
визна шпильки допускается не более
0,2 мм на 100 мм ее длины.
Торцы гаек должны быть плоскими
и перпендикулярными к оси резьбы.
Отклонение плоскости торца гайки от рИС( gg Проверка плоскости тор-
илоскости, перпендикулярной резьбе,— да и граней гайки
размер А (рис. 83) — не должно пре-
вышать 0,3 мм для гаек диаметром до 27 мм и 0,5 мм для гаек
диаметром свыше 27 мм. Допускаемый уклон граней гайки к ее торцу —
размер у — должен быть менее 2°.
Все болты, шпильки и гайки, бывшие в употреблении или с тугой
резьбой (гайка не навертывается на резьбу вручную), должны пройти
прогонку резьбы. Для прогонки резьбы применяют плашки, клуппы
н метчики; прогонять резьбу гайками или болтами нельзя, так как
при этом резьба на шпильке и гайке сминается и портится. Чтобы
получить резьбу без перекосов и срывов, следует полный оборот ин-
струмента (метчика для резьбы гаек или плашки для прогонки резьбы
шпилек) делать за четыре приема с перехватами. При прогонке резьбы
стержень, гнездо плашки или метчики необходимо смазывать мыльной
водой.
Опоры и подвески не должны иметь видимых пороков металла и
сварногсГ’шва.’ЛЗпорные плоскости металлических конструкций, по
которым перемещаются подвижные детали, а также сами подвижные;
детали (плиты, поверхности стаканов и пружин) должны быть чистыми (
п гладкими. Хомуты из полосовой стали должны иметь зазор между*
лапками для натяга 10—20 мм. Загнутые в виде петель концы тяг}
должны быть заварены.
Внутренние диаметры нижних тарелок или стаканов для блоков
пружин (рис. 84) должны быть больше наружного диаметра пружин ]
на 15—16 мм, а верхних тарелок или стаканов — на 18—19 мм. Отвер- |
стия для тяг должны иметь диаметр на 2—3 мм больше диаметра тяги |
и находиться строго в центре тарелки или стакана. ' ’
177
Др УЖВДЫ Дрис. 85) не должны иметь трещин, зарубок и других
внешних дефектов; зазоры между витками должны быть равномерными.
Высоту пружины в свободном состоянии измеряют в горизонтальном
положении на плите; делают не менее трех замеров в разных положе-
ниях пружины, при этом ось измерительного инструмента (линейки,
шаблона) должна быть параллельна оси пружины. Наружный диа-
метр измеряют в трех местах штангенциркулем или шаблоном, кото-
рый устанавливается перпендикулярно к оси пружины и должен
захватывать не менее двух ее витков. Витки пружины не должны
выходить за пределы как наружного, так и внутреннего ее диа-
Рис. 84. Блок пру- '
жинной опоры:
1 — отверстие для
тяги (или корпуса
опоры), 2 — пружина,
3 — верхний стакан,
4 —. нижний стакан
Рис. 85. Пружина
для опор, подвесок
и предохранитель-
ных клапанов
метров более чем на 2% наружного диаметра пружины. Крайние
витки пружины, являющиеся ее опорным^ поверхностями, должны
быть перпендикулярны оси пружины, поджаты к рабочим виткам и
выравнены на длине 3/4 окружности витка от концов пружины. Пру-
жины, имеющие какие-либо внешние дефекты или отклонения от тех-
нических условий, бракуются.
Ролики, шарики и обоймы .подвижных опор должны быть гладкими
и чистыми7~Паповерхностях этих деталей не должно быть оспин,
шелушений, выкрашиваний и местного потемнения металла. Шейки
(цапфы) ролика должны свободно вращаться в отверстии опоры без
люфта.
§ 45. ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА ПРИ ГНУТЬЕ ТРУБ
Гнутые отводы изготовляют из прямых труб. Трубы в условиях
ремонтной площадки гнут двумя способами: горячим и холодным.
Выбор способа гнутья зависит от диаметра трубы, толщины стенки,
требуемого радиуса изгиба и имеющегося оборудования.
| Во время гнутья металл трубы доводят до пластического состояния,
соответствующего пределу текучести. В результате напряжений,
178
возникающих при изгибе, происходит изменение физико-механических
свойств металла. При гнутье горячим способоьсизменяется структура
металла, что вызывает снижение пределов прочности, текучести и пол-
зучести. Гнутье холодным способом повышает твердость и прочность
металла и значительно понижает его пластичность, вызывая так назы-
ваемый наклеп. В наклепанном металле более активно развиваются
процессы коррозии, старения и хрупкости, которые способствуют об-
разованию трещин. Поэтому в зависимости от марки стали и назначе-
ния трубопровода гнутые отводы в ряде случаев подвергают термиче-
ской обработке для выравнивания и снятия внутренних напряжений
металла.
В процессе гнутья средняя ось трубы не меняет своего первона-
чального размера, выше ее металл растягивается, а ниже — сжимается
Рис. 86. Изменение сечения грубы при гнутье:
а — а и б — б — большая и малая оси эллипса
(рис. 86); вследствие этого толщина стенки изменяется: внешняя,
затылочная, часть утоняется, а внутренняя — утолщается. Наряду
с продольными напряжениями возникают значительные сжимающие
напряжения, действующие поперек оси, которые искажают сечение
профиля трубы. Начальный кольцевой профиль переходит в эллип-
тический (овальный).
Утонение стенки в затылочной части’отвода ослабляет трубу. Исхо-
дя из условий неизменности объема металла до и после гнутья толщину
стенки в месте наибольшего растяжения при гнутье гладких отводов
холодным способом можно определить по формуле
Si =----- ММ,
'+р
D„ — s
где s — толщина стенки труоы до гнутья, мм; = —-----средний
радиус (радиус срединной линии поперечного сечения трубы), мм;
R — радиус изгиба, мм.
Например, наименьшая толщина стенки отвода, свободно (без
подсадки) согнутого из трубы размером 159 X 9 мм по радиусу, равному
179
двум наружным диаметрам (7? = 2Z)H), будет:
s = -—-—=——а=7,28 мм.
1 + Л 1,15^9
R 2-318
Относительное уменьшение толщины стенки трубы в процентах
к ее первоначальному размеру составит:
А = -^=р_. 100= 9-4а. 100=19,1 %.
Рис. 87. Искажение профиля трубы при из-
гибе без внутренней оправки:
При гнутье гладких _отводов горячим способом перераспределение
нагретого металла но "сечениям и^гйбТТфбЖЖОДйт более равномерно
и абсолютное изменение толщины стенки (мм) в диаметрально, проти-
воположных направлениях
будет несколько меньше (на
10—12%) против размеров,
определенных по приведен-
ной выше формуле для гнутья
холодным способом.
У Под влиянием сжимающих
=‘ напряжений при изгибе, дей-
: ствующих вдоль оси трубы,
I на внутренней стенке отвода
может произойти беспорядоч-
ное образование складок (гоф-
ров) . Снижается устойчивость
*'м:ецкщтру^ы7"Потеря устой-
чивости чаще всего наблю-
дается у тонкостенных труб
большого диаметра.
Не менее важным факто-
ром ослабления трубы яв-
0 - профиль труб поде°леи изгиб’а6’” профиль трубы ляется ее овальность. ..реаль-
ность сечения профиля трубы
значительно повышает внутренние напряжения металла, в резуль-
тате которых образуются трещины.
Характеристикой овальности служит показатель 6 =—макс х
X 100%, а ее размер зависит от радиуса изгиба, отношения толщины
стенки к диаметру трубы и средств, поддерживающих устойчивость
стенки в радиальных направлениях. Чем меньше толщина стенки и
радиус изгиба, тем более высокие требования предъявляются к сред-
ствам поддерживания формы поперечного сечения трубы и устойчиво-
сти ее стенки. В каждом из существующих способов гнутья преду-
смотрены различные средства, ограничивающие искажение профиля
трубы.
При гнутье_г.дадких_о.таддов„горячим.способом-трубу,-нлоддадаби-
дают....песком, чтобы создать внутри ее эластичную опору, препят-
ствующую поперечной деформации сечения.
- 180
Гнутье холодным способом выполняют на специальных станках,
рабочие детали которых (ручьи роликов) обжимают трубу снаружи и
ограничивают образование эллипсности. Однако при наличии только
наружных ограничителей труба сохраняет кольцевой профиль, соот-
ветствующий рабочему профилю ручья ролика, лишь в нижнем (внут-
реннем) полусечении. У тонкостенных труб в наружном полусечении
отвода под действием сжимающих сил образуется прямоугольный
участок (рис. 87).
Размер овальности сечения при гнутье без внутренних устройств,
поддерживающих устойчивость стенки в радиальных направлениях,
может быть определен в процентах от первоначального кольцевого
профиля по формуле
6 [о,2--А)
8 ——• 100,
где s — толщина стенки трубы до гнутья, мм; Ds — наружный ди-
аметр трубы, мм; К = 4— безразмерный коэффициент (отношение
1/н
радиуса изгиба к наружному диаметру трубы).
Например, овальность отвода, согнутого из трубы размером 159 X
; 9 мм на станке без внутренней оправки по радиусу, равному двум
наружным диаметрам (К = 2), будет следующей:
6 ( 0,2-41 6 (о,2-
0=-А_—-100==-А----------100 = 21,5%.
У отвода того же размера, но согнутого по радиусу К. — 4, овальность
составит всего лишь 5,38%.
Как известно,„ допуск на овальность на участке изгиба для тру-
бопроводов, подведомственных Госгортехнадзору, должен быть’Дне
более 10,% (см. табл. 35). Учитывая износ рабочей поверхностйДручьев)
роликов, наименьшее отношение радиуса изгиба к наружному диаметру
грубы при гнутье без внутреннего наполнителя или внутренней оправ-
ки, плотно поддерживающей стенку трубы, должно быть не менее
Чтобы уменьшить овальность сечения при гнутье труб на стацце,
применяют внутреннюю оправку — дорн. Используя наружные и
внутренние средства для поддержания устойчивости стенки трубы
в радиальных направлениях, можно не только уменьшить овальность
сечения в изгибе, но и практически свести ее к нулю.
Для предотвращения значительного утонения стенки и уменьше-
ния овальности сечения при изготовлении гнутых отводов установлены
следующие наименьшие радиусы изгибов:
горячим способом с набивкой песком — не менее ЗДиаапужного
диаметра трубы (^-- = 3,5);
181
холодным спо_сооом._на станке без набивки песком не менее 4
наружных диаметров трубы (^~==4\ '
При меньших радиусах гнутья утонение стенки в растянутой част!
отвода должно быть не более 15% номинальной (расчетной) толщинь
стенки трубы.
В целях компенсации вытяжки и утонения стенки трубы в затылоч^
ной части отвода для гнутья горячим способом с набивкой песком и
холодным на станке отбирают трубы с плюсовым дощуском-.по тол
шине стенки. ,
’’"“'Высота гофров на внутренней поверхности гладких отводов ш
должна увеличивать наружного диаметра трубы сверх допускаемы?
отклонений, приведенных в табл. 32—34. Так, например, у бесшовно!
горячекатаной трубы с номинальным размером Du = 159 мм наиболь-
ший диаметр может быть 159 + 159 X 0,01 = 160, 6 мм (см. табл. 35);
малая ось эллипса с учетом высоты гофра у отводов, согнутых
из этой трубы, также должна быть не более 160, 6 мм. Меры, предуп-
реждающие образование гофров при гнутье гладких отводов, приво-
дятся ниже, при описании различных способов гнутья.
§ 46. ПОДГОТОВКА ТРУБ К ГНУТЬЮ
Степень подготовки труб к гнутью зависит от назначения трубо-
провода и материала, из которого изготовлены трубы. Поверхность тру-
бы до гнутья очищается снаружи и изнутри от окалины и ржавчины.
На наружной и внутренней поверхности трубы не должно быть плен,
трещин, рванин и закатов. Внутреннюю поверхность трубы осматрива-
ют оптическим прибором, устроенным по типу, приведенному на
рис. 57. Незначительные дефекты на поверхности допускаются, если
они не выводят толщину стенки за пределы установленного допуска.
Трубы перед гнутьем на станке протирают. Для уменьшения тре-
ния между дорном и трубой внутреннюю поверхность трубы после
протирки смазывают машинным маслом или водосмываемой смазкой,
составленной из 100 г 40 %-кого хозяйственного мыла или 100 г зеле-
ного мыла на 1 л воды.
При смазке машинным маслом после гнутья делают химическое
обезжиривание щелочением, при котором трубы погружают в ванну
с раствором 100 г тринатрийфосфата и 10 г жидкого стекла на 1 л
воды. Химическое обезжиривание производится не менее 2 ч при тем-
пературе раствора 70—80° С до полного удаления жировых и масляных
пятен с внутренней и наружной поверхностей трубы. После химичес-
кого обезжиривания внутреннюю и наружную поверхности трубы про-
мывают водой до полного удаления остатков щелочного раствора.
Водосмываемую смазку удаляют водой со слабым протоком в тече-
ние 15 мин.
Степень чистоты внутренних поверхностей труб определяют с по-
мощью лакмусовой бумажки, смоченной в промывной воде. Очистка
труб считается законченной, если красная лакмусовая бумажка не
изменит цвет.
182
F
.Т^убы для холодного гнутья,, поступившие с завода-изготовителя
не отожженными, до_установкижа станж. проходят термообработку по 1
режиму неполного отжига. После термодбработки трубы очищают пес-
ком с помощью пескоструйного аппарата или подвергают травлению
специальными растворами для снятия термической окалины.
§ 47. ГНУТЬЕ ТРУБ С НАБИВКОЙ ПЕСКОВ И НАГРЕВОМ
Работы по гнутью труб с набивкой песком и нагревом производят
па трубогибочной площадке. Чтобы изготовлять гнутые детали в не-
большом количестве, площадку оборудуют вышкой для набивки труб
песком (рис.. 88), горном для нагрева труб,
гибочной плитой, лебедками и разводкой
воды и сжатого воздуха.
Нагрев трубы повышает пластичность
металла, уменьшает необходимое для гнутья
усилие и облегчает формообразование из-
iii6a. Процесс гнутья состоит из следую-
щих операций:
установка заглушки на один конец трубы;
заполнение трубы песком, уплотнение
песка и по мере усадки добавление его;
установка второй заглушки;
разметка трубы;
нагрев трубы;
гнутье трубы;
снятие заглушек и опорожнение трубы
от песка;
очистка внутренней поверхности трубы.
Для набивки труб применяют только
чистый речной песок, просушенный при
температуре 150—500° С и просеянный
через сито с ячейками 1,5 X 1,5 мм.
11ельзя применять горный песок, так как
он содержит органические примеси, легко
выгорающие и пригорающие к стенкам тру-
бы в виде плотного слоя, который невоз-
можно удалить после гнутья. Если приме-
нять сырой песок, то не получится хорошего
уплотнения, а при нагреве трубы в резуль-
тате испарения влаги возникнут пустоты,
п.з-за которых на трубе при гнутье появятся
складки. Кроме того, возможность образо-
вания пара и создание давления в заку-
1
Рис. 88. Схема вышки для
набивки труб песком:
/ — приемный бункер для пес-
ка, 2 — пробковый кран, 3 —
воздушный вентиль, 4 — вен-
тиль для продувки воздушной
магистрали, 5 — диффузор, 6 —
трубопровод для подачи песка,
7 — брезентовый рукав для за-
сыпки песка в трубу, 8 — шибер
(заслонка), 9 — циклон
поренной трубе может привести к взрыву.
Готовность песка для набивки определяют по окончании испарения из
него влаги, по сыпучести и светлому цвету.
Перед набивкой в один из концов трубы ударами кувалды плотно
забивают деревянную пробку или конец трубы закрывают металли-
ческой заглушкой.
183
Деревянные пробки делают длиной, равной 1,5—2,0 внутреннего
диаметра трубы; они должны иметь конусность 1/10—1/20. Вместо
деревянных пробок для труб диаметром более 100 мм применяют
плоские донышки из листовой стали толщиной 8—12 мм или инвен-
тарные металлические заглушки. Донышки приваривают к торцам
трубы.
Набивка труб песком производится на трубной вышке, возле кото-
рой трубу устанавливают в вертикальном или слегка наклонном поло-
жении. По мере наполнения трубы песком его уплотняют. Наиболее
простой способ уплотнения — обстукивание трубы короткими ударами
кувалды сверху вниз. Для облегчения работы кувалду подвешивают
Рис. 89. Приспособление для обстукивания труб
пневматическими молотками:
/ — пневматический молоток, 2 — скобы, 3 — труба,
4 — полухомут, 5 — рама
на веревке, перекинутой
через блок.
Вместо ручного обсту-
кивания применяют прос-
тое приспособление с пнев-
матическими молотками,
приведенное на рис. 89.
Приспособление подвеши-
вают на веревке или на
мягком тросе, перекину-
том через блок, укреплен-
ный на верхнем поясе выш-
ки; второй конец троса за-
крепляют на барабане ле-
бедки грузоподъемностью
0,25—0,5 г. Молотки не-
прерывно перемещаются
вверх и вниз по всей длине
трубы. При перемещении
молотков хомут повертывается на небольшой угол, чтобы молотки не
ударяли по одному и тому же месту. Хорошее уплотнение песка
получается при числе ударов молотка по трубе до 120 в минуту;
при большей частоте ударов могут образоваться комки из песка и мест-;
ные пустоты.
Степень уплотнения песка определяют опытным путем. Уплотнение!
считается достаточным, если в процессе обстукивания в течение 10—
15 мин не будет заметной усадки песка в трубе. Уровень уплотненного
в трубе песка должен быть ниже торца трубы примерно на величину
ее диаметра.
По окончании набивки трубы ее плотно закрывают пробкой так,
чтобы не было пустот между песком и нижним обрезом пробки.
Разметка трубы необходима для определения длины участка, под-
лежащего нагреву. Длину участка определяют по формуле
Ь = 0,0175Да,
где L —длина участка, подлежащего нагреву, мм\ R — радиус изгиба
трубы, мм-, а — угол изгиба трубы, град.
184 *
Гнутые детали трубопроводов согласно нормам, установленным
для электростанций, изготовляются с углами 15, 30, 45, 60, 90 и 120°.
Размер участка трубы, подлежащего нагреву, вычисленный по
рассмотренной выше формуле, для стандартных углов изгиба приведен
и табл. 36.
Таблица 36
Размер участка трубы, подлежащего нагреву при гнутье
горячим способом
Угол и и иба, • ‘рад Радиус гнутья, мм
100 200 250 300 400 500 . 600 650 1300 1370 1500
Длина нагреваемого участка , мм
15 26 54 66 69 105 131 158 171 341 360 394
30 52 105 131 157 216 262 315 341 683 71» 788
45 79 158 198 237 316 395 474 514 1027 1082 1181
60 105 210 263 315 420 525 630 683 1365 1439 1575
90 157 314 394 473 628 785 945 1024 2048 2158 2363
120 210 420 525 630 840 1050 1260 1365 2730 2877 3150
При разметке необходимо оставлять прямой участок для закреп-
ления трубы между штырями (или якорями) при ее гнутье. Длина
этого участка должна быть не менее размера а, приведенного в табл. 35
Рис. 90. Пример разметки трубы для гнутья отвода
в зависимости от диаметра трубы. Если по чертежу прямой участок
меньше размера, указанного в таблице, после гнутья трубы излишнюю
длину отрезают.
На рис. 90 приведен пример разметки трубы для гнутья отвода
с углом 90° и нестандартным радиусом 800 мм. Длина короткого
участка принята 600 мм.
Порядок разметки следующий: от торца трубы по ее средней оси
отмеряют размер прямого участка L = 600 мм и наносят мелом черту
185
Кг — начало нагрева трубы, от черты Kt отмеряют вправо длину
гнутой части, равную
jL2 = 0,01757?cc = 0,0175 • 800-90 — 1260 мм,
и наносят черту Кг — конец нагрева трубы.
Нагрев трубы производится в специальных горнах или печах.
Печи бывают разных конструкций. Пример устройства горна с есте-
ственной подачей воздуха — без вентилятора — показан на рис. 91.
Длина рамы горна или пода печи должна быть не менее 8—10 диаметров•
трубы.
Рис. 91. Пример устройства простого горна:
1 рама из профильной стали, 2 — шамотный кирпич, 3 —
ки, 4 — решетки из угловой и круглой стали
колосн и-
В качестве топлива для нагрева труб применяют, кокс, древесный
уголь, дрова, кусковой торф, мазут и газ (в нагревательных печах).
Каменный j/голь для нагрева труб применять недьзя, так как содер-
жащаяся в "нем сера ухудшает структуру металла труб, а при сжигании
в открытых горнах не обеспечивает равномерного нагрева, что вызы-
вает местный перегрев металла.
Трубу нагревают постепенно, чтобы хорошо прогреть песок и пре-
дупредить ее быстрое остывание. Признаком . достаточного прогрева
служит появление окалины на ее поверхности..
Трубы из углеродистых сталей нагревают до температуры 950—
1000°С, а из легированных сталей — до 1025—1050° С. Гнутье труб
из углеродистых сталей заканчивают при температуре не ниже 720° С,
а из легированных сталей — не ниже 800° С; при более низких темпе-
ратурах необходимо нагрев сделать повторно.
Температуру при гнутье контролируют оптическими пирометрами,
термощупами и другими приборами. Температуру нагрева труб из
углеродистых сталей можно также определить по цвету накала
(см. табл. 7). • '
186
Нагретые участки трубы за линиями К\ и Кч (см. рис. 90) до начала
гнутья охлаждают водой. В процессе гнутья места, в которых уже
достигнут необходимый радиус изгиба, также охлаждают водой, заты-
лок отвода охлаждают сильнее для предупреждения его вытягивания.
11ри охлаждении какого-либо участка изгиба нельзя прекращать про-
цесс гнутья, его следует продолжать до получения заданной кривизны
па всей длине отвода.
Охл аждение. водой производится.только при гнутье труб из угле-
родистых'-сталей. Запрещается, заливать водой горячие участки труб
из легддовааныххталей.
В процессе гнутья правильность изгиба неоднократно проверяют
шаблоном. Шаблон заранее изготовляют из круглой стали диаметром
|> 8 мм или трубы небольшого диаметра. Угол изгиба у шаблона
-и>лжен быть на 3—5° больше заданного по чертежу. Чтобы получить
правильный угол изгиба трубы, его делают при гнутье также па 3—5°
Польше заданного, так как, остывая, согнутый участок трубы из-за
внутренних напряжений немного выпрямляется (разгибается).
При появлении во время гнутья складок (гофров), выпучин или
ллипсности, выходящей за пределы допусков (см. табл. 35), гнутье
приостанавливают и, если труба еще достаточно нагрета, выпучины
и складки устраняют ударами кувалды. Причинами брака могут
пыгь: плохая набивка труб песком, низкое качество песка, недоста-
1 очный нагрев трубы и гнутье рывками.
После окончания гнутья и проверки правильности изгиба шабло-
ном трубу снимают с плиты и укладывают на специальные деревянные
подкладки для медленного остывания. При дожде, снегопаде или силь-
ном ветре место изгиба накрывают железным листом или асбестом,
чтобы не допустить быстрого его охлаждения, которое может вызвать
изменение структуры металла (закалку).
Остывшую трубу вновь проверяют шаблоном и, если изгиб сделан
правильно, выбивают из нее пробки и высыпают песок. Песок просе-
ивают; его можно использовать для набивки труб не более 3—4 раз,
после чего он обычно загрязняется и не отвечает техническим требо-
ваниям. При опорожнении трубы ее тщательно обстукивают кувалдой
пли вибратором для полного удаления песка.
Удалив песок, внутреннюю часть трубы прочищают, протаскивая
стальной ерш, и осматривают при помощи 12-вольтовой лампочки,
прикрепленной к деревянной штанге. Наружную поверхность осмат-
ривают через лупу 5-кратного увеличения.
При ремонте трубопроводов иногда наобходимо заменить отдель-
ные отводы, изготовив их на месте из легированных труб. Гнутье
таких труб состоит из тех же операций и выполняется теми же спосо-
бами, что и гнутье труб из углеродистых сталей. Однако при гнутье
труб из легированных сталей предъявляются повышенные требования
к нагреву и охлаждению металла.
Особенностью легированных сталей, является их склонность к за-
ка.л^^2™”(садьнТух}щшает структуру,металла. Поэтому при гнутье
1 Р-Уб из легвдованныТТталс11 не допускается охлаждение их водой,
и результате которого происходит закалка металл а и образование мел-
187
ких, волосяных трещин. Нагревать трубы необходимо точно и равно-
мерно по в’сеТдаине^азмеченного для гнутья участка.
Температура стенки во время нагрева контролируется не менее
чем в трех местах: посередине и по концам нагреваемого участка.
Контроль производится термопарами с гальванометрами или опти-
ческими пирометрами со шкалой до 1200° С. Концы термопар в месте
присоединения к стенке защищают снаружи листовым асбестом.
В течение- всего процесса гнутья температуру проверяют теми же при-
борами.
Все гнутые детали, изготовленныедз легированныхугруб, проходят
пойле гнутья .....обязательную термическую обработку, в результате
которой восстанавливается структура металла и снимаются внутрен-
ние напряжения, возникшие в материале гнутого участка. Рекомен-
дуемыеспособы и режим термообработки для некоторых сталей приве-
дены в табл..9.
Гнутье и термообработку деталей выполняют под руководством
мастера. Конечные температуры нагрева, начала и конца гнутья и ре-
жим термообработки записывают в специальный журнал, который
хранится в паспорте на трубопровод.
§ 48. ГНУТЬЕ ТРУБ С НАГРЕВОМ ТОКАМИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ )
Нагрев труб в горнах или печах с газовыми и нефтяными горелками)
не обеспечивает равномерную и устойчивую температуру в процесс^
гнутья и отнимает много времени. Чтобы избежать этих недостатков]
в последнее время начали применять новый способ гнутья труб —1
с нагревом токами высокой частоты.
Сущность этого способа заключается в непрерывно последователь-
ном изгибе узкого участка, нагретого действием интенсивного электро-
магнитного поля, созданного токами высокой частоты до температуры
800—1200° С (в зависимости от марки стали). При этой температуре
предел текучести понижается в 5—7 раз по сравнению с холодной сталью,
что значительно снижает величину остаточных напряжений на участке
изгиба, исключает возможность образования наклепа, приводит
к уменьшению овализации. При этом способе гнутья трубы не набивают
песком, не применяют дорна и другой сменной оснастки, требующейся
при гнутье другими способами.
Существует несколько конструкций станков для нагрева труб токами
высокой частоты, из которых наибольшее распространение имеет
станок для гнутья труб диаметром до 550 мм, разработанный Ленин-
градским филиалом Всесоюзного проектно-технологического инсти-
тута «Энергомаш» (рис. 92).
Трубу 1 укладывают на каретки 2, 4 и 7 и нагревают высокочастот-
ным индуктором 5. Ширина нагреваемой полоски, соответствующая
ширине рабочей шиньТйнд'уктбр'а," принимается равной толщине стенки
трубы". Нагрев узкую полоску трубы до определенной температуры
(выше 750° С), включают механизм подачи каретки 7, действующий
перпендикулярно оси трубы, а затем механизм каретки 2, подающий
трубу вдоль оси.^Зону, расположенную за изгибаемым участком, ох-
188
лаждают водой, поступающей из„ кольцевого устройства (спреДера),
совмещенного с индуктором. Скорости перемещения-кареток 2 и 7 ре-
гулируют в зависимости оТскорости нагрева полоски и ее охлаждения
водой до температуры 400—600° С, что вполне достаточно для полу-
чения высокой жесткости граничной зоны без изменения структуры
и механических свойств металла трубы после гнутья. По окончании
Рис, 92. Станок для гнутья труб с нагревом токами высокой частоты:
1 — изгибаемая труба, 2 — каретка зажима трубы, 3 — поддержка, 4 —
каретка направляющих роликов, 5 — индуктор, 6 — держатель индук-
тора, 7 — каретка гибочного ролика, 8 механизм поперечной подачи,
Р — трубки системы охлаждения, 10 — пульт управления, 11 — станина,
12 — механизм продольной подачи
гнутья каретки зажима трубы 2 и гибочного ролика 7 отводятся в исход-
ное положение для начала нового цикла.
_^Ciaw^^J^^eBOM^T^y6_TQKaKa„mc.QioL,4acTOTbL.,позволяют изго-
товлять гнутые дедали.различной конфигурации с. радиусом изгиба
от 1,5 Da и выше и с эллипсностыо значительно меньшей, чем при гнутье
другими способами. Производительность труда при этом способе в 5—7
раз выше, а стоимость изготовления в 8—10 раз ниже, чем при гнутье
горячим способом с набивкой песком. Однако установка таких станков
может быть оправдана только при массовом изготовлении гнутых дета-
лей на специализированных ремонтных предприятиях.
§ 49. ГНУТЬЕ ТРУБ ХОЛОДНЫМ СПОСОБОМ
Гнутье труб холодным способом производится на специальных
трубогибочных станках.
В ремонтной практике наибольшее распространение получили два
способа гнутья труб: обкаткой и наматыванием (навивкой). Для выпол-.
189
нения работ этими способами применяют два типа станков различной
конструкции.
При гнутье обкаткой труба жестко крепится хомутом к одному из
ролвдовТ^руШГрЖшТ'перёмещается по дуге вокруг первого (рис. 93).
Изгиб происходит по линии АА, перпендикулярной оси трубы. Для
получения качественного изгиба требуется, чтобы радиусы ручьев
роликов точно соответствовали диаметру трубы, что предохраняет
трубу от повышенной овальности и образования гофров. Зазор между
кромками ручьев делают на обкатывающем ролике в 12—13% от D„
трубы, но не менее 4 мм. Каждая пара роликов станка пригодна для
гнутья труб только одного диаметра и с постоянным радиусом изгиба,
равным радиусу одного из роликов. Такой способ обычно применяют
при изготовлении отводов из труб диаметром до 40 мм. Гнутье произ-
водят следующим образом: размеченную, трубу укладывают между
ручьями роликов на 2—3 мм дальше от начала изгиба (от линии АА),
затем, поворачивая рычаг под-
вижного ролика вокруг непод-
вижного, изгибают трубу.
АТеханизм станка для гнутья
наматыванцем состоит из гибоч-
ного сектора, прижимной колод-
ки (ползуна) и зажимного хомута.
В отличие от гнутья обкаткой
вращается гибочный сектор, а
прижимная колодка _ остается
неподвижной (рис. 94), Это дает
возможность ввести в полость
трубы калибрующую оправку —
дорн для поддержания устойчи-
вости стенки трубы и предохра-
нения ее от овальности. Поря-
док работы на станке следующий: размеченную трубу надевают на
дорн, устанавливают в ручей гибочного сектора, жестко закрепляют
в нем зажимным хомутом и прижимают ползуном.
Во время поворота сектора труба стягивается с неподвижно закреп-
5 ленного дорна и наматывается на сектор, а прижимная колодка пре-
I пятствует выходу трубы из ручья сектора. Дорн, оставаясь в процессе
Sгнутья неподвижным и находясь в сечении изгиба, предохраняет
щрубу от сплющивания. Изгиб происходит по линии АА, которая
^должна находиться в плоскости перехода сферического конца дорна
в его цилиндрическую часть.
В целях получения качественного изгиба необходимо, чтобы сектор,
прижимная колодка и дорн соответствовали размерам изгибаемой трубы.
Чем меньше радиус изгиба, тем больше абсолютная величина остаточ-
ных напряжений в металле, препятствующих изгибу сохранять задан-
ную форму. Поэтому радиус сектора подбирают в зависимости от ради-
уса гнутья с учетом упругих деформаций металла трубы после гнутья.
Для того чтобы получить заданный радиус изгиба, трубу гнут по
меньшему радиусу сектора, т. е. с большим углом, примерно на 5—7°.
190
Исходя из этих условий радиус сектора делают меньше радиуса,изгиба
на следующую величину:
2,5—3% для труб с радиусом изгиба до 100 мм
1,5—2% » » » » » » 800 мм
1 —1,4% » » » » » более 800 м.м
Диаметры ручьев гибочного сектора и прижимной колодки берутся
равными номинальному диаметру трубы или больше его на 0,5—1,5 мм
Рис. 94. Схема гнутья труб на станке наматыванием:
/ — труба, 2 — зажимной хомут, 3 — прижимная колодка,
4 — дорн, 5 — штанга дорна, 6 — гибочный сектор
(в зависимости от диаметра трубы). Длина прижимной колодки должна
быть не менее 1,5 наружного диаметра трубы. Размеры дорна (рис. 95,
см. стр. 192) подбирают в соответствии с табл. 37.
Таблица 37
Размеры дорна
Внутренний диаметр трубы, мм Зазор между дорном и внутренним диаметром трубы, мм Длина цилиндрической части дорна L относительно его диаметра d
До 22 1,о 6d
От 23 до 45 1,5 5d
» 46 » 60 2,0 4,5d
» 61 » 100 2,5 3,5d
Свыше 100 3% от внутреннего 3d
диаметра трубы
Радиус сферы Д рекомендуется для труб диаметром до 100 мм
равным 0,6, а при большем диаметре от 0,6 до 0,3 от внутреннего диа-
метра трубы. Если при сплошном дорне овализация труб превосходит
191
«
допустимую величину и образуются гофры, то к сплошному дорну добав-
ляют шарики или ролики со сферическими образующими. Такие дорны
поддерживают стенку трубы в месте изгиба и при перемещении трубы
по дорну придают ей круглую форму и даже выравнивают неглубокие
гофры. '
Правильную установку дорна определяют опытным путем. Перво-
начально дорн с шарообразным концом устанавливают с некоторым
опережением относительно центра гибочного сектора (см. рис. 89,
Рис. 95. Конструкция сплошных
дорнов
линия АА) на размер п, определяе-
мый по формуле
п = ]/2/Гб,
где R — заданный радиус изгиба тру-
бы, мм; 8 — величина истинного за-
зора между дорном и трубой, мм.
Затем делают несколько изгибов
и определяют качество гнутья. .Для,
труб с утолщенной стенкой„ш.. мень-
шим. зазором 6 дорн подается немного
назад, а"для тонкостенных, труб —
вперед. При излишнем выдвижении
дорна вперед затылок отвода сильно
вытягивается, а значительная подача
дорна назад увеличивает эллипсность и образует гофры в месте изгиба.
Показателем правильности установки дорна относительно гибочного
сектора принято считать отсутствие гофр на внутренней части и вели-
чину эллипсности в средней части изгиба. Если эллипсность (оваль-
ность), замеренная в плоскости, перпендикулярной к плоскости из-
гиба, не”ГГр'ё‘йышаёт'5'‘%, — дорн }ютановлен правильно. Перед гнутьем
каждой трубы дорн и прижимную колодку смазывают солидолом.
Для гнутья труб холодным способом имеется'*нёскблько типов
станков, из которых большое распространение получили станки типа
ТГС-38-159, выпускаемые Киевским электромеханическим заводом.
Стол станка с укрепленным на нем сменным гибочным сектором при-
водится во вращение от электродвигателя через редуктор. При полу-
чении необходимого угла изгиба станок автоматически выключается.
На станке можно гнуть трубы с радиусом изгиба от 75 мм (при диа-
метре трубы 38 мм) до 650 мм (при диаметре трубы 159 мм).
Он обслуживается двумя рабочими. Весь процесс изготовления
одного отвода длится 8—10 мин.
§ 50. ПОДГОТОВКА СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ СВАРКИ
Основными технологическими операциями при подготовке стыковых
соединений являются работы по разметке и резке труб и обработка
кромок под сварку.
Разметка производится согласно чертежу с помощью стальной
рулетки, линейки, угольника или по специальному шаблону. Трубы,
.листовой и профильный металл подбирают по размерам так, чтобы не
192
было больших отходов. Поверхности, подлежащие разметке, окраши-
вают. Для приготовления краски берут 1 кг мела и разводят его в 7—8 л
воды, после кипячения раствора в него добавляют 50 г столяр-
ного клея.
По закрашенной мелом поверхности чертилкой наносят риски,
затем размеры накернивают. На трубах и деталях трубопровода мас-
ляной краской пишут номер позиции соответственно чертежу или
условную маркировку.
Резка труб и металла производится с применением газа (газовая
резка) на станках и, как исключение, вручную.
Газовая резка основана на сгорании металла в струе кислорода.
Следовательно,, газовая резка применима только для металлов, темпе-
ратура горения, которых ниже температуры плавления. Таким метал-
лом является малоуглеродистая сталь с содержанием углерода до
0,4%., Стали с содержанием углерода более 0,4% режутся плохо.
Чугун, алюминий, медь, а также большинство сталей аустенитного
класса в струе кислорода, не режутся.
Одновременно с резкой труб подготовляются и фаски под свар-
ку. Правильная форма и размеры скоса кромок обеспечивают высокое
качество сварного соединения. Скос кромки позволяет приблизить
электрод (или сварочную горелку) к корню (основанию) сварного
шва и осуществить провар на полную толщину металла свариваемых
деталей, а притупление ...исключает оплавление кромок, их пережог,
образование «сосулек» и появление грата внутри трубы.
При газовой резке труб делают припуск на последующую обяза-
тельную доводку кромки до требуемой формы и размеров. Доводку
производят, обрубая кромку пневматическими зубилами или обра-
батывая ее переносными шлифовальными кругами.
Газовую резку труб из Хромомолибденовой и хромомолибденована-
диевой сталей выполняют с предварительным подогревом места реза
до температуры не ниже 250—300° С на ширине не менее двух толщин
стенки трубы. Эта температура поддерживается в течение всего про-
цесса резки. По окончании резки места резов укрывают листовым
асбестом для медленного остывания.
Для механической резки труб и снятия фаски применяют трубо-
отрезные станки.
Стационарный трубоотрезной станок состоит из корпуса, червячного
редуктора с головкой суппорта, зажимных тисков и электропривода.
При резке трубы может одновременно производиться и обработка
ее торца на фаску под сварку вторым (фасочным) резцом, закреп-
ленным в головке вращающегося суппорта. Головка суппорта жестко
соединена с червячным колесом редуктора, червяк которого через
эластичную муфту приводится в движение от электродвигателя.
Радиальная подача резцов осуществляется автоматически ходо-
вым винтом от вращения звездочки, зацепляющейся своими зубцами
за выступающие неподвижные штыри.
Станок предназначен для резки труб диаметром до 108 мм. Про-
должительность одного реза колеблется от 0,5 до 1 мин в зависимости
от диаметра и толщины стенки трубы.
7 Понгильский
193
Переносные ст.анки разъемной и неразъемной конструкций приме-
няют для резки под прямым углом и снятия фасок у концов труб диа-
метром 133—299 мм. На этих станках можно также выполнять работы
по внутренней расточке конца трубы для установки подкладного кольца
и по наружной продольной проточке конца трубы для получения
одинаковых наружных диаметров стыкуемых концов труб.
Рис. 96. Переносный станок разъемной конструкции для
резки труб и снятия фасок:
1 — суппорт с резцом, 2 — планшайба (вращающаяся часть
станка с суппортами), 3 — отрезаемая труба, 4 — механизм
крепления станка на трубе (червячная пара, у которой внутрен-
няя часть обода является сепаратором для трех роликов), 5 —
место разъема станка, 6 — электродвигатель (электросверлиль-
ная машинка И-59), 7 — сепаратор, 8 — корпус, 9 — червяк,
10 — ограждение, 11 — механизм управления суппортом
Разъемная конструкция (рис. 96) позволяет надевать станок на
трубу в любом ее месте. В механизм крепления станка на трубе входят
червячная пара и три цилиндрических ролика. Внутренняя окружность
колеса червячной пары имеет три спиральные вырезки, что позволяет
ей являться одновременно сепаратором для роликов. При вращении
червяка рукояткой сепаратор поворачивается, а размещенные в нем
ролики сдвигаются по спиральным вырезкам и заклинивают станок
на трубе.
Электродвигатель вращает через редуктор подвижную часть станка
планшайбу, на которой имеются два суппорта с резцами. Подача рез-
194
цов при подводе их к месту реза производится вручную рукояткой,
а в процессе резки — автоматически, механизмами поперечной и про-
дольной подачи резцов.
Включение и выключение суппортов для поперечной или продоль-
ной подачи резцов, а также комбинированной подачи для снятия фаски
осуществляются нажатием кнопок, находящихся на суппортах.
Концы труб и других деталей трубопроводов, подготовленных под
сварку, зачищают до металлического блеска на длине 10—30 мм от
сварного стыка. Эти работы выполняют с помощью стальных щеток,
абразивных кругов, шарошек и других приспособлений. В качестве
привода к ним служат пневматические и электрические машинки.
В практике часто бывает необходимо подготовить стыки для сварки
труб с разной толщиной стенки. Разностенность стыкуемых труб и
смещение их кромок должны быть не более 10 % толщины тонкой стенки
п не превышать 3 мм. Если разница в толщине стенок, подготовленных
для сварки деталей, превышает указанную выше величину, делают
плавный переход от детали с более толстой стенкой к детали с более
тонкой стенкой на участке длиной не менее пятикратной разности
в толщине стенок стыкуемых деталей (см. рис. 79, г, д'). Такие работы
выполняют с применением абразивного круга, приспособления с рез-
цами или на станке.
§ 51. СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ТРУБОПРОВОДОВ СВАРКОЙ
Сваркой называется процесс образования неразъемного соеди-
нения различных деталей друг с другом. Хорошо выполненное сварное
соединение является прочным, плотным и долговечным. Оно не тре-
бует ремонта. Сваркой соединяются трубы и их детали из углеродистых
и легированных сталей, цветных металлов и некоторых пластмасс.
Существует много различных видов сварки, из которых наиболее
распространенными являются: ручная газовая, ручная электродуговая,
электродуговая под слоем флюса, электродуговая в среде защитных
газов и электроконтактная стыковая.
Ручная газовая сварка применяется для соединения труб неболь-
ших диаметров (до 114 мм) с толщиной стенки до 3—5 мм. При этом
виде сварки торцы деталей нагревают пламенем газовой горелки до
расплавления, а зазор между ними заполняют расплавленным метал-
лом присадочной проволоки. В качестве горючего газа обычно исполь-
зуют ацетилен, который сгорает (с температурой около 3000° С),
и смеси с кислородом, поступающим в зону горения.
Ручная электродуговая сварка при помощи металлических элек-
тродов с толстой обмазкой является основным способом соединения
стыков труб и деталей трубопроводов при их изготовлении, прокладке
и ремонте. При электродуговой сварке свариваемые кромки металла
нагревают вольтовой дугой, возникающей между основным металлом
и металлическим электродом. Температура сварочной дуги достигает
5000—6000° С, т. е. выше температуры плавления всех металлов. Во
время застывания расплавленный металл свариваемых деталей вместе
с металлом электрода образует монолитное соединение. Сварка труб
7* 19.5
и деталей трубопроводов из углеродистых и низколегированных ста-
лей в основном выполняется, электродам и-е- высококачественными об-
мазками типа сР^различных марок. Для сварки труб и деталей тру-
бопроводовизлег йрованных сталей применяют электроды специальных
марок (ЦЛ-10, ЦТ-15, ЦЛ-26М, ЦЛ-14 и др.). При сварке этих сталей
замена одной марки электродов другой без согласования с мастером не
допускается.
Электродуговая сварка под слоем флюса выполняется на специаль-
ных установках (стационарных или переносных), в которых предвари-
тельно состыкованные (на прихватках) трубы медленно поворачиваются
в патроне со скоростью, равной скорости сварки, а дуга горит под
флюсом (пескообразной массой определенного химического состава).
Под действием тепла дуги расплавляются электродная проволока,
кромки основного металла по оси шва и частично флюс. Расплав-
ленный флюс образует в сварочной ванне пузырь из жидкого шлака.
Шлаковый пузырь, находясь на поверхности расплавленного металла,
надежно защищает его от доступа воздуха, чем предотвращает проник-
новение азота и кислорода в жидкий металл сварочного шва.
Применение, флюсов устраняет разбрызгивание и угар металла и
способствует хорошему формированию сварного соединения. Благо-
даря взаимодействию расплавленного металла с флюсом определенного
химического состава можно получить улучшенные свойства сварного
шва. Все процессы сварки могут быть полностью автоматизированы,
включая подачу в зону горения электродной проволоки по мере ее
расплавления и постепенное поворачивание трубы в патроне станка
при образовании сварного соединения.
При электродуговой сварке в среде защитного газа в сварочную
дугу под небольшим давлением (250—800 мм вод. ст.) подается инерт-
ный газ, который отделяет расплавленный металл от атмосферного
воздуха. В качестве защитных газов используют водород, углекислоту
и аргон.. Основными преимуществами электродуговой сварки в среде
защитного газа являются отсутствие обмазок и флюсов, усложняющих
процесс сварки, возможность механизации и автоматизации работы
при сварке в различных пространственных положениях с помощью
простых приспособлений, высокое качество сварных соединений.
Электроконтактная стыковая сварка применяется для соединения
тонкостенных труб небольшого диаметра. При этом виде сварки элек-
трический ток протекает через свариваемые детали, прижатые торцами
друг к другу при помощи зажимов специальной стыковой машины.
Тепло, выделяющееся на стыке сварного соединения (в месте повы-
шенного сопротивления), размягчает или оплавляет поверхности стыка.
После достижения необходимого нагрева производится осадка деталей.
При достаточном нагреве и давлении образуется прочнее соединение,
по механическим свойствам не уступающее основному металлу.
Чтобы лучше проварить корень сварного соединения и предот-
вратить образование внутри трубы грата (неравномерного наплыва
и застывших капель металла), трубы часто соединяют сваркой с под-
кладным кольцом,, которое обычно остается внутри трубы и образует
вместе с металлом шва одно соединение.
196
Сварка труб и деталей трубопроводов, предназначенных для ра-
боты под внутренним давлением, выполняется квалифицированными
сварщиками, имеющими удостоверение на производство ответственных
сварочных работ. Для получения высококачественного сварного соеди-
нения слесари готовят трубы и детали под сварку: обрезают кромки под
определенным углом, очищают поверхности в местах сварки до метал-
лического блеска и выполняют точную центровку труб.
§ 52. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СВАРНЫХ ФАСОННЫХ ЧАСТЕЙ
Сварные отводы (рис. 97, а) изготовляют путем резки прямых труб
на секторы с последующей их сваркой между собой.
Размеры сварных отводов определяют по Междуведомственным
нормалям, которые 'являются обязательными для всех станционных
и теплофикационных трубопроводов.
Нормалями установлены наименьший радиус закругления отводов
R = £>у + 50 мм и углы сварных отводов, равные 22° 30', 30°, 45°,
60°, 67° 30' и 90°.
Нормализованы также и детали, из которых изготовляются отводы:
концевые секторы с углами 11° 15' и 15° и промежуточные секторы
с углами 22° 30' и 30°. Необходимо отметить, что, поскольку угол
промежуточного сектора в два раза больше угла концевого сектора,
последний должен быть кратным центральному углу отвода, т. е.
при изготовлении отвода с заданным углом, положим 60°, концевые
секторы должны иметь угол, кратный 15°, а при изготовлении отводов
с углом 67° 30'— кратный 11° 15'.
Прежде чем приступить к выполнению сварочного отвода из отдель-
ных секторов, надо изготовить развертку сектора, так называемый
шаблон-рыбку (рис. 97, б). Все размеры для построения шаблона даются
в таблицах Междуведомственных нормалей или в соответствующих
справочниках. При отсутствии таблиц, а также при изготовлении
секторных отводов нестандартных размеров разметка шаблонов может
быть произведена способом графического построения.
На разметочной плите или на листе картона в натуральную вели-
чину выполняют вспомогательный чертеж, по которому определяют
все размеры, образующие сектор (рис. 97, в). Для этого из произвольно
выбранной точки Оъ как из центра, циркулем проводят полуокруж-
ность, радиус которой равен половине наружного диаметра трубы:
г==-^. Эту полуокружность делят на восемь равных частей; из точки
Ог откладывают размер ОгО, равный полному радиусу Закругления
отвода; точка О является центром закругления отвода и одновременно
вершиной угла каждого сектора.
Из этой точки О при помощи транспортира строят заданный угол
концевого сектора. Из точек деления полуокружности 1, 2, 3, .... 9
проводят вертикали к ее диаметру до пересечения со стороной угла;
полученные отрезки прямых линий 1—Г, 2—2', 3—3', ..., 9—9'
являются касательными линиями, образующими концевой сектор.
После построения вспомогательного чертежа приступают к изго-
товлению шаблона сектора (см. рис. 97, б). При изготовлении шаблона
197
на листе картона или толи наносят мелом длину окружности трубы С.
Эта длина равна наружному диаметру, умноженному на число л,
т. е. С = л£)н. Размер С делят на 16 равных частей; из полученных
точек проводят вертикальные линии, на которые наносят размеры
/'—Г, 2'—2', 3'—3’, 9'—9', взятые из вспомогательного чертежа.
‘ Рис. 97. Изготовление сварных отводов:
а — сварной отвод под углом 90°, б — шаблон-рыбка; FBCE — шаблон
для промежуточного сектора, ABCD — шаблон для концевого сектора,
в — вспомогательный чертеж для построения шаблона, г — схема рас-
кроя трубы на секторы; 1 — промежуточный сектор с углом 30°, 2 —
концевой сектор с углом /5®
Для построения шаблона концевого сектора отрезки Г—Г, 2'—2’,
3'—3’, ..., 9’—9’ наносят на вертикальных линиях вверх или вниз от
горизонтальной оси шаблона AD. Очевидно, что соответствующие раз-
меры промежуточного сектора равны удвоенным размерам концевого
сектора и должны быть отложены на вертикальных линиях в обратную
сторону. Полученные на вертикальных линиях точки соединяют при
помощи лекал плавными кривыми линиями.
198
Рис. 98. Сварной трубчатый пе-
реход
Вырезанный и свернутый шаблон надевают на прикую трубу
(рис. 97, г). По шаблону мелом тщательно размечают трубу, затем разре-
зают ее газовым резаком на секторы. Резать трубу без разметки нельзя, •
так как при сборке секторы не подойдут один к другому и отвод полу-
чится неправильной формы. После резки кромки зачищают зубилом
или пневматической машиной с наждачным кругом и обрабатывают
под сварку с углом, указанным в § 44.
При сварке сварных отводов из отдельных секторов главное вни-
мание надо обращать на качество сопряжений кромок и сварки. Раз-
ница в толщине стенки Труб и секторов, подготовленных к сварке,
а также смещение их кромок одна относительно другой не должны
превышать 10% толщиннт стенки. Чтобы избежать переломов при сварке
одного сектора с другим, их располага-
ют в одной плоскости и только после
этого производят прихватку сваркой.
Перекос торцов отвода, стыкуемого с
трубой, к оси трубы должен быть не более
1 мм для труб с условным диаметром
прохода до 150 мм и не более 2 мм для
труб с условным диаметром прохода выше
150 мм.
После изготовления сварные отводы
подвергают гидравлическому испытанию
пробным давлением с выдержкой под
этим давлением в течение2—5 мин. Затем
давление снимают до рабочего, которое
поддерживают в течение времени, необ-
ходимого для обстукивания сварных
швов.
Если в процессе гидравлического
испытания в основном металле отвода
и в сварных швах его не будет обнаружено течи и отпотевания,
отвод считается выдержавшим гидравлическое испытание. Течи и
отпотевания, обнаруженные в сварных швах, устраняют вырубкой
с последующей заваркой и вторичным испытанием отвода. При наличии
течи и отпотевания в основном металле отвод не может быть исполь-
зован для установки и полностью бракуется.
Сварные трубчатые (лепестковые) переходы (рис. 98) изготовляют
из стальных труб путем вырезки клиньев. Число вырезанных клиньев
принимается от 4 до 12; при этом чем большая разность в наружных
диаметрах концов перехода, тем большее количество клиньев необхо-
димо вырезать.
Для изготовления переходов полную длину заготовки определяют
по формуле
Li = L + 0,06(DU1 — DHJ мм,
где Li — полная длина заготовки, мм; L — полная длина готового
перехода, мм; DHl — наибольший наружный диаметр перехода, мм;
Dh2 — наименьший наружный диаметр перехода, мм.
199
После определения длины заготовки размечают трубы для вырезки
клиньев. При разметке длину окружности делят на г равных частей,
которое соответствует количеству принятых клиньев. Из точек деления
вдоль оси трубы проводят мелом прямые линии, на которых отмечают*
вершину вырезаемого клина. Эта вершина для заготовки определяется
по формуле
/1== |/‘/2 + (£н121£в2'рМ1 '
где — длина (высота) клинового выреза на заготовке, мм; I — длина
(высота) клиновой части готового перехода, мм.
Заданная длина (высота) готового сварного перехода во всех слу-
чаях принимается не менее удвоенной разности между большим и малым
диаметрами концов перехода, т. е. I 2 (£>Н1 — РН!), а длина пря-
мого участка /2 для переходов, изготовленных из труб, должна быть
не менее 1/3 общей длины перехода L и не менее 80 мм.
Наибольшая ширина вырезаемого клина по наружному торцу трубы
в2 определяется по формуле
где л — 3,14; z — количество клиньев.
Размер ~ откладывают по торцу трубы в обе стороны от осевых
линий разметки и соединяют с вершиной вырезаемого клина.
По разметке производится газовая вырезка клиньев, после которой
кромки выступов зачищают и подготовляют к сварке; затем их нагре-
вают до температуры 850—950° С, подгибают на меньший диаметр и
заваривают. Угол скоса кромок зависит от способа сварки: при газо-
вой сварке он делается 40—45° с притуплением 1—0,5 мм, а при элек-
гродуговой составляет 30—35° с тем же притуплением.
При изготовлении сварного трубчатого перехода из сварных труб
ось одной из впадин следует располагать по сварному шву трубы.
Контроль качества сварного перехода такой же, как и для сварного
отвода.
Сварные листовые переходы изготовляют путем разметки и вы-
резки из листового металла заготовки с последующей выколоткой
вручную для диаметров до 400 мм и вальцеванием на трехвалковых
вальцах для более крупных диаметров.
Следует отметить, что кроме сварных переходов на ремонтной пло-
щадке электростанций можно-изготовить кованые переходы обжатием
одного конца трубы в'Тюрячем состоянии методом свободной ковки
на оправке или штамповкой. Кованые переходы после обжатия должны
s быть подвергнуты термообработке нормализацией. ..
'‘Переход, предназначенный к установке, по своим размерам должен
соответствовать стыкуемой с ним трубе. В тех случаях, когда име-
ется расхождение в размерах внутренних диаметров трубы и перехода
более чем на 20% фактической толщины стенки при Dy менее 100 мм
и более чем на 2 мм при Dy от 125 мм и выше, необходимо расточить
200
внутренний диаметр перехода до фактического размера внутреннего
диаметра трубы.
Для всех изготовленных переходов допуски на отклонение от гео-
метрической формы и размеров не должны выходить за пределы, ука-
занные в табл. 35.
Сварные тройники выполняют из отрезков труб соответствующих
диаметрЖГ“‘Д;Ж'‘'йфуббйроводов высокого давления, работающих с
температурой среды выше 570° С, допускаются сварные соединения
штуцера с трубой только встык, для чего штуцер делается с отбортов-
кой (рис. 99).
При изготовлении отбортованных штуцеров необходимо следить,
чтобы толщина отбортованной части была не меньше нормальной тол.
Рис. 99. Тройник с отбортованным штуцером:
/ — штуцер, 2 — труба
щины стенки, для этого следует выбирать трубы с увеличенной тол-
щиной стенки. Отбортовка производится горячим способом с нагревом
конца трубы до температуры 950—1050° (желто-красный — светло-
желтый цвет) и заканчивается при температуре 750—700° С (темно-
вишневый цвет.) Переход к прямому участку штуцера должен быть
плавным и иметь радиус закругления отбортованной части не менее
15 мм.
Приварные штуцеры можно также изготовлять выдавливанием
(высадкой) на трубе невысокого отбортованного воротника, к которому
в дальнейшем приваривается встык штуцер (рис. 100). Для этого
в трубе вначале сверлят отверстие с диаметром, равным 1/3 внутрен-
него диаметра штуцера; затем в трубу, на которой надо высадить ворот-
ник, устанавливают винтовое приспособление или гидравлический
домкрат с конусным наконечником, упирающимся в кромки просвер-
ленного отверстия. После этого место высадки подогревают газовыми
горелками до температуры 950—1050° С и одновременно осторожно
выдавливают воротник. Нагрев производится на участке с диаметром,
равным 1,5 наружного диаметра штуцера, при этом центр отверстия
в трубе должен совпадать с центром отверстия штуцера, а вершина
конусного наконечника должна совпадать с центром просверленного
отверстия. Кромка высаженного воротника обрабатывается под при-
варку штуцера.
201
^ШЛВОЙДШЩВ^ЖУЦералш, привареншяци^^^ •
г£>,товляют..сохласно.у.казанцям,.данным на ри^Д01. При изготовлении
таких тройников предварительно размечают штуцер и место выреза'
для его установки на трубе. Высота штуцера от центра Н должна быть
не менее диаметра условного прохода трубы и не менее 100 мм. Диаметр
вырезанного отверстия в трубе для установки штуцера должен быть .
равным внутреннему диаметру штуцера. Отверстие на трубе размечают
и вырезают после изготовления штуцера.
' a)
Рис. 100. Изготовление выездных штуцеров:
а — высадка при помощи винтового приспособления, б — штуцеры (воротники) на
трубе; 1 — винт, ?. — скоба, 3 — хомут, 4 — конусный наконечник, 5 — труба,
6 — воротник
До начала изготовления, штуцера на листе картона или толя делают
шаблон. Для этого мелом вычерчивают в натуральную величину фрон-
тальную проекцию тройника (рцс. 101, б); радиусом, равным половине
наружного диаметра штуцера, вычерчивают вспомогательную полу-
окружность, которую делят на восемь равных частей. Из точек деления
1, 2, 3, ..., 9 проводят линии У2, <У3 и т. д., образующие наружную
поверхность штуцера, до пересечения их с наружной поверхностью ’
трубы. Развернутая длина окружности штуцера с наружным диаметром
£>н2 равна С = лОН2- Размер С делят на 16 равных частей (рис. 101, в).
202
Из точек деления опускают перпендикуляры, соответствующие разме-
рам У г, УУъ, , У1в- Полученные точки при помощи лекала соединяют
плавной кривой линией. Шаблон вырезают, надевают на трубу и по
нему делают разметку мелом для последующей вырезки.
Рис. 101. Изготовление сварных тройников:
а — переходный тройник, б — вспомогательный чертеж для построения шаб-
лона, в — шаблон для разметки штуцера; / — штуцер, 2 — труба
Перед сборкой наружные поверхности штуцера и трубы зачищают до
металлического блеска на площади шириной не менее 15 мм от кромки.
После сборки и проверки правильности установки штуцера про-
изводится прихватка его к трубе в двух диаметрально противоположных
местах; длина прихватки берется 10—15 мм.
203
Качество изготовления сварного тройника проверяют так же, как
и сварного отвода. Допуски на отклонения-от геометрической формы
Рис. 102. Изготовление сварных развилок:
1 — патрубок и шаблон для его разметки, 2 — труба и шаблон для ее
разметки, 3 — промежуточный сектор и шаблон для его разметки, 4 —
концевой сектор и шаблон для его разметки
для всех типов тройников должны находиться в пределах, указанных
в табл. 35.
По условиям компоновки трубопроводов, особенно питательных
и теплофикационных, часто бывает необходимо раздвоить поток, не
204
изменяя направления движения. В этих случаях на трубопроводах
устанавливают развилки. Такие развилки выполняют почти исклю-
чительно сварными.
На рис. 102 показаны конструкции развилок, изготовленных из
прямых труб, и выполнение шаблонов для разметки отдельных де-
талей.
Процесс изготовления шаблонов и разметка деталей те же, что и
для секторных отводов и штуцеров, т. е. построение вспомогательной
полуокружности и развертка деталей по наружному диаметру.
Подготовка кромок и торцов отдельных деталей под сварку и кон-
троль качества изготовленных развилок до их установки на место те
же, что и для всех других сварных деталей трубопроводов.
Подкладные кольца (рис. 103), применяемые при стыковой сварке
труб) изготовляются из тех же сталей, что и трубы, или из углеродистой
Рис. 103. Подкладное кольцо
стали 10 и 20. Кольца, выполненные из стали 20, допускаются к уста!
новке независимо от марки стали стыкуемых труб, кроме труб, изго!
товленных из специальных (аустенитных) сталей. Кольца выполняю!
на токарных станках; острые кромки закругляют напильником или на-'
ждачным кругом.
Линзовые компенсаторы (рис. 104) изготовляют из листовой стали
толщиной s = 3 — 5 мм. Каждую линзу собирают из двух полулинз
(рис. 104, а), которые сваривают встык на верхней части волны и в
ее впадине. Полулинзы изготовляют по шаблону штамповкой под прес-
сом, накаткой на станке или отбортовкой вручную нагретой кромки.
Для определения размеров заготовки полулинзы требуется установить
наружный и внутренний диаметры кольца. Размеры полулинз нормали-
зованы по МВН, в которых радиус отбортовки принят R = 30 мм
с допуском ±5 мм. При этом радиусе размеры заготовки определяются
по следующим формулам:
Do = D 4- 45 ± 1 мм и d0 = d — 55 ± 1 мм,
гдеП — внутренний диаметр линзы, мм; d — внутренний диаметр (мм)
части переходной царги, стыкуемой с линзой (см. рис. 104, а).
- 205
Процесс штамповки или отбортовки вручную с нагревом произво-
дится при начальной температуре 1000—1050° С и заканчивается при
температуре 700—750° С. Для наг-
Рис. 104. Изготовление линзовых ком-
пенсаторов:
а — полулинза из листового железа, б —
компенсатор из разрезанных вдоль труб и
листового железа; 1 — наружная половина
кольца трубы, 2 — кольцо из листового ме-
талла, 3 — внутренняя половина кольца
трубы, 4 — сварные швы, 5 — внутренняя
четверть кольца трубы
рева можно пользоваться газовыми
горелками.
Если полулинзы изготовляют
холодным способом, то их после
штамповки должны подвергнуть
термообработке: нормализовать
при температуре 900 °C.
На ремонтной площадке лин-
зовые компенсаторы могут быть
изготовлены из согнутых в кольцо
и разрезанных вдоль продольной
оси труб диаметром 70 мм с толщи-
ной стенки 3—5 мм и из листового
металла той же толщины (рис.
104, б). Однако такие компенсаторы
вследствие большого количества
сварных швов имеют повышенную
жесткость и могут быть установ-
лены на трубопроводах теплофи-
кационных сетей с давлением не
более 2 кГ/см? и температурой
воды не выше 120° С.
Готовые компенсаторы до уста-
новки на трубопровод подвергают-
ся гидравлическому испытанию
пробным давлением. Для этого
компенсатор устанавливают в сво-
бодном (не в сжатом) состоянии
между жесткими опорами. Ком-
пенсатор считается выдержавшим
гидроиспытание, если не будет
обнаружено течи и потения в ос-
новном металле и в сварных швах,
а также выпучивания линз.
П-образные компенсаторы (см.
рис. 30) собирают из трех гнутых
деталей: верхней (спинки ) и двух
отводов (лапок). При работе ком-
пенсатора наибольшее напряжение
в металле возникает в середине
спинки, поэтому спинку делают из
целой трубы: сварные швы на спин-
ке компенсатора не допускаются.
Расстояние от начала изгиба до начала сварного шва на отводе
компенсатора (лапке) в сторону трубопровода (размер а) должно
быть не менее двух диаметров трубы и не менее 150 мм. Сварной
206
стык между отводом и спинкой располагается на расстоянии не менее
250 мм от начала изгиба спинки (размер в). Следует отметить, что
размеры прямых участков в и а на вылете и спинке компенсатора зави-
сят не только от радиуса изгиба R, но и от требований, предъявляе-
мых к его компенсирующей способности, которые определяются
расчетом; эти размеры должны быть не менее четырех диаметров трубо-
провода и не менее 650 мм, а радиусы изгиба R принимаются от четы-
рех до шести диаметров трубы.
Обработка торцов труб под сварку производится способами, опи-
санными выше; и зависит от конструкции сварного стыка.
Отдельные детали компенсатора собирают на плазу. При наложе-
нии на плаз отклонения осевой линии компенсатора в любом месте не
должны превышать ±4 мм на 1 м. При больших отклонениях детали
компенсатора к сборке не допускаются.
Работы по изготовлению деталей являются наиболее ответственными
и сложными при ремонте трубопроводов; эти работы производит
бригада, состоящая из опытного бригадира-трубопроводчика 5—4-го
разряда и слесарей-трубопроводчиков 3—1-го разряда.
Контрольные вопросы
1. Какие показатели характеризуют качество труб?
2. Какими инструментами и как определяют разностенность и овальность
труб?
3. Какие требования предъявляют к сварному шву при внешнем осмотре?
4. Как проверяют качество обработки зеркала фланца?
5. Какие требования предъявляют к качеству зубчатых прокладок, резьбе
шпилек и гаек?
6, - Какие деформации металла происходят при гнутье труб?
7. Как определяют длину участка, подлежащего нагреву при изготовлении
отвода?
8. По каким признакам и показателям определяют степень нагрева трубы?
9. Зачем применяют дорн при гнутье холодным способом?
10. Какие виды сварки применяют при ремонте трубопроводов и в чем их суще-
ственная разница?
И. Как изготовляют сварные отводы, переходы, тройники?
12. Как изготовляют линзовые компенсаторы?
13. Каким требованиям должен отвечать готовый П-образный компенсатор?
Глава IX
РЕМОНТ ТРУБОПРОВОДОВ
§ 53. ЗАМЕНА УЧАСТКОВ ТРУБОПРОВОДА
Замену участков трубопровода выполняют в тех случаях, когда
техническое состояние труб и фасонных частей не обеспечивает надеж-
ности дальнейшей их эксплуатации (см. § 35).
Для производства работ по замене участков трубопровода, как
и для выполнения любых других работ по ремонту трубопроводов,
бригаде выдается письменный наряд. Без наряда, а также до выпол-
нения всех мероприятий по обеспечению безопасности работ, указан-
ных в наряде, к ремонтным работам приступать запрещается. Допуск
ремонтной бригады к работе производится дежурным персоналом
цеха, в котором расположен трубопровод, после отключения ремонти-
руемого участка от действующих магистралей и проверки отсутствия
в нем давления и рабочей среды.
' Как правило, на отключенном участке трубопровода должны быть
открыты все дренажные, спускные и продувочные вентили на прямой
спуск в атмосферу. Приводы отключающих задвижек, а также вентили
открытых дренажей, расположенных после отключающих задвижек,
«должны быть заперты цепью на замок и на них вывешены плакаты:
«Не включать — работают люди!». На месте работы необходимо вы-
весить плакаты: «Работать здесь».
I Ответвления трубопровода до ближайшего вентиля (или задвижки),
а также весь отключенный участок на ощупь должны быть холодными.
I При фланцевой арматуре ремонтируемый участок трубопровода
)отглушает^~^*л^1ГаЖ7“то31ЩЙна которых определяется расчетом.
•Установка заглушек на трубопроводах без расчета на прочность
не допускается. Заглушки устанавливают так, чтобы можно было
одновременно осмотреть арматуру и произвести необходимый ремонт
ее на отглушенном участке, т. е. между крайними фланцами участка,
выведенного в ремонт.
Прежде чем приступить к работам по ремонту бесфланцевого
трубопровода, следует убедиться в том, что при закрытой задвижке
со стороны участка трубопровода, находящегося под давлением и при
полностью открытой следующей задвижке на участке, подлежащем
ремонту, по открытому дренажному трубопроводу, расположенному
между этими двумя задвижками, не проходит пар или вода.
208
i
До начала работ по резке трубопровода или по разработке флан-
цевого соединения разделяемые участки трубопровода обвязывают
тросом или веревкой и крепят за надежные конструкции здания.
Следует учитывать, что при разъединении трубопровода может про-
изойти значительный сдвиг участков от осевой линии вследствие зна-
чительных напряжений, вызванных холодным натягом или перекосом
фланцев. Такой сдвиг участков (с учетом веса трубопровода) может
причинить тяжелые травмы рабочим, а также повредить расположен-
ное рядом оборудование. Поэтому крепить разделяемые концы необ-
ходимо так, чтобы предупредить возможное их смещение в сторону
работающих „или в сторону действующего оборудования. Нельзя
производить 'крепление за соседние, действующие трубопроводы, а
также за опоры и подвески,
на которых они расположены.
Участок, подлежащий за-
мене и расположенный на вы-
соте, крепят в двух местах за
грузоподъемные устройства.
Место установки и способы
крепления временных грузо-
подъемных устройств (талей,
блоков, полиспастов) указы-
вает мастер.
Разметку места реза на
трубопроводе делают с уче-
том удобства последующей
приварки и термообработки
сварного шва. Место реза
должно быть только' на пря-
мом" участке и отстоять от
конца изгиба трубы на вели-
чину диаметра трубопровода,
но не менее чем на 100 мм.
Оно не должно располагаться
“на опоре или на подвеске.
При разметке места реза и вырезке участка трубопровода учиты-
вается длина вставляемого участка или детали. Длина вставляемого
патрубка при сварке трубопровода или приварке фасонных частей
должна быть не меньше наружного диаметра трубопровода и не меньше
ДЖ.щш. В необходимых случаях к установленным фасонным частям
или арматуре приваривают один или два патрубка длиной не менее
200 мм каждый (рис. 105). Резка и сварка допускаются как по целому
месту трубы, так и по старому сварному шву.
Резку труб производят переносными приспособлениями с газо-
выми резаками или переносными труборезами с резцами (см. рис. 96).
Стыкуемые концы труб, фасонных частей и арматуры должны иметь
фаску, обработанную под сварку в соответствии с чертежами. При
отсутствии специальных указаний стыкуемые концы труб обрабаты-
вают так, как указано на рис. 79.
Рис. 105. Разметка линии резки трубопро-
вода при снятии арматуры:
а — длина новой арматуры La больше длины
заменяемой, б и в — длина новой арматуры и
Lfi меньше длины заменяемой, г — длина новой
арматуры L? равна длине заменяемой; 1 — новая
арматура, 2 — заменяемая арматура, <3 — трубо-
провод, 4 — новый сварной шов, 5 — сущест-
вующий сварной шов
8 Понгильский
209
Перед сваркой кромки и прилегающие к ним поверхности у стыкуе-
мых труб снаружи и внутри зачищают до металлического блеска на
ширину не менее 15—20 мм. Зачистку производят пневматической
машинкой с наждачным кругом или вручную Драчевым напильником
Рис. 106. Обработка первого сварного шва с
подкладным кольцом:
а — установка подкладного кольца в торец первой
трубы, б — первый сварной шов, в — установка вто-
рой трубы; 1 — торец первой трубы, 2 — подклад-
ное кольцо, <3 — торец второй трубы, 4 — обработка
первого сварного шва
и наждачной бумагой.
Если у стыкуемых де-
талей разностенность пре-
вышает допуски, приведен-
ные на стр. 195, делают
механическую обработку
концов труб снаружи и
внутри приспособлением
с резцами или пневмати-
ческой машинкой с абра-
зивным кругом. Зазор на
стыке должен быть одина-
ковым по всей окружности,
но не больше 2 мм при
стыковке без подкладных
колец и 4—6 мм с подклад-
ными кольцами.
Подкладные кольца зачищают до металлического блеска и уста-
навливают в один из концов стыкуемой трубы. Зазор между кольцом
и внутренней поверхностью трубы не должен превышать 0,5 мм на
одну сторону, т. е. наружный диаметр подкладногб кольца' Должен
быть меньше внутреннего диаметра трубы не более чем на 1 мм. При
разностенности трубы или
при ее овальности, не позво-
ляющей правильно устано-
вить кольцо, внутреннюю
часть трубы в месте установки
кольца обрабатывают при-
способлением с резцами или
абразивным кругом так, чтобы
зазор между кольцом и трубой
не превышал 0,5 мм.
Подкладное кольцо уста-
Рис. 107. Приспособление для центровки
труб с подкладным кольцом
навливают внутри трубы на
длину 5—7 мм и приваривают
с наружной стороны усилен-
ным швом (толщиной 3—5 мм)
к кромке трубы. Усиление шва в дальнейшем снимают и раз-
делывают абразивным кругом до образования ’ плавного перехода
между стыкуемой трубой и подкладным кольцом (рис. 106). Это обес-
печивает чистоту поверхности в корне шва и снимает напряжения, воз-
никающие между металлом трубы и подкладным кольцом, что особенно
важно для получения прочного и плотного сварного соединения.
После закрепления подкладного кольца на его выступающую
часть надвигают вторую стыкуемую трубу и с помощью центровочного
210
приспособления между торцами труб устанавливают зазор 4—6 мм.
При сборке вертикального трубопровода подкладное кольцо прива-
ривают сначала к верхней трубе, а затем натягивают на него нижнюю
трубу.
У
А-А Б-б
Условно поверну-
Рис. 108. Приспособление для центровки труб разных диаметров:
1 — стяжной болт, 2 — полухомут
Подкладное кольцо может быть установлено в одну трубу без
зазора, с плотной посадкой, а в другую — свободно, с зазором_до
0,5 мм. В этом случае кольцо предварительно не приваривают к трубе
и расстояние между кромками
стыкуемых труб устанавли-
вают 3—5 мм.
При сборке стыков под
сварку следует обращать осо-
бое внимание на соосность
стыкуемых труб. Чтобы обес-
печить расположение осей
стыкуемых труб на одной ли-
нии, применяют различные
приспособления. На рис. 107
изображено приспособление
для центровки труб, стыкуе-
мых на подкладных кольцах.
Рис. 109. Центровка труб с помощью при-
вариваемых уголков и стяжных болтов:
/ — уголок, 2 — стяжной болт
На рис. 108 показано приспо-
собление, которое можно применять для центровки труб разных диамет-
ров благодаря изменению длины болтов/.соединяющих два полухомута
2. На рис. 109 показана центровка труб с помощью привариваемых угол-
ков и стяжных болтов, а на рис. ПО — центровка труб с помощью
8*
211
привариваемых к их концам направляющих прутков; после прихватки
стыка сваркой уголки (или прутки) срезают. Такая центровка допу-
скается только для труб, изготовленных из углеродистых сталей.
Прямолинейность и смещение кромки стыкуемых труб перед свар-
кой проверяют стальной линейкой длиной 400 мм, которую прикла-
дывают в трех местах по окружности стыка (рис. 111). Максимально
допускаемый просвет а между концами линейки и трубой на расстоя-
Рис. ПО. Центровка труб с помощью привариваемых прутков:
1 — прутки, 2 — вторая труба, 3 — первая труба
нии 200 мм от каждого стыкуемого торца не должен превышать 1 мм
для труб диаметром до 100 мм и 2 мм для труб диаметром более 100 мм.
Общепризнанным передовым методом производства работ по замене
больших участков трубопроводов, является метод блочной сборки,
который все шире внедряется в ремонтную практику. При этом методе
все основные подготовительные работы выполняются внизу, на сво-
бодной площадке, достаточной для размещения блоков. Размеры
Рис. 111. Проверка прямолинейности двух стыкуемых
труб:
1 — первая труба, 2 — стальная линейка, 3 — вторая труба;
а — просвет между концом линейки и поверхностью трубы
блока в значительной степени зависят от размеров свободной площадки
конфигурации трубопровода и наличия необходимых грузоподъемных
устройств. Как правило, в блоки, собираемые на площадке, входят
прямые участки труб с включенными в них фасонными частями и
арматурой. На месте установки производится лишь соединение пря-
мого участка трубы с прямым участком трубы соседнего блока. Блоч-
ный метод значительно сокращает общее время, потребное для замены
212
участков трубопровода благодаря совмещению различных операций,
большинство из которых выполняется в удобных и безопасных усло-
виях на заготовительной площадке.
§ 54. РЕМОНТ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБ И ФАСОННЫХ ЧАСТЕЙ
Ремонт сварных соединений труб и фасонных частей заключается
в устранении обнаруженных свищей и пропусков через сварные швы.
Устранение свищей и пропусков через сварные соединения, как и все
работы по ремонту трубопроводов, производится только на выклю-
ченных участках.
..Основными причинами появления, свищей,,. и„»,лропусков через
сварные соединения являются: некачественная сварка труб и деталей
трубопровода (непровар, подрезы основного металла, прожоги, пори-
стость сварного шва); смещение кромок при стыковке труб; непра-
вильная установка фасонных частей (перекосы торцов, эксцентричная
расточка); неверный подбор электродов или самовольная замена элек-
тродов одной марки на электроды другой марки; неправильный выбор!
вида и режима термообработки сварного шва. '
Соблюдение строгой производственной дисциплины при сборке
и сварке деталей трубопровода, а также пооперационный контроль
качества работ во время их исполнения и тщательная проверка ка-
чества труб и других деталей трубопроводов перед их установкой
полностью предотвращают возникновение указанных выше дефектов
в процессе эксплуатации трубопроводов.
При обнаружении свищей и пропусков через сварные соединения
производится местная разделка сварного шва до чистого металла,
подготовка кромок и последующая заварка. Свищи, трещины, разъеда-
ния и пропуски в сварных швах запрещается подваривать или под-
чеканивать. Разделку производят только режущим инструментом
(абразивным кругом, зубилом, напильником).
Если устранить дефект невозможно, то сварное соединение разре-
зают посередине. Старый наплавленный металл и подкладное кольцо!
удаляют режущим инструментом; обрабатывают торцы на фаску под|
сварку и стыкуют их по технологии, приведенной в § 53. В том случае,|
когда после обработки зазор между трубами (или между трубой и}
патрубком арматуры) получается больше допустимого, из трубь|
вырезают патрубок длиной не менее ее наружного диаметра и
менее 200 мм, на место которого вставляют новый участок; вставка
должна быть изготовлена из стали той же марки, что и ремонтируемый
трубопровод.
§ 55. РЕМОНТ КОВАНЫХ И ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ ТРУБОПРОВОДА
И КОРПУСОВ АРМАТУРЫ
Ремонт кованых и литых деталей трубопровода и корпусов арма-
туры заключается в устранении свищей или трещин, обнаруженных
при эксплуатации, а также в ликвидации местных коррозийных
разъеданий, выявленных при осмотре.
213
' Особую опасность, кроме явно выраженных повреждений, пред-
ставляют скрытые дефекты, не поддающиеся внешнему определению:
микротрещины, местные изменения структуры металла, раковины и
другие повреждения, которые обычно обнаруживают не при первичном
опробовании после установки деталей, а значительно позднее, в про-
цессе эксплуатации.
Наиболее простым и доступным способом определения сквозных
трещин является гидравлическое испытание. Однако этим способом
волосяные трещины и другие микродефекты определить не всегда
удается.
Основные методы и способы проверки качества металла изложены
в § 2. В практических условиях для проверки литых и кованых деталей
ШЮ1Да„.применяю.т,-.керорин. При небольшом давлении или даже без.
давления, но при длительном воздействии керосин глубоко проникает
в мельчайшие трещины и при этом не дает ржавчины, способной закрыть
волосяные трещины, как это бывает при опрессовке водой. При испы-
тании керосином наружную поверхность детали покрывают мелом"'
разведенным, в воде, и просушивают. Если имеются мелкие поры и
трещины, следы керосина, находящегося внутри фасонной детали,,
явно проступают на забеленной наружной поверхности в виде корич-
невых пятен или полосок.
Определить наличие дефектов, скрытых«дауд^ж^шенки деталей,
можно'только способами, изложенными в § 2: ультразвуковой дефек-
тоскопией, рентгеновыми лучами, а также посредством, ’приборов
с радиоактивными элементами.
' Выявленные дефектные места разделывают на всю глубину до
«здорового» металла. Форма и размеры разделки должны обеспечивать
Доступ электрода к каждой точке завариваемой поверхности, стенки
выборки должны быть пологими, не иметь острых углов и углублений.
Угол раскрытия разделки должен быть- не менее 80°. Вырубку произ-
водят только режущим инструментом. Выплавка поврежденных мест
пламенем автогенной горелки не допускается, так как имеющиеся
трещины вызывают неравномерное распределение возникающих в ме-
талле напряжений от нагрева, что способствует образованию большого
количества новых волосяных трещин, расходящихся в стороны от
выявленного дефекта.
/ В 5—10 мм от концов трещины для предупреждения дальнейшего
[ее распространения за£бйДддваЮ1..Х1твер.стия на глубину, превышаю-
I щую глубину разделки. Вырубка трещины производится до тех пор,
пока стружка не перестанет раздваиваться. Кромки детали, приле-
гающие к местам вырубки, зачищают напильником и металлической
щеткой, после чего место 'вырубки протравливают 10-процентным
раствором азотной кислоты. Трещины, неполностью выведенные,
ясно видны на,травленой поверхности в виде черных полосок.
После окончательной разделки дефектных мест литые детали из
сталей 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ и 20Х1М1ФЛ перед сваркой подогре-
вают до, температуры 270—300° С. Эту температуру поддерживают и
(при заварке дефектов, которую выполняют электродуговой сваркой.
«По окончании заварки деталь сразу же подвергают термообработке
214
по режиму высокого отпуска с выдержкой не менее 5 часов и охлажде- ?
нием вместе с печью до 300° , а затем на воздухе. Заварку дефектов
на литых деталях, изготовленных из сталей 15Л, 20Л, 25 и других
малоуглеродистых, можно производить без предварительного подо-
грева, а с объемом менее 100 слг также и без термообработки. V
Заварка дефектов на литых деталях, изготовленных из стали
с аустенитной структурой, выполняется по специальной технологии,
разрабатываемой для каждого дефекта отдельно в зависимости от
объема сварки и свойств легирующих элементов в стали.
§ 56. РАЗБОРКА И СБОРКА ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
И ЗАМЕНА ПРОКЛАДОК
Фланцевые
и слабых мест
соединения являются одним из наиболее уязвимых
трубопровода. Расстройство фланцевого соединения
вызывает необходимость отключения трубопровода, что может слу-
жить причиной останова основного оборудования. Во всех случаях,
когда имеется-возможность, следует заменять фланцевые соединения
сварными. Если фланцевое соединение является неизбежным звеном
в*** конструкции трубопровода (например при наличии фланцевой
арматуры), то к ремонту фланцевого соеди-
нения необходимо относиться с особой тща-
тельностью.
Пропуски среды через неплотности флан-
цевых соединений в процессе эксплуатации
трубопроводов происходят по следующим
щризднащ слабой затяжки фланцев; релакса-
’ ции металла шпилек или их обрыва в случае
; перетяжки; повреждения резьбы шпилек и
гаек при затяжке фланцев, перекосов между
1 зеркалами фланцев; некачественной очистки
| зеркал фланцев перед установкой новой про-
) кладки; неправильной установки прокладки
между зеркалами фланцев; применения нека-
чественного прокладочного материала или
Рис. 112. Схема последо-
вательности отвертывания
и завертывания гаек у
фланцев
металла для шпилек, не соответствующего
параметрам среды; наличия дефектов на уплотнительных поверх-
ностях (зеркалах) фланцев.
За несколько часов до разборки фланцевого соединения его очи-
щают от пыли и грязи и смачивают керосином резьбу шпилек.
Отвертывание гаек производят в два приема: сначала отвертывают
все гайки на х/8 полного их оборота крестообразно по схеме, показан-
ной на рис. 112, а затем — в любом порядке. Последняя пара шпилек
вынимается после раскрепления участка трубопровода и принятия
мер, предупреждающих смещение его конца от осевой линии. Вынутые
' шпильки, а также шпильки, крепящие крышку к корпусу арматуры,
i проверяют на отсутствие дефектов и величину остаточной деформации
/ удлинения (релаксации). Качество шпилек должно отвечать требова-
ниям, изложенным в § 44, а величина остаточной деформации шпилек
215
фланцевых соединений и арматуры паропроводов, работающих с тем-
пературой выше 425° С, должна быть не более 1 % первоначальной
длины. Шпильки, имеющие повреждения резьбы, трещины и другие
дефекты, а также шпильки с более высокой остаточной деформацией
удлинения заменяют новыми.
При замене следует устанав-
ливать шпильки одной и той
же марки и одного конструк-
тивного выполнения.
Для раздвижки фланцев
применяют винтовые приспо-
собления с клином (рис. 113).
Зеркала фланцев очищают от
старых прокладок, графита и
следов коррозии до металли-
ческого блеска. Очистку про-
изводят шабером,
поверхности зеркал
ют на отсутствие
штрихов от шабера.
После разборки
обязательно меняют
ладки.
если состояние ее вполне удов-
Рис. 113. Приспособление для раздвижки
фланцевых соединений:
1 — фланцы трубопровода, 2 — клин, 3 — крюк,
4 — траверса, 5 — винт
Чистоту
проверя-
рисок и
фланцев
прок-
Старую прокладку
Рис. 114. Непараллельиость
фланцев; величина непарал-
лельное™ равна а—б
ставить нельзя даже в том случае,
летворительное. Как исключение допускается установка прежней
. металлической прокладки, если она доброкачественна; по обеим сто-
ронам ее устанавливают паронитовые прокладки толщиной 0,3—0,5 мм,
которые компенсируют наличие смятых
вершин гребней.
Мягкие прокладки (из паронита, кар-
тона, асбеста) натирают с обеих сторон
сухимграфитом. Смазывать прокладки ка-
кими-либо мастиками или графитом, раз-
веденным в масле, нельзя, так как масти-
ка или масло пригорает к зеркалам флан-
цев и портит их поверхность. Качество
прокладок и их размеры должны соответ-
ствовать требованиям, приведенным в§44.
Плотность фланцевого соединения в
значительной степени зависит не толькоот
чистоты поверхности зеркал фланцев, ка-
чества и размеров прокладки, но и от тща-
тельной и умелой сборки и затяжки гаек.
Перед сборкой фланцевых соединений
следует убедиться в том, что выступ одного фланца свободно входит
во впадину пасуемого с ним фланца, а прокладка не имеет смещений
в ту или иную сторону.
фланцы должны сближаться параллельно своим уплотнительным
поверхностям. Непараллельиость двух фланцев (рис. 114, величина ;
с выступом и впадиной
216
а — б) не должна превышать размеров, указанных в табл. 38. Перекос
проверяют щупом при затягивании гаек.
Таблица 38
Допуск на непараллельиость фланцев
Диаметр прохода, мм Допуск на непараллельиость фланцев (ялг) при рабочем давлении, кГ/см2
до 16 16—60 свыше 60
До 108 . • 0,2 0,1 0,05
Свыше 108 0,3 0,1 0,05
Не допускается выправление перекоса фланцев при их сборке
путем натяга болтов или шпилек. Такой натяг вызовет одностороннее
сжатие прокладки и недопустимую вытяжку болтов или шпилек,
в результате соединение будет неплотным. Перетянутые болты или
шпильки при эксплуатации могут разорваться. ,
Перекос фланцев трубопроводов, изготовленных из углеродистых '
сталей, может быть устранен подгибкой труб на месте установки1
с подогревом прямого участка трубы на длине, равной 5-кратному :
диаметру трубопровода, и на полосе шириной около 3/4 диаметра с той;
стороны, на которой надо уменьшить величину непараллельное™j
между зеркалами фланцев. Нагрев производится газовыми горелками
до температуры 750—900° С (светло-вишневый, светло-красный цвет).
При этой температуре фланцы стягивают друг с другом до соприкосно-
вения без прокладки, а нагретый участок выдерживают при наиболь-
шей температуре в течение 10—15 мин, затем закрывают асбестом для
медленного охлаждения.
Непараллельиость фланцев трубопроводов, изготовленных из леги-
рованных сталей, устраняют отрезая трубу с неправильным'фланцем
"и .приваривая новый конец с предварительно приваренным фланцем,
у которого зеркало строго перпендикулярно оси трубы. Длина обрезае-
мого конца и нового патрубка с фланцем должна быть не менее 200 мм.
Перед навертыванием гайки резьбу шпилек смазывают составом, -
приведенным в § 16, или - натирают сухим серебристым графитом;
гайки на шпильках завертывают в любой последовательности до
соприкосновения их торцов с поверхностью фланца. При фланцевых,
соединениях с паронитовыми прокладками гайки затягивают по методу
крестообразного обхода (см. рис, 112), а с металлическими проклад-
ками — по методу кругового.обхода. Затяжка производится гаечным
ключом с точно подогнанным по гайке зевом и с рукояткой нормальной
длины. После затяжки гаек ключом нормальной длины разрешается
применение ключей с удлиненной рукояткой или рычагом. Во избе-
жание излишнего перенапряжения металла шпильки в холодном
состоянии допускают следующие усилия при затяжке фланцевого
соединения:
для шпилек диаметром до 15 мм — один рабочий с рычагом до 0,5 м I
» > > > 25 > —два рабочих с рычагом до 1 м I
> > » > 48 > —три рабочих е рычагом до 1,5 .и I
217
Рис. 115. Замер удлинения шпилек
при их затяжке гайками:
1 — микрометр (микрометрическая
скоба), 2 — шпилька, <3 — гайка, 4 —
фланец
Затяжку выполняют равномерно при трех- или четырехкратном
круговом обходе всех гаек, зазор между фланцами систематически
проверяют щупом.
Равномерность затяжки и величину холодного натяга шпилек
фланцевого соединения и крышек арматуры на трубопроводах высо-
кого давления контролируют, изме-
ряя удлинение шпильки при затяжке
фланцевого соединения. Для этого
каждую шпильку до затяжки нуме-
руют и измеряют микрометром ее
длину с точностью до 0,01 мм
(рис. 115). Во время затяжки гаек
несколько раз измеряют микромет-
ром удлинение шпилек. Допускае-
мый размер холодного натяга шпи-
лек дается мастером; этот размер
находится в пределах 0,03—0,12
на каждые 100 мм длины-шпильки.
Во избежание обрыва шпилек во
время эксплуатации их упругое
удлинение при затяжке не должно
быть более 1,2%.
При прогреве трубопровода перед пуском в эксплуатацию с избы-
точным давлением в нем не выше 4—5 кГ/см? производится окончатель-
ная обтяжка, гаек всех фланцевых соединений и крышек арматуры,
кроме фланцевых, .соединений, выполненных на металлической про-
^кладае^.
§ 57. РЕМОНТ ФЛАНЦЕВ
Ремонт фланцев трубопроводов и арматуры заключается в устра-
нении дефектов на уплотнительных поверхностях (зеркалах), ликви-
дации овальности отверстий для шпилек и замене сломанных или де-
фектных шпилек новыми.
Единичные глубокие дефекты, образовавшиеся на зеркале фланца
в результате'его’разрушения струей пара или воды при повреждении
прокладки (эрозионные канавки), а также, различные забоины и рако-
вины устраняют электронаплавкой с предкаритедьной. разделкой
дефектного места абразивным кругом или вручную зубилом. Наплав-
ленные места зачищают заподлицо с поверхностью зеркала, а затем
„Шлифуют.абразивным диском с приводом от пневмо- или электрома-
шинки. “
Для восстановления зеркала фланцев, имеющих большое коли-
чество дефектов глубиной 0,5—2,0 мм, применяется приспособление
с резцами по типу, изображенному на рис. 116. Это приспособление
крепится на фланце трубопровода тремя крюками. Параллельность
установки приспособления зеркалу фланца проверяется резцом 9,
который при поворачивании шпинделя 2 на 360° должен касаться
зеркала, не отрываясь от его поверхности. Глубина резания за один
218
Вид A
рукоятка, 2 — шпиндель, 3 — шток с упором для поворачивания звездочки на один шаг яри полном обороте шпинделя,
планка, 5 — звездочка, 6 — винт для радиального перемещения ползуна, 7 — крюк (лапка) для кропления к фланцу, 8 —
распорка, 9 — резец, 10 — ползун, 11 — корпус с тремя лапками
проход резца ..не.. дол жна..превышать 0,05—0,06 %м. Резец, закреплен-
ный в ползуне 10, радиально перемещается по обрабатываемой поверх-
ности фланца от винта 6, который поворачивается звездочкой 5,
передвигающейся натодин зуб вследствие упора в шток 3.
Доводку поверхности зеркала фланца до необходимой чистоты и
! устрашение дефектов глубиной 0,05—0,5 мм производят шлифовкой
• или притиркой с применением абразивного диска или специальных
I чугунных притиров. Чугунные притиры изготовляют из серого мелко-
зернистого чугуна с обработкой поверхности по форме зеркала фланца
(аналогично форме шаблонов для проверки фланцев, показанных на
рис. 81, в и г). Приспособление для шлифовки и притирки фланцев
приведено на рис. 117.
Рис. 117. Приспособление для шлифовки и притирки зеркал фланцев:
1 — шпиндель, 2 — гайка, 3 — планка, 4 н 7 — шайбы, 5 — пружина, 6 — шпиль-
ка, 8 — притир (шлифовальный камень иля чугунный диск), 9 — шарикоподшип-
ник, 10 — ручка
Притирку делают с применением притирочных микропорошков и
пасты ГОИ. Притирочные порошки выбирают в зависимости от мате-
риала фланцев в соответствии с табл. 10 и 12, В процессе притирки
притирочный материал меняют последовательно от более грубых
марок до более тонких.
Притирочный порошок посыпают тонким слоем на предварительно
смоченное керосином зеркало фланца или на поверхность притира.
Можно применять притирочный материал, разведенный в чистом ма-
шинном масле; его наносят на поверхность также тонким слоем.
На притираемую поверхность накладывают притир, который вращают
вправо и влево на 1/,( окружности 6—8 раз, затем поворачивают на
120° и снова вращают на г/4 окружности 6—8 раз. После этого притир
снимают, притираемую поверхность и притир промывают бензином,
накладывают свежий притирочный материал и операции повторяют.
Притирка может считаться законченной после того, как на поверх-
ности зеркала появится кольцо матово-серого оттенка. Чем шире
это кольцо, тем лучше качество притирки. Чистота поверхности
зеркала фланца должна соответствовать техническим условиям, изло-
женным в § 44.
1
220
Овальность отверстий под шпильки устраняется при помощи
цилиндрической развертки с электрическим приводом.
В тех случаях, когда не представляется возможным произвести
ремонт фланцев трубопровода на месте установки, их заменяют но-
выми.
При замене плоских фланцев старые сварные швы удаляют (сду-
вают) газовым резаком. Чтобы предупредить повреждения основного
металла трубы, эту операцию производят в направлении металла
фланца. После удаления старого фланца поверхность трубы зачищают
до металлического блеска и тщательно проверяют на отсутствие
подрезов основного металла.
Новый фланец устанавливают с соблюдением строгой перпендику-
лярности его зеркала торцу трубы и параллельности зеркалу соединя-
емого с ним фланца. Зазор между внутренним диаметром отверстия
фланца и наружным диаметром трубы должен быть 0,5 мм для труб
с наружным диаметром до 108 мм, 1 мм для труб с наружным диаметром
до 600 мм й 2 мм для труб с наружным диаметром более 600 мм. При
насадке фланца на трубу расстояние от зеркала до торца трубы следует
выдерживать не менее толщины стенки трубы плюс 1 мм.
Замена воротниковых фланцев производится при помощи газовой
резки по старому сварному шву или по трубе с последующей установкой
вставки (патрубка). После резки торец трубы зачищают и разделы-
вают под сварку с воротником фланца. У вновь устанавливаемого
фланца внутренний диаметр должен быть равен внутреннему диаметру
трубы, к которой он приваривается встык. В случае расхождения
внутренних диаметров фланца и трубы более чем на 2 мм необходимо
произвести расточку отверстия фланца до диаметра, равного внутрен-
нему диаметру трубы. Разница между толщиной стенки трубы и тол-
щиной стенки воротника должна, быть не более ]/10 толщины стенки
трубы и не более 3 мм. При большем расхождении производится
обработка воротника согласно рис. 79, д. Не допускается уменьшение
толщины стенки трубы до толщины стенки воротника фланца. Если
толщина стенки воротника меньше толщины стенки трубы, такой
фланец должен быть забракован.
При ремонте фланцев корпусов арматуры, а также литых и кова-
ных фланцевых деталей трубопровода часто бывает необходимо заме-
нить сломанные шпильки, ввернутые одним концом наглухо во фла-
нец. Если место обрыва сломанной шпильки находится ниже пло-
скости фланца, то в теле шпильки сверлят отверстие с диаметром,
равным половине диаметра шпильки; в отверстии нарезают резьбу,
обратную резьбе шпильки, ввертывают болт и ключом вывертывают
сломанную шпильку. Можно в просверленное отверстие в шпильке
забить трех- или четырехгранный стержень и, вращая его ключом,
вывернуть оставшийся конец шпильки. Если этот конец выступает
над плоскостью фланца, к нему приваривают гайку и ключом вывер-
тывают. После удаления сломанного конца шпильки резьбу в теле
фланца прогоняют метчиком.
Новая шпилька ставится в тело фланца с плотной посадкой и
строго перпендикулярно его поверхности. Для ввертывания шпильки
221
во фланец на ее свободный конец навертывают контргайку, а затем
гайку и, вращая гайку ключом, устанавливают шпильку; шпильку
можно также установить с помощью глухой гайки с воротком, которую
навертывают на свободный конец шпильки.
§ 58. РЕМОНТ ОПОР И ПОДВЕСОК
- Ремонт опор, подвесок и пружин заключается в проверке состоя-
ния их деталей и надежности крепления к элементам здания или
оборудования.
На подвижной опоре трубопровод должен плотно лежать в подушке,
а хомут плотно охватывать поверхность трубы. Ролики (или шарики)
подвижных опор должны свободно, без заедания, вращаться в своих
гнездах, шейки роликов — лежать на всей опорной поверхности
гнезда, а пята шариковой опоры — находиться на всех шариках.
Верхние и нижние стаканы пружинных опор должны быть строго
перпендикулярны направлению усилия от тепловых перемещений
трубопровода и иметь со всех сторон одинаковую величину зазора
^между пружиной.
Если при осмотре будет обнаружено сползание опор трубопровода
с опорных поверхностей, сползание трубопровода с опор, прогиб или
провисание трубопровода, а также прогиб или скручивание конструк-
ций, на которых укреплены опоры и подвески, то надлежит немедленно
доложить об этом мастеру и принять соответствующие меры для
восстановления проектного положения опор и подвесок.
Отсутствие сползания и смещения опор трубопровода выявляют
по реперам или индикаторам, установленным на основных конструк-
циях здания или на неподвижных частях оборудования. Фактическую
величину зазора между репером и опорой определяют замером (линей-
кой, штангенциркулем) или по показаниям на табличке индикатора,
после чего ее сличают с предыдущими записями в ремонтном фор-
муляре.
При холодном трубопроводе на участках без теплового удлинения
Тяги пОдвесок должны быть перпендикулярны оси трубопровода; на
участках с тепловым удлинением тяги подвесок устанавливают с на-
клоном в сторону, обратную удлинению. Длина наклона подвески,
измеренная по оси трубопровода, должна быть равна половине его
теплового удлинения. " '
Во время ремонта опоры и подвески очищают от пыли и грязи,
подвижные детали промывают в керосине и при необходимости сма-
зывают густой смазкой (солидолом или консталином): ослабленные
гайки подтягивают, а болты, шпильки и гайки с поврежденной резьбой
заменяют новыми. Если при осмотре будет обнаружено повреждение
обоймы шариковой опоры, а также повреждение роликов или шариков
подвижных опор, то обоймы заменяют новыми.
При замене пружин необходимо предварительно определить мак-
симально допустимую нагрузку на пружину и максимальный прогиб
ее под нагрузкой. Максимально допустимая нагрузка на пружину
является показателем ее прочности, а максимальный прогиб харак-
222
теризует способность пружины компенсировать нагрузку за счет
упругой деформации, которая задана ей при изготовлении.
Максимально допустимая нагрузка на пружину зависит не от числа
витков пружины, а только от ее диаметра и диаметра прутка (про-
волоки). Величина нагрузки определяется по формуле
Р = 0,393 ™ 7?кр ,
где Р — максимальная нагрузка, кГ; d — диаметр проволоки пру-
жины, сл; D — средний диаметр витка пружины, см\ 7ДР — макси-
мально допустимое напряжение на кручение, равное 7000 кПсм2.
Размер сжатия (или растяжения) пружины не находится в прямой
зависимости от величины нагрузки на нее. При переходе из свободного
состояния пружина вначале сжимается пропорционально нагрузке,
а в конце сжатия эта пропорциональность нарушается.
Для определения величины прогиба (сжатия) в зависимости от
нагрузки пружину перед установкой проверяют путем тарировки.
Пружину устанавливают в свободном, состоянии и замеряют ее
высоту. Затем пружину последовательно нагружают грузами различ-
ного веса и каждый раз замеряют ее высоту. Таким образом определяют
работу пружины при различных нагрузках.
Нагрузка .пружины при установке ее на холодный трубопровод
не должна превышать 50% максимально дой^СТИмой. Величина сжатия
пружины при нагрузке в 50% от допустимой служит показателем
пригодности пружины для установки на холодный трубопровод.
Сжатие пружины при эксплуатации не должно быть больше 0,9
максимального, которое вызывает максимально допустимая (Тагрузка.
'Этот размер”'пр0веряют ежегодно при ревизии трубопроводов и сли-
чают с предыдущими записями в формуляре. >
§ 59. ХОЛОДНЫЙ НАТЯГ УЧАСТКОВ ТРУБОПРОВОДА
При замене отдельных участков трубопровода производится растяж-
ка компенсаторов и гнутых отводов для компенсации удлинений тру-
бопровода в процессе эксплуатации. Операция растяжки называется
холодным натягом трубопровода.
Для определения величины растяжки компенсатора (или гнутого
отвода) тепловое удлинение участка трубопровода находят по формуле,
приведенной на стр. 96—97.
.Холодная растяжка компенсатора обычно производится на вели-
чицу от 50 до 100% теплового удлинения трубопровода. Она может
'быть выполнена предварительно, до установки компенсатора на место,
или непосредственно на трубопроводе. Для предварительной растяжки
применяют винтовое приспособление, приведенное на рис. 118. Пред-
варительно растянутый компенсатор вместе с приспособлением уста-
навливают на прямые участки трубопровода и стыкуют с ним сваркой
или на фланцах; после окончания всех работ по ремонту трубопровода
перед его прогревом и продувкой приспособление для растяжки сни-
мают.
223
Растяжка компенсатора непосредственно на месте его установки
производится на одном из разъемов
Рис. 118. Винтовое приспособление для
растяжки компенсатора:
1 — распорка, 2 — натяжная гайка, 3 —
винт,' 4 — хомут, 5 — прямой участок отво-
да, L — размер пролета с учетом растяжки
(кроме одного соединения, где будет
трубопровода между двумя флан-
цевыми соединениями или между
двумя торцами труб, подготов-
ленных под сварку. В процессе
сборки трубопровода на участ-
ке, где будет выполняться
холодный натяг, оставляют
зазор, равный величине рас-
тяжки компенсатора. В этот
зазор вставляют временное
кольцо из трубы того же диа-
метра. Кольцо при сборке трубо-
провода зажимают с помощью
хомутов и шпилек (рис. 119).
Чтобы предупредить соскаль-
зывание хомутов, по окруж-
ности трубы делают круговые
наплавки или приваривают спе-
циальные накладки, так назы-
ваемые петушки. Если холод-
ный натяг намечен на фланцевом
соединении, то временное кольцо
располагают между двумя флан-
цами и зажимают удлиненными
шпильками.
После установки компенса-
тора в проектное положение и
сварки или сборки всех стыков
производиться холодный натяг)
кольцо удаляют и шпильки начинают стягивать последовательно с
Рис. 119. Стяжное приспособление для холодного натяга трубопровода:
/ — стяжные шпильки, 2 — хомут, 3 — круговые наплавки на-трубопроводе,
4 — трубопровод, 5 — вставное кольцо
обеих сторон хомутов. Стягивание производят до требуемого для сва-
рки стыка (или для установки прокладки) зазора, затем выполняют
224
Рис. 120. Расположение стыка для холод-
ного натяга трубопровода:
а — правильно, б — неправильно; / — компеяса*
тор, 2 — сварные стыки, 3 — зазор на стыке для
холодной растяжки трубопровода
фланцевым соединением или
сварку и термообработку стыка таким же способом, как и на ос-
тальных участках трубопровода.
Не следует растягивать компенсатор у сварного стыка, примыкаю-
щего к нему (рис. 120); указанный стык должен быть сварен (фланце-
вое соединение закреплено шпильками) до растяжки компенсатора.
Нельзя растягивать отвод
(или компенсатор) в стыке,
сопряженном со стыком арма-
туры.
Для создания холодного
натяга трубопровода с линзо-
выми компенсаторами размер
места установки компенсатора
также определяют с учетом
величины холодного натяга.
Этот размер равен длине ком-
пенсатора в свободном со-
стоянии плюс половина его
полной компенсирующей спо-
собности. Линзовый компен-
сатор ставят в проектное по-
ложение и крепят с одной
стороны фланцевым соедине-
нием или сваркой. Свободный
конец компенсатора хомутами
или струбцинами натягивают
на зазор и крепят также
Линзовые компенсаторы на горизонтальных паропроводах уста-
навливают дренажными штуцерами вниз, а на водяных линиях —•
вверх. Подводка к каждому дренажному штуцеру выполняется гнутым
отводом, чтобы обеспечить перемещение штуцера вместе с компенса-
тором на расстояние не менее 10 мм на каждую линзу.
Величина холодного натяга заносится в паспорт трубопровода
или в ремонтный формуляр, в котором также приводятся сведения
о сварке и термообработке сварных стыков, выполненных в период
ремонта трубопровода. . >
§ 60. ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА РАБОТ
ПО РЕМОНТУ ТРУБОПРОВОДОВ
После устранения всех дефектов на трубопроводе окончательно
проверяют соответствие использованных материалов и качество выпол-
ненных работ.
Все замененные детали (трубы, фасонные части, корпуса арматуры,
крепеж и др.), если они должны быть изготовлены по проекту из
легированной стали, проверяют поштучно после установки их на место
переносным стилоскопом на наличие легирующих элементов в соот-
ветствии с маркой стали, указанной в проекте.
Стилоскопированию также подлежит металл всех вновь выполнен-
ных сварных соединений труб главных паропроводов, трубопроводов
225
диаметром от 150 мм и выше и 20% вспомогательных трубопроводов
диаметром менее 150 мм, если по проекту сварка должна быть выпол-
сварной стык
• задвижка
Ь
тройник
Условные
обозначения:
расходомерная
шайба
Рис. 121, Схема трубопровода
йена с применением легированных присадочных материалов.
Анализ металла делается согласно схеме паропровода, руковод-
ствуясь нумерацией сварных стыков (рис. 121), и оформляется про-
токолом, в котором указывается место анализа, например участок
трубы между стыками 32—33 обозначается «труба 32—33», задвижка
между стыками 28—29 — «задвижка 28—29», а металл сварных швов —
непосредственно номером стыка. Де-
тали и сварные швы, металл которых
не соответствует проектным маркам,
подлежат замене.
Прямолинейность и уклон трубо-
провода, “отсутствие “изгибов и пере-
ломов проверяют в горизонтальной
и. вертикальной плоскостях. В гори-1
зонтальной плоскости проверку де-\
лают по натянутой струне, а в вер-
тикальной — по гидроуровню. Не- /
прямолинейность трубопровода в гори- [
зонтальной плоскости ликвидируют?
передвижением направляющих и не-
подвижных опор. Обратный уклон,
выпучивания и провисания (мешки)
и непрямолинейность в вертикальной
плоскости устраняют установкой под
опоры подкладок соответствующей
толщины или изменением длины под-
весок.
Переломы в сварных стыках выше '
нормы, а также некачественная свар- i
ка являются браком, допущенным при |
сборке трубопровода, так как для их (
устранения требуется переварка не только данного сварного стыка, но
и стыка на участке холодного натяга трубопровода. Поэтому с осо-
бой тщательностью необходимо выполнять работу по подготовке к
сборке и сборку отдельных элементов трубопровода, не допуская
каких-либо отклонений от норм и’технических условий, приведен-
ных выше.
При проверке качества работ основное внимание обращают на
сварные стыки. Как и у готовых изделий, качество сварных стыков,
выполненных во время ремонта (на трассе), при внешнем осмотре
(должно отвечать требованиям, изложенным в § 44.
Кроме внешнего осмотра, правилами Госгортехнадзора предусмат-
риваются механические испытания образцов, вырезанных из конт-
рольных стыков, или сварных соединений трубопровода, и металло-
графические исследования сварного шва. В отдельных случаях для
проверки качества сварного шва ответственных трубопроводов, рабо-
f тающих с температурой среды выше 450° С, проводятся дополнитель-
226
ные испытания металла шва и сварного соединения (химический
анализ, замеры твердости металла шва и др.). Участие слесаря в этих
работах заключается в том, что он совместно со сварщиком, по ука-
занию мастера, изготовляет образцы или подготовляет трубопровод
для металлографических исследований и спектрального анализа
металла.
Механические испытания делают на растяжение (до разрыва),
изгиб или сплющивание и ударную вязкость. Дспьутания_ на_ растя-
.жениеиударную вязкость и металлографические исследования свар-
ных соединений трубопроводов перлитного класса не являются обя-
зательными, если все стыки проверяются ультразвуком или просве-
чиванием. Также не обязательна проверка на ударную вязкость
сварных стыков трубопроводов 2,3 и 4-й категорий и стыков на тру-
бопроводах с толщиной стенки труб менее 12 мм.
При контроле сварных стыков не разрушающими физическими
методами (ультразвуком, просвечиванием, с помощью оттисков и др.)
делают только проверку механических свойств и металлографические
исследования на контрольных образцах. Контрольные образцы
изготовляют из отрезков труб, сваренных в тех же условиях и имею-
щих то же положение сварного шва, что и при сварке на месте работ
по ремонту трубопроводов. Отрезки труб, электроды и присадочная
проволока должны быть тех же марок и диаметров и иметь термообра-
ботку по режиму, который установлен для сварки производственных
стыков.
. Количество контрольных образцов для однотипных стыков при
100%-ном контроле физическими методами для трубопроводов из
сталей перлитного класса должно быть не менее одного независимо
от числа сварщиков, а при неполном контроле физическими мето-
дами — не менее одного для каждого сварщика, выполняющего сварку
в производственных условиях. Для трубопроводов, выполненных из
высоколегированных сталей (аустенитного или мартенсито-феррит-
ного классов), это количество должно быть не менее 1% при 100%-ном
контроле физическими методами и не менее 2% при неполном контроле
от общего количества однотипных стыков, выполняемых каждым
сварщиком.
Как правило, количество стыков, свариваемых на контрольных
образцах, значительно превышает требования Госгортехнадзора, так
как на этих образцах тренируются сварщики перед выполнением
ответственных сварных соединений.
От каждого контрольного стыка трубопроводов из углеродистых
и низколегированных сталей делают по два образца, размеры которых
приведены в табл. 39 для испытания на разрыв и загиб (рис. 122);
три образца для испытания на ударную вязкость (см. рис. 4) и один
образец для металлографических исследований. У трубопроводов,
выполненных из высоколегированных сталей, для металлографиче-
ских исследований берут два образца.
Заготовки для образцов у неповоротных стыков, сваренных на
горизонтальных участках трубопроводов из углеродистых и низко-
легированных сталей, вырезают по схеме, показанной на рис. 122, в,
217
чтобы проверить качество сварки при различных положениях шва
(нижнем, вертикальном и горизонтальном). На местах маркировки
выбивают цифры, соответствующие номеру удостоверения сварщика,
и буквы, характеризующие положение шва: Н — нижнее, В — вер-
Усиление
б)
Рис. 122. Образцы для испытания сварных соединений:
а — на разрыв, б — на загиб, в — схема вырезки заготовок для образцов из конт-
рольного стыка; / — заготовки для образцов на разрыв. 2 — заготовки для образ-
цов на загиб, 3 ~~ заготовки для образцов на ударную вязкость, 4 — заготовка для
металлографических исследовании’, Л4 — место маркировки
тикальное и Г — горизонтальное. Вырезка производится газорезкой
или механическим способом. При вырезке газорезкой делается при-
пуск по 1—2 мм на сторону для последующей обработки механическим
способом.
Таблица 39
Размеры образцов для испытания сварных швов
Для испытания на разрыв Для испытания на загиб
5 Г? уЬ 0,5 / s = I.5S
До 4,3 15 25 50 / L
4,5-10 20 30 60
10-25 25 35 100 L = 4,55 4-80 мм (не менее)
25-50 30 40 160
При испытании образцов на разрыв (растяжение) предел прочности
сварного соединения должен быть не ниже нижнего предела проч-
ности основного металла, из которого изготовлены стыкуемые трубы.
Образцы для испытания на загиб должны удовлетворять следую-
щем нормам по углу загиба:
228
при электросварке труб из углеродистой стали независимо от
толщины стенки трубы — не менее 100''; при газовой сварке труб
с толщиной стенки до 12 мм — не менее 70°;
при электросварке труб из молибденовой стали: с толщиной стенки
до 20 мм — не менее 80 \ а с толщиной стенки более 20 мм — не менее
60°; при газовой сварке труб с толщиной стенки до 12 мм — не менее
50°;
при электросварке труб из хромомолибденовой и хромомолибде-
нованадневой сталей: с толщиной стенки до 20 мм — не менее 50°,
а с толщиной стенки более 20 мм — не менее 40°; при газовой сварке
труб с толщиной стенки до 12 мм — не менее 30° .
Ударная вязкость для образцов из углеродистой и молибденовой
сталей должна быть не ниже б кГ-м/см2, а для образцов из хромомо-
либденовой и хромомолнбденонанадиевой сталей — не ниже 5 кГ м!см2.
Ударная вязкость для образцов из сталей перлитного и мартен-
свто-ферритного классов должна быть не ниже 5 кГ-м/см2, а для
металла сварных соединений из стали аустенитного класса — не
ниже 7 кГ-м/см2.
Металлографические исследования стыковых, угловых и тавровых
сварных соединений делают для проверки структуры шва, а также
с целью выявления непроваров, трещин, пор, раковин и других поро-
ков в сварном шве. Опп являются обязательными для угловых и
тавровых соединений электросваркой трубопроводов, изготовленных
из сталей аустенитного и мартенсито-ферритного классов, а при газо-
вой сварке — независимо от класса свариваемой стали для трубопро-
водов 1 и 2-й категорий. Эти исследования могут производиться непо-
средственно на сварном шве с помощью переносного металломпкро-
скопа на образцах (шлифах), вырезанных из контрольного сварного
соединения пли с помощью оттисков по технологии, разработанной
предприятием Мосэнергоремонт.
Вырезку образца из контрольного стыка делают поперек сварного
шва с припуском по 15—20 мм на каждую сторону от границ шва,
чтобы можно было проверить структуру металла околошовной зоны.
Образец обрабатывают механическим способом со всех сторон. Доводка
чистоты поверхности для исследований на макро- и микроструктуру
производится в лаборатории.
Гидравлическое испытание является основным контрольным меро-
приятием в'подготовке трубопровода к эксплуатационным условиям.
Это испытание производится после окончания всех ремонтных работ,
закрепления трубопровода на постоянных опорах и подвесках и уста-
новки арматуры в рабочее положение. Основное назначение испы-
тания заключается в проверке .прочности и плотности сварных и
фланцевых соединений, а также арматуры, расположенной на трубо-
проводе.
Готовность трубопровода к гидравлическому испытанию и порядок
его проведения определяются мастером.
Все трубопроводы, подлежащие испытанию, предварительно под-
вергают тщательному наружному осмотру. Для осмотра трубопро-
вода в темных и неудобных местах следует подготовить переносные
229
электрические лампы безопасного напряжения (12 в). Испытываемый
участок очищают от пыли и грязи.
Для бесшовных труб допускается производить наружный осмотр
и гидравлическое испытание с йаложенной изоляцией; при этом свар-
ные стыки и фланцевые соединения должны быть не изолированы'!!
доступны для осмотра. Наружный осмотр и гидравлическое испытание
трубопроводов, выполненных из сварных труб, производят до нало-
жения изоляции.
На испытываемом участке следует оставить в работе только три
вентиля, которые будут необходимы для гидравлического испытания:
Л ^ля подающего трубопровода;
2> для дренажного трубопровода, по которому будет производиться
опорожнение испытываемого участка; если трубопровод будет опорож-
няться через расширитель, барбатер или через другую установку,
находящуюся под давлением от действующих котлов, то на этой линии
после запорного вентиля обязательно следует установить обратный
клапан;
3 для выпуска воздуха (на длинных участках или на участках,
имеющих большое число отводов, устанавливают несколько венти-
лей).
Вентиль для дренажного трубопровода присоединяют к штуцеру,
расположенному в самой нижней точке, а вентиль для выпуска воз-
духа (воздушник) — в наивысшей точке испытываемого участка
трубопровода.
Вся остальная продувочная, дренажная и спускная арматура,
расположенная на испытываемом участке, должна быть плотно за-
крыта. ^Если арматура фланцевая, то между фланцами арматуры
и концами данного участка устанавливают заглушки. Заглушки
ставят и в тех случаях, когда нет уверенности в плотности закрытия
арматуры, находящейся на концах испытываемого участка. В этих
случаях участок необходимо отсоединить от неиспытываемых участков
и на концах разъема поставить заглушки или приварить к ним плоские
донышки.
Разъединить участки и поставить самостоятельные заглушки сле-
| дует и в том. случае, если испытываемый участок примыкает к дей-
( Отвующему котлу или трубопроводу и по другую сторону задвижки
\ (или вентиля) находится пар или вода с температурой выше 100° С.
* По окоичащии..,гидравлического испытания эти заглушки удаляют,
а стык,£щрда.ающ Гидравлическое испытание стыка в дальнейшем не
"Проводят, и контроль качества его сварки ограничивается просвечи-
ванием гамма-лучами или проверкой на ультразвук.
|\ Наполнять испытываемый участок водой и поднимать в нем давле-
I ние для гидравлического испытания можно по двум схемам:
I холодной водрй_от любого источника водоснабжения (водопровода,
I труВотроводТхммгшесжи очищенной воды и т. д.) с последующим подъ-
I емом давления при помощи насоса (гидропресса) с ручным или элект-
I рическим приводом;
f JP-Вяч£Йот действующей питательной линии и подъемом
давления станционным насосом центробежного типа.
230
давление воды в цилиндре
клапан 4. Порция воды под
Ручные гидравлические насосы имеют производительность до
200 л в час, и с помощью их можно создать избыточное давление до
100 кГ!см2. Выпускаемые в настоящее время гидравлические насосы
с электрическим приводом имеют производительность до 1300 л в час;
применяя их, можно создать избыточное давление до 800 кГ!смг.
На рис. 123 представлена схема ручного одноцилиндрового гидрав-
лического насоса. При ходе поршня вверх в цилиндре 9 создается
разряжение и атмосферное давление продавливает небольшую порцию
воды из бака 5 в цилиндр насоса. При ходе поршня вниз всасывающий
клапан 7 закрывается, благодаря этому
повышается и .поднимает нагнетательный
давлением, незначительно превышаю-
щим давление в испытываемом участке,
подается по трубопроводу 2.
Перед заполнением трубопровода
I водой плотно закрывают дренажный
I вентиль и полностью открывают вен-
\ тиль для выпуска воздуха. Когда из
\ воздушника пойдет вода, прекращают
1 работу насоса и закрывают вентиль 3.
( Испытываемый участок осматривают'
под наливом. Если не будет, обнару-
жено дефектов, препятствующих даль-
нейшему подъему давления, вентиль 3
вновь открывают и подачей .насосом
нескольких порций воды удаляют через
воздушник оставшиеся пузырьки воз-
духа. После этого воздушник закрывают.
При дальнейшей работе насоса давление
на испытываемом участке поднимают до
пробного. Достигнув пробного давле-
ния, вентиль 3 закрывают и по пока-
заниям манометра 1 судят о плотности трубопровода. По такому же
методу производят гидравлическое испытание насосом с электриче-
ским приводом.
Под пробным давлением трубопровод должен находиться в течение
5 мин, затем немного открывают дренажный вентиль или воздушник
и давление плавно снижают до рабочего.
Все сварные стыки и фланцевые соединения тщательно осматри-
вают при ...рабочем давлении. Сварные стыки обстукивают ручным
молотком массой не более 1,5 кг;молоток должен иметь закругленный
боек. Нельзя обстукивать молотком клепаные или фланцевые соеди-
нения.
Подъем давления до требуемого на электростанциях обычно про-
изводят' центробежным питательным насосом. Вода берется из деаэ-
ратора и подается в испытываемый трубопровод через свободный
участок питательной линии и временный трубопровод.
Испытание по этой схеме значительно сокращает время для напол-
нения трубопровода водой и подъема в нем давления. Однако такие
Рис. 123. Схема ручного одно-
цилиндрового гидравлического
насоса (гидропресса):
/ — манометр, 2— нагнетательный
трубопровод, 3—запорный вен-
тиль, 4 — нагнетательный клапан,
5 — бак для воды, 6 — всасывающая
труба, 7 — всасывающий клапан, 8 —
рукоятка, У —цилиндр, 10—пор-
шень (плунжер), // — сальниковое
уплотнение
231
испытания требуют переключений на действующих трубопроводах
(которые должны производиться только эксплуатационным персона-
лом) и принятия специальных мер по предупреждению ожогов ра-
бочих.
При испытании участка от насоса, который развивает .давление
выше допустимого, подающий трубопровод выполняют из труб диа-
метром не'более 15^-20 мм, на нем устанавливают не менее двух запор-
ных вентилей, возле которых неотлучно должен находиться рабочий.
Вентили предварительно проверяют на плотность закрытия. Давле-
ние проверяют не менее чем по двум манометрам, из которых один
должен быть контрольным.
Во избежание гидравлических ударов, возникающих при напол-
нении холодного трубопровода горячей водой под давлением, испыты-
ваемый участок необходимо продуть и прогреть. Для этого дренаж-
ный вентиль в начале заполнения трубопровода оставляют открытым.
Трубопровод прогревают медленно, постепенно открывая вентили на
подающем трубопроводе. После прогрева трубопровода дренажный
вентиль закрывают. Воздушник при прогреве и заполнении трубо-
провода водой должен быть полностью открыт. Дальнейшие операции
по подъему давления и порядок осмотра испытываемого участка те же,
что и при испытании холодной водой.
По правилам Госгортехнадзора^ гидравлическое испытание трубо-
проводов производится пробным давлением, равным 1,25 рабочего.
Пробное давление в трубопроводах, непосредственно связанных
с котлом, когда нет отключающих задвижек между котлом и трубо-
проводом, должно соответствовать пробному давлению, установлен-
ному для котла. За рабочее давление питательных трубопроводов
принимается напор, который дают питательные насосы при закры-
тых задвижках.
Трубопроводы, работающие при избыточном давлении 0,7 кГ/см2
и ниже, испытываются гидравлически на рабочее давление плюс
1 кГ!см2, а работающие под вакуумом — на избыточное давление
2 кПсм2.
Результаты гидравлического испытания признаются удовлетво-
рительными, если во время испытания не упало давление по мано-
метру, а в сварных швах, трубах и корпусах арматуры не обнаружено
течи или запотевания.
Закончив гидравлическое испытание, сначала отжривдют дренаж-
ный вентиль, а затем воздушник. После опорожнения трубопровода
снимают заглушки на свободных концах. Заглушки, отделяющие
новые участки от действующих трубопроводов и оборудования, сни-
мают по окончании продувки трубопровода.
Результаты наружного осмотра и гидравлического испытания
записывают в паспорт трубопровода.
Если дефектов нет и результаты гидравлического испытания удо-
влетворительны, то дается заключение о пригодности трубопровода
к работе для соответствующих параметров пара или воды.
232
§ 61. ПРОМЫВКА И ПРОДУВКА ТРУБОПРОВОДОВ
Рис. 124. Установка предохранитель’
ной сетки на трубопроводе:
1 — приварной фланец, 2 — сетка. Стрел-
ка показывает направление движения воды
на всасывающей линии
Перед пуском в работу все трубопроводы, на которых заменяли
участки или переваривали стыки, промывают водой, а паропроводы
и в некоторых случаях питательные трубопроводы продувают паром.
Внутренние полости трубопроводов промывают и продувают с целью
удаления сварочного грата, шлама, окалины и грязи, которые при
эксплуатации могут попасть в котел, турбину или к потребителям
и вывести из строя оборудование и арматуру.
Промывка производится сырой водой из системы трубопроводов
технической воды или водопровода. Для проведения промывки вы-
полняется ряд подготовительных работ.
В конце промываемого участка устанавливают сбросной трубо- -
провод, диаметр которого должен быть не менее половины диаметра
промываемого. Сбросной трубопровод соединяют с промываемым
участком фланцевым соединением
или сваркой. Конечные участки
сбросного трубопровода надежно
укрепляют, а если трубопровод
длинный, то на всем его протяже-
нии устанавливают временные опо-
ры.
Грязную воду сбрасывают в
каналы гидрозолоудаления, кана-
лизацию или в сточные канавы.
При этом надо предусмотреть,
чтобы сбросная вода не попала в
кабельные каналы или каналы, по
которым проходят другие трубо-
проводы.
Если промывка будет производиться насосом, то на его всасываю-
щем патрубке устанавливают конусную сетку с ячейкой 3—4 мм
(рис. 124). Живое сечение сетки должно быть равным 1,5—2 диаметрам
входного отверстия всасывающего патрубка.
На участке, который будут промывать, полностью открывают всю
запорную арматуру, кроме пусковой задвижки на напорной стороне
насоса. Вынимают измерительные шайбы, расположенные на трубо-
проводе. Взамен шайб вставляют промежуточные кольца, извлекают
клапаны из корпусов регулирующей арматуры, впрыскивающие
устройства. Вместо верхнего фланца (с отверстием для прохода шпин-
деля) ставят глухие заглушки.
После этого открывают задвижку на напорной стороне насоса и
ведут промывку в течение 15—20 мин. Во время промывки обстуки-
вают трубопровод молотком для удаления загрязнения и окалины
с внутренней стороны труб.
Окончив промывку, вскрывают всю арматуру, оставшуюся на
трубопроводе в период промывки; очищают ее от грязи, которая может
попасть во внутренние полости арматуры, и промывают. Вскрывают
и очищают от грязи тупиковые участки трубопровода. Разбирают
233
времянки и по эксплуатационной схеме восстанавливают положение
трубопровода.
Питательные трубопроводы часто промывают совместно с котлом.
Такие промывки делают с целью удаления не только грязи из полости
труб, но также окиси железа (пленки ржавчины) с внутренних стенок
труб. Промывку производят с применением растворов различных
кислот: соляной, серной, лимонной и др. Эти работы выполняют по
специальной программе и при постоянном контроле специалистов
Рис. 125. Схемы устройства временного трубо-
провода для продувки паропровода:
1 — стена здания, 2 — направляющая опора,
дренажный вентиль, 4 — временный трубопровод для
продувки, 5 — концевая задвижка, 6 —мертвая опора
для восприятия реакции струи выходящего пара,
7 — основной паропровод
химической лаборатории.
Все паропроводы до
пуска в эксплуатацию пос-
ле ремонта продувают па-
ром повышенной скорости.
Для продувки в конце
трубопровода устанавли-
вают выхлопную трубу
диаметром не менее 0,8 наи-
большего диаметра проду-
ваемого трубопровода. Тру-
бе дают уклон 1—2 см
на каждый погонный метр
для стока конденсата.. Ко-
нец трубы выпускают на-
ружу, за стену здания, на
высоте не менее 6—10 м от
земли. При этом предус-
матривают, чтобы струя
пара не могла повредить
стекла здания и воздушную
проводку, в необходимы^
случаях конец трубы нем-4
ного загибают вверх (или
отгибают в сторону). Трубу
изолируют. Конечные участки трубы надежно закрепляют. Особое вни-
мание необходимо обратить на крепление выходного участка, если он
имеет отвод вследствие значительной силы реакции выходящего пара
(рис. 125).
Перед временной выхлопной трубой ставят задвижку с диаметром
условного прохода не менее 0,8 диаметра продуваемого трубопровода;
заменять задвижку вентилем нельзя, так как грязь, окалина и воз-
можные посторонние предметы, выдуваемые- из трубопровода, могут
быстро забить внутреннюю полость вентиля.
На продуваемом участке вынимают паромерные шайбы и взамен
их устанавливают временные промежуточные кольца (рис. 126).
Участок отглушают заглушками от действующих и непродуваемых
трубопроводов.
До начала продувки прогревают трубопровод и отпаривают загряз-
нения с внутренней стороны труб. Прогрев производят при неболь-
шой скорости движения пара в течение 6—10 ч. Для этого приоткры-
234
вают вентиль на обводе главной паровой задвижки или главную
паровую задвижку на самый незначительный пропуск пара и полностью
открывают концевой дренажный вентиль 3 (см. рис. 125). Скорость
повышения температуры на продуваемом участке должна быть не
более 2—3° С в минуту, а давление — около 0,25 рабочего.
Все проходные вентили и задвижки, расположенные на продувае-
мом участке, следует полностью открыть, а остальную арматуру,
включая дренажные вентили (кроме одного концевого), во избежание
засорения — плотно закрыть.
Когда избыточное давление на прогреваемом участке будет
4—5 кГ/см\ производят обтяжку фланцевых соединений, выполнен-
ных на паронитовых прокладках. Обтяжку фланцевых соединений,
выполненных на металлических прокладках, а также шпилек, под-
Рис. 126. Установка в
трубопроводе промежу-
точного кольца взамен
измерительных шайб:
/ — скоба, 2 — -промежу-
точное кольцо
вергнутых предварительному холодному на-
тягу, делать не нужно. Такие шпильки сле-
дует подтянуть на остывшем паропроводе.
При прогреве паропровод осматривают.
Продуваемый участок должен быть хорошо
освещен. Для осмотра в темных и неудобных
местах подготовляют переносные лампы безо-
пасного напряжения.
Перед началом продувки все рабочие про-
ходят специальный инструктаж и их рас-
ставляют по рабочим местам для наблюде-
ния за поведением паропровода во время
прогрева и продувки. Во время продувки из
трубы могут вылететь с большой скоростью
посторонние предметы (остатки электродов,
крепежные детали и другие); зона выхода
пара из продуваемой трубы является опасной. Во избежание несчаст-
ных случаев закрывают проезд и проход на расстоянии 30—50 м по
направлению продувки и выставляют специальных наблюдателей.
Особое внимание следует обратить на соблюдение мер противо-
пожарной безопасности. С трубопровода снимают временные леса
и подмости, которые были устроены для его ремонта. Восстанавли-
вают постоянные металлические площадки и переходы. О времени
прогрева и продувки ставят в известность местную пожарную команду
и по ее указанию подготовляют противопожарный инвентарь.
Продувку длинных трубопроводов производят в течение 15—20 мин,
а коротких — в течение 10—15 мин. При давлении 0,75 рабочего или
30—40 кГ/см? для котлов высокого давления (и трубопроводов, про-
дуваемых от магистральных паропроводов) постепенно открывают
главную паровую задвижку. Скорость движения пара должна быть
не ниже максимальной, при которой трубопровод будет работать
(примерно 50—75 м/сек), а расход его — равен нормальному коли-
честву пара, пропускаемого по данному паропроводу. Эти требования
регулируют частичным открытием концевой задвижки 5 (см. рис. 125).
В период продувки на короткий промежуток времени (5—6 мин)
скорость движения пара увеличивают в 2—3 раза, для чего полностью
235
открывают концевую ^задвижку. В результате в продуваемом трубо-
проводе резко снижается давление и в связи с этим увеличивается
объем пара.
Примерно через 10 мин после начала'продувки полностью откры-
вают все дренажные вентили напрямую и через конденсационные
горшки (или водоотделители) для продувки дренажных линий, рас-
положенных на трубопроводе.
Во время продувки тщательно проверяют состояние сварных
швов и фланцевых соединений, положение опор и подвесок. Если заме-
ненные участки выполнены из сталей других марок, чем те которые
были до замены, необходимо зафиксировать величину тепловых рас-
ширений на всей трассе трубопровода по установленным индикаторам.
Окончив продувку, медленно закрывают главную паровую за-
движку. После остывания трубопровода производят ревизию арматуры,
конденсационных горшков и водоотделителей и очищают их от грязи,
попавшей во время продувки. Разбирают временный трубопровод.
Удаляют все заглушки. Устанавливают паромерные шайбы.
Заключительной операцией ремонта является проверка на плот-
ность трубопровода в рабочем состоянии. При проверке трубопровод
вновь прогревают со скоростью повышения температуры 2—3° С
в минуту и поднимают в нем давление до рабочего. Во время прогрева
по специальному графику несколько раз продувают все дренажные,
спускные и сливные трубопроводы. Продувают предохранительные
клапаны и устанавливают их в рабочее положение. Определяют
тепловое расширение трубопровода и положение опор псу показаниям
индикаторов и реперам. Эти показания заносят в ремонтный формуляр
или в паспорт трубопровода.
Если при проверке на плотность в рабочем состоянии не будет
обнаружено дефектов, трубопровод сдается в эксплуатацию.
Контрольные вопросы
1. Какие меры безопасности следует принять при разъединении участков
трубопровода?
2. Как стыкуют трубы с подкладным кольцом?
3. Какими способами устраняют дефекты в корпусах литых деталей трубо-
провода?
4. Какую последовательность операций следует соблюдать при затяжке гаек
фланцевого соединения?
5. Как определяют величину холодного натяга шпилек фланцевого соединения?
б. Как производят притирку фланцев?
7. Как определяют величину сжатия пружины?
8. Для чего нужен холодный натяг трубопровода?
9. Какими способами проверяют качество работ ремонта трубопровода?
10. Как производят гидравлическое испытание трубопровода?
11. Как выполняется продувка трубопровода?
Глава X
РЕМОНТ АРМАТУРЫ
§ 62. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО РЕМОНТУ АРМАТУРЫ
Работы по ремонту арматуры могут выполняться непосредственно
на месте ее установки (на трубопроводе) или в мастерской.
При ремонте арматуры на месте установки корпус ее оставляют на
трубопроводе; из корпуса вынимают вместе с крышкой только меха-
низм затвора, детали которого проверяют и ремонтируют в мастерской.
Этот метод исключает ряд трудоемких операций по снятию и уста-
новке арматуры, однако, применяя его, не всегда возможно устра-
нить выявленные дефекты и проверить качество выполненных работ.
В мастерской условия для ремонта лучше и можно произвести
весь комплекс контрольных операций, что обеспечивает более высокое
качество рабс^г, но работы по ремонту бесфланцевой арматуры в мастер-
ской требуют выполнения таких дополнительных сложных и трудоем-
ких операций, как разметка, вырезка арматуры из трубопроводов,
переноска ее в мастерскую, зачистка поверхности, торцовка и снятие
фасок с концов трубопровода и патрубков арматуры, сварка. Порядок
выполнения этих работ изложен в § 53. Такие работы очень часто
бывают более трудоемкими, чем ремонт собственно арматуры. После
повторных вырезок требуется установка новых патрубков. Поэтому
крупную арматуру (главным образом бесфланцевую) в большинстве
случаев ремонтируют на месте ее установки, мелкую арматуру и флан-
цевую — в мастерской.
Основными видами при ремонте арматуры являются:
восстановление изношенных или разрушенных уплотнительных
поверхностей затвора;
ремонт шпинделя и сопрягаемых с ним деталей: втулки сальника
(грундбуксы), кольца сальника, втулки крышки;
замена (или добавка) сальникового уплотнения в сальниковой
камере;'
гидравлическое испытание арматуры.
В процессе эксплуатации или при проверке арматуры в период
ее ремонта могут быть обнаружены и другие дефекты: износ или
разрушение уплотнительных поверхностей фланцевого соединения
корпуса с крышкой; поломка или разрушение резьбы шпилек, корро-
зийные разъедания, трещины и флокены в корпусе. Способы устра-
237
нения таких дефектов, а также способы стыковки фланцевой и бес-
фланцевой арматуры с трубопроводом при ее установке после ремонта
в мастерской изложены в главе IX.
Длительная и надежная работа арматуры в значительной степени
зависит от точности сборки сопрягаемых деталей друг с другом и
чистоты их поверхности.
Допуски на отклонения от номинальных размеров для сопрягаемых
деталей арматуры и основные типы посадок при сборке отдельных
узлов приведены в главе II, а в табл. 18 дана рекомендуемая чистота
обработки поверхности деталей. Действительные размеры деталей
приводятся на чертежах при поставке арматуры.
Перед тем как приступить к любым работам по ревизии или ремонту
арматуры на месте установки, следует убедиться в том, что на данном
участке трубопровода (котле, деаэраторе, теплообменнике и т. д.)
полностью отсутствует давление и спущена рабочая среда. Участок
трубопровода, на котором производится ремонт арматуры, должен быть
отглушен (или надежно отключен) от действующих трубопроводов и
установок, находящихся под давлением.
§ 63. СНЯТИЕ И УСТАНОВКА АРМАТУРЫ
Приступая к снятию арматуры, необходимо сделать пометки на ее
корпусах и на стыкуемых торцах (или фланцах) трубопровода для
того чтобы знать, с какого места арматура снята и с какими торцами
она должна быть состыкована при
3 установке.
———Перед тем как снять тяжелую
; ~~ ‘ ы / арматуру, ее следует застропить
7=^ (обвязать) тросом или веревкой (в
------------------------ J зависимости от массы), надеть строп
на крюк подъемного устройства и
натянуть его с таким усилием, чтобы
Рис. 127. Закрепление клиньями снимаемая арматура! не защемилась
рычага предохранительного кла- между стыкуемыми фланцами или
пана:-------------------торцами трубопровода. Застропка
/ — опорная вилка, 2 — направляю- ПРОИЗВОДИТСЯ ТОЛЬКО За КОрЩ'С ИЛИ
Щая вилка,рЗч- фасонные клинья, 4 - закрышку арматурь1 (См\РИС. 77).
Запрещается производить застропку
(или зацепку) за маховик, шпиндель или за откидные болтй саль-
ника. Для предохранения шпинделя от повреждения его следует
обернуть тряпками.
До начала работ по разборке фланцевого соединения (или обрезке
корпуса) необходимо плотно закрыть затвор арматуры.
Снятая арматура должна быть уложена в арматурной мастерской
на очищенный пол в наклонном (устойчивом) положении шпинделем
вверх. Если арматуру укладывают в .неотапливаемое помещение,
следует немного приоткрыть затвор (на пол-оборота маховика) для
предохранения корпуса арматуры от разрыва при низкой температуре.
При транспортировке арматуры к месту установки маховики не-
обходимо снять, а торцовые полости закрыть пробками или деревян-
238
ними щитками во избежание возможного засорения внутренних поло-
стей и в особенности уплотнительных поверхностей арматуры. Рычаж-
ные предохранительные клапаны следует заклинить так, как пока-
зано на рис. 127. :
Перед установкой необходимо вынуть пробки (или снять
щиты) и арматуру тщательно осмотреть, а внутренние по-
лости (где это возможно) прощупать руками, чтобы убедиться
в отсутствии посторонних предметов и внешних дефектов на по-
верхности.
Фланцевая арматура устанавливается на трубопровод с закрытым
затвором. Во время приварки бесфланцевой арматуры ее затвор сле-
дует полностью открыть. Это делается для предотвращения попадания
сварочного грата и шлака на уплотнительные поверхности в период
соединения арматуры с трубопроводом при помощи сварки. Затвор
арматуры надлежит держать открытым до окончания промывки и
продувки трубопровода.
При установке арматуры следует обращать внимание на ее распо-
ложение относительно направления потока среды. На некоторых
корпусах арматуры направление потока указано стрелкой, отлитой
на боковой поверхности корпуса.
Запорные вентили всех размеров, предназначенные для условного
давления не более 64 кГ!см2, устанавливают с потоком среды под
клапан. Запорные вентили с диаметром условного прохода не более
50 мм для условного давления более 64 кПсм2 можно ставить в трубо-
провод с направлением потока среды как на клапан, так и под клапан,
а с диаметром условного прохода более 50 мм — с направлением
потока среды только на клапан.
Запорные задвижки всех диаметров устанавливают с подачей
среды с любой стороны.
Вентили и задвижки с ручным приводом могут устанавливаться
как на горизонтальных, так и на вертикальных участках трубопро-
вода при любом положении шпинделя.
Задвижки и вентили, оснащенные конической приводной головкой,
устанавливают на горизонтальных участках трубопровода шпинделем
вверх или наклонно в пределах до 180° к верхней полуокружности,
а на вертикальных участках — с горизонтальным расположением
шпинделя.
Вентили и задвижки, оснащенные приводной головкой с цилиндри-
ческим редуктором, ставят только на горизонтальных участках трубо-
провода шпинделем вверх.
Обратные клапаны устанавливают только на горизонтальных
участках трубопровода с направлением потока среды под тарелку
(снизу вверх). Клапаны должны быть отрегулированы так, чтобы при
уменьшении давления под тарелкой и обратном движении воды та-
релка под действием собственной массы (или пружинной нагрузки)
автоматически закрывала проходное сечение.
Регулирующие вентили ставят, с подачей среды под иглу (снизу
вверх) при любом положении шпинделя на горизонтальных и верти-
кальных участках трубопровода.
239
д
Регулирующие клапаны с диаметром условного прохода 20/8,
20/18 и 50/40 мм устанавливают с подачей среды под иглу только
на горизонтальных участках трубопровода шпинделем вверх.
Регулирующие клапаны с диаметром условного прохода 20, 50,
100, 175 и 250 мм, расположенные на питательных магистралях и
трубопроводах впрыска воды в пароохладитель, ставят так, чтобы
подача среды была в межседельное пространство (на клапан, шибер,
иглу) только на горизонтальных участках трубопроводов приводом
вверх.
Дроссельные вентили для пара, находящиеся на растопочных ли-
ниях, устанавливаются с подачей среды под иглу на горизонтальных
участках паропровода шпинделем вверх.
Дроссельные клапаны золотникового типа, предназначенные для
понижения давления пара, расположенные на линиях редукционно-
охладительной установки (РОУ) и быстродействующей редукционно-
охладительной установки (БРОУ), ставят с подачей среды в межсе-
дельное пространство в строго вертикальном положении, на гори-
зонтальных участках паропровода — приводом вверх.
Поплавковые камеры регуляторов уровня и регуляторов перелива,
а также конденсационные горшки устанавливают только на горизон-
тальных участках трубопровода, в строго вертикальном положении
(крышкой вверх). Конденсационные горшки до пуска в эксплуатацию
заливают водой.
Предохранительные клапаны, рычажные и пружинные, ставят
в строго вертикальном положении с подачей среды под тарелку.
Рычаги рычажных клапанов должны быть в горизонтальном поло-
жении.
Главные предохранительные клапаны крепятся через лапы при-
соединительного патрубка болтовыми соединениями к специальной
ферме, воспринимающей усилие при срабатывании клапана. Выхлоп-
ная трубка жестко укрепляется и соединяется с фланцем клапана без
холодного натяга.
Импульсный клапан устанавливают на каркасе. Длина паропод-
водящей трубки к нему должна быть не более 10 м. Импульсные трубки,
соединяющие импульсный клапан с главным, рекомендуется собирать
при помощи фланцев, что исключит попадание сварочного грата в порш-
невую камеру при продувке импульсной линии. Вертикальное поло-
жение шпинделя проверяют в двух взаимно перпендикулярных пло-
скостях. Рычаг с подвесным грузом .и присоединительным сердечником
нижнего электромагнита не должен иметь перекосов в вертикальной
и горизонтальной плоскостях. Оси электромагнитов должны нахо-
диться в одной плоскости с. осями шпинделя, тарелки клапана и
рычага.
После установки арматуры на место проверяют ее ходовую часть.
На маховиках всей арматуры и всех приводных колонок ставят ука-
затели (стрелки) направления вращения: в сторону закрытия с бук-
вой 3 и в сторону открытия с буквой О. При этом направление закры-
тия всегда должно быть по часовой стрелке, а направление открытия —
против часовой стрелки. Восстанавливают порядковую нумерацию
240
и надписи соответственно принятым в эксплуатации схемам и инструк-
циям. Наносят стрелку, указывающую направление движения среды
в трубопроводе.
§ 64. РАЗБОРКА И СБОРКА АРМАТУРЫ
Для проверки технического состояния арматуры и выявления
дефектов в ее деталях производится разборка арматуры.
Перед разборкой следует пометить кернером положение каждой
детали по отношению к другой, в частности:
крышки (или бугеля) по отношению к корпусу;
крышки сальника — к крышке корпуса;
тарелки (клапана, золотника) — к корпусу и удерживающей ее
траверсе.
Арматуру для разборки устанавливают шпинделем (штоком)
вверх. Поворачивая маховик против часовой стрелки до отказа, от-
крывают затвор. Отвертывают гайку маховика. Маховик снимают со
шпинделя. При наличии на верхней части шпинделя других деталей
(приводной головки, шарикоподшипников, шпонок) их предвари-
тельно снимают. Отвертывают гайки со шпилек крышки; у вентилей
с бугелем, прихваченным к корпусу сваркой, спиливают ножовкой
сварной шов. Крышки тяжелой арматуры стропят за траверсу около
колонок и поднимают талью или лебедкой через блок. Подъем произ-
водят строго вертикально. Даже незначительный перекос крышки
в ту или другую сторону может вызвать повреждение шпинделя
в месте посадки клапана, а в регулирующей арматуре — нижнего
клапана (золотника) и седла. Снятую крышку и механизм затвора
укладывают на верстак или на чистые доски. Разъемы корпуса очи-
щают от старой прокладки.
Детали запорного устройства, вынутые из корпуса вместе с крыш-
кой (или бугелем), разбирают: отвертывают гайки со шпилек грунд-
буксы, снимают нажимную планку, грундбуксу, удаляют сальниковую
набивку, снимают кольца. При необходимости снятия тарелок отги-
бают предохранительную шайбу, отвертывают накидную гайку, кре-
пящую тарелкодержатель (или вывертывают шпиндель из обоймы), и,
осторожно придерживая верхний тарелкодержатель, вынимают та-
релки и грибок (шарик) из места посадки.
Все детали .промывают в керосине и насухо вытирают чистыми
тряпками (техническими салфетками).
Тщательно осматривают внутреннюю полость корпуса и проверяют
плотность посадки (крепления) уплотнительного кольца (седла) в кор-
пусе. Наличие солей (накипи) в месте стыка корпуса с седлом указы-
вает на пропуски среды из-за неплотности крепления седла в корпусе.
С применением небольшого зеркала поверхность седла (кольца)
осматривают, проверяя отсутствие на его наружных поверхностях
забоин, царапин, задиров, разъеданий струей пара или воды (эрозион-
ный износ) и других повреждений. Так же осматривают и остальные
детали арматуры: клапан (диски, тарелки, золотники), шпиндель
(шток), втулку, полости сальниковой камеры, грундбуксу, секторы
9 Понгильский
241
опорного кольца, опорный диск, крепежные детали. При внешних
осмотрах применяют лупу с трехкратным — десятикратным увеличе-
нием. Детали арматуры высокого давления, изготовленные из леги-
рованной стали, проверяют стилоскопом на соответствие марки стали,
указанной в технических условиях завода-поставщика.
Если при осмотре деталей затвора арматуры будут выявлены де-
фекты, которые невозможно устранить в процессе ремонта, детали
заменяют.
Сборку производят после устранения всех дефектов, проверки тех-
нического состояния деталей и величин зазоров в сопрягаемых узлах.
Величины зазоров заносят в ремонтный формуляр. Все допуски и
зазоры, расстояния между центрами, величину хода клапана прове-
ряют точными линейками, шаблонами и щупами.
Порядок сборки — обратный порядку разборки: все детали соби-
рают согласно сделанным при разборке отметкам кернером.
При сборке вентиля тщательно проверяют посадку клапана на
шпинделе, а у задвижек — посадку тарелок в тарелкодержателях
(верхнем и нижнем) и обойме. Посадка должна быть прочной, но
иметь незначительную слабину на размер зазоров для самоустановки
тарелки на седло при закрытии затвора.
Крышку с собранным механизмом затвора устанавливают в корпус
при крайнем верхнем положении шпинделя и полностью открытом
клапане. Открытое положение клапана сохраняют до окончания сборки
крышки (верхнего фланца) с корпусом. Сборку верхней крышки
(фланцевого соединения) с корпусом производят по методам, изложен-
ным в § 56. При сборке резьбу всех шпилек смазывают графитом, густо
разведенным в воде, графитомедистой или сернистомолибденовой
смазкой. У бесфланцевой конструкции вентилей высокого давления
(Z)y до 50 мм) бугель навертывают на резьбу корпуса и прихватывают
электросваркой в двух местах на длину по 5—6 мм.
Собранная арматура должна легко, от руки, без применения клю-
чей и рычагов, открываться и закрываться. Ход шпинделя тарелки
(золотника), поршневого устройства (в предохранительных клапанах)
должен быть плавным.
Если закрытие или открытие запорного механизма требует боль-
ших усилий, это объясняется следующими причинами:
неправильной сборкой клапана по отношению к седлу с наруше-
нием соосности между седлом и тарелкой (для задвижек и вентилей)
или между седлом и штоком (для регулирующей и предохранительной
арматуры);
нарушением соосности между шпинделем (штоком) и втулкой
крышки;
нарушением соосности между верхней и нижней крышками у регу-
лирующей арматуры;
неправильной посадкой клапана (тарелок) на шпиндель или на
шток;
тугой затяжкой сальника, сальниковой втулки или нажимной
планки;
установкой с перекосом сальниковой втулки или нажимной планки..
242
После сборки арматуру подвергают гидравлическому испытанию
на плотность затвора, сальниковой камеры и разъема крышки с кор-
пусом.
§ 65. РЕМОНТ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ
Наиболее частыми повреждениями арматуры являются задиры,
царапины и забоины на уплотнительных поверхностях седла и клапана,
а также эрозионные разрушения уплотнительных поверхностей и
места посадки седла в корпусе.
Разрушения уплотнительных поверхностей седла и клапана могут
быть от тысячных долей миллиметра до нескольких миллиметров.
Дефекты глубиной свыше 0,5 мм устраняют предварительной раз-
делкой дефектного места и наплавкой на него металла с последующей
механической обработкой преимущественно на металлообрабатываю-
щих станках в мастерской.
Уплотнительные поверхности с дефектами глубиной менее 0,5 мм
предварительно шлифуют абразивными кругами, а затем обрабаты-
вают притиркой. Эти работы выполняют в мастерской или непосред-
ственно на месте установки арматуры.
Высокую точность и чистоту поверхности 6—10-го классов можно
получить шлифованием. Оно выполняется с использованием быстро-
вращающегося абразивного круга или чугунного диска, оклеенного
наждачным полотном. Шлифование производят со снятием арматуры
или непосредственно на месте ее установки на трубопроводе с приме-
нением различных приспособлений.
На рис. 128 представлено приспособление для шлифования уплот-
нительных колец седла в корпусе задвижки, а на рис. 129 — приспо-
собление для шлифования уплотнительной поверхности в корпусе
вентиля. Приводом для таких приспособлений могут служить пневма-
тические или электрические машинки.
Наиболее точная обработка и наилучшая чистота уплотнительных
поверхностей затвора достигаются притиркой. Сущность притирки
заключается в том, что с притираемой поверхности срезается тончай-
ший слой металла. Толщина срезаемого слоя не превышает 0,002 мм.
Общий припуск на притирку должен быть не более 0,05 мм. Обычно
подготовительной операцией, предшествующей притирке, является
шлифование.
Для притирки применяют специальный инструмент — притир,
воспроизводящий форму обрабатываемой поверхности. Материал при-
тира должен быть мягче материала притираемого изделия для того,
чтобы зерна абразива, вдавливаясь в притир, могли снимать тончай-
шие стружки с поверхности. Притиры изготовляют из плотного мелко-
зернистого чугуна с твердостью по Бринеллю 140—200 единиц.
В процессе притирки происходит либо чисто механическое удале-
ние частиц металла абразивным материалом (истирание поверхности
металла), либо механическое воздействие абразивов сочетается с хими-
ческим действием вещества, используемого в качестве смазки. К таким
веществам относятся олеиновая и стеариновая кислоты. Эти кислоты
9
243
входят в состав пасты ГОИ, применяемой в качестве притирочного
материала.
Получение весьма чистой поверхности требует сложного движения
притира относительно детали, при котором ни одна точка притира не
повторяет своего предыдущего положения. Это достигается посред-
Рис. 128. Приспособление для шлифования уплотнительной поверхности седла в кор-
пусе задвижки:
1 — пневматическая шлифовальная машинка, 2 — кронштейн, 3 — стойка, 4 — прижим, 5 —
траверса из уголков, 6 — двойной шарнир, 7 — болт, 8 — соединительный валик, 9 — хво-
стовик ведущей шестерни редуктора, 10 — трещотка, 11 — корпус задвижки, 12 — винт,
13 — винт трещотки, 14 — упорный диск, 15 — пружина, 16 — седло задвижки, 17 —
центрирующий диск, 18 — абразивный круг, 19 — шпиндель с ведущей шестерней, 20 —
корпус редуктора, 21 — подшипник
ством неоднократных возвратно-вращательных и возвратно-поступа-
тельных движений притираемой поверхности по притиру или наобо-
рот — притира по притираемой поверхности (рис. 130, а и б).
Перед притиркой поверхность притира покрывают абразивным
порошком п вдавливают его в материал притира (шаржируют); остав-
шийся невдавленным избыточный порошок смывают керосином. Нане-
сение порошка для грубой притирки может быть выполнено также
244 .
способами, приведенными на стр. 220. Притираемую поверхность сма-
зывают чистым машинным маслом.
В зависимости от формы обрабатываемой поверхности притиры
надеваются на направляющий цилиндр-оправку (рис. 130, в, д и ж)
или устанавливаются в корпусе арматуры (рис. 130, г и е). Чтобы
Рис. 129. Приспособление для шлифования уплотнитель-
ной поверхности седла в корпусе вентиля:
1 — пневматическая шлифовальная машинка, 2 — прижим-
ные гайки, 3 — пружина, 4 — шариковый подшипник, 5 —
втулка,6 — шпиндель, 7 — шлифовальный камень, 8 — седло
предотвратить радиальные перемещения притира по отношению к при-
тираемой поверхности, зазор между направляющим цилиндром (или
притиром) и притираемым седлом (клапаном) не должен превышать
0,1 мм для мелкой арматуры и 0,2 мм — для крупной. Притирку
плоских снятых деталей производят на плите.
Нажим притира на притираемую поверхность не должен превы-
шать 1,5 кГ/см? при грубой притирке, 1,0 кПсм2 при средней п
0,5 кПсм2 при тонкой.
245
Рис. 130. Притирка уплотнительных поверхностей арматуры:
а — процесс притирки, б — траектория движения притираемой поверхности по плите (по
притиру), в — притирка посадочного места под седло в корпусе задвижки, г — притирка
посадочного места под седло в корпусе вентиля, д — притирка уплотнительной поверхности
седла в корпусе задвижки, е — притирка уплотнительной, поверхности седла в корпусе вен-
тиля, ж — притирка уплотнительной поверхности клапана с вытеснителем; 1 — ручка, 2 —
направляющий цилиндр (втулка), 3 — притир, 4— притираемая поверхность, 5 — скалка
Для грубой притирки применяют шлифовальные порошки и микро-
порошки М28 и М20 и пасты ГОИ темно-зеленого, почти черного цвета,
для средней — микропорошки М14 и М10 и пасты ГОИ темно-зеле-
ного цвета. Окончательная доводка качества притирки производится
с применением микропорошков М7 и М5 и пасты ГОИ светло-зеленого
цвета. Хорошее качество притирки получают также, применяя пасту
из синтетических алмазов с зернистостью 5—1 мкм (в желтой упа-
ковке).
На каждый номер или марку порошка должен быть отдельный
притир. В процессе притирки поверхность притира систематически
проверяют по контрольной плите на краску или карандаш. При от-
сутствии на поверхности притира сплошного отпечатка краски или
при неполном снятии ка-
рандашных штрихов с по-
верхности его подготовляют
заново. Подготовка заклю-
чается в подрезке рабочей
поверхности на станке с
последующей точной при-
шабровкой ее по контроль-
ной плите. Высокое качест-
во притирки может обес-
печить только притир,
обработанный до 14-го
класса чистоты поверхнос-
ти.
После притирки уплот-
нительные поверхности,
расположенные в корпусе,
Рис. 131. Проверка уплотнительных поверх-
ностей арматуры на карандаш:
а — карандашные штрихи на поверхности до провер-
ки, б — карандашные штрихи на поверхности после,
проверки
протирают несколько раз тряпками, смоченными в керосине, а уплот-
нительные поверхности, вынутые из корпуса, промывают в керосине
и вытирают насухо чистыми техническими салфетками. Внутренность
корпуса продувают' сжатым воздухом.
Качество притирки проверяют на масло или карандаш.
Метод проверки на масло заключается в следующем: одну из уплот-
нительных поверхностей слегка протирают тряпкой с чистым мине-
ральным маслом, накладывают на другую уплотнительную поверх-
ность и, слегка прижимая, поворачивают по часовой стрелке и против
на угол не более 20° десять — двенадцать раз, не допуская скачков и
вибрации (дрожания); затем наложенную деталь снимают, насухо
вытирают обе поверхности и тщательно просматривают так, чтобы
свет падал на уплотнительную поверхность и отражался от нее все
время под одним и тем же углом к глазу. При хорошей притирке вся
поверхность на отблеск должна быть совершенно одинаковой, без
блестящих участков, штрихов или паутинок.
При проверке на карандаш на уплотнительной поверхности одной
детали, наиболее удобной для осмотра, наносят мягким графитовым
карандашом частые радиальные штрихи (рис. 131), затем кладут на
парную уплотнительную поверхность и, слегка прижимая, поворачп-
247
вают по часовой стрелке и против шесть — восемь раз на угол 5—10°,
не допуская дрожания и срывов. В результате этого карандашные
штрихи на поверхности должны быть стерты по всей окружности на
ширине не менее 75% ширины кольца (К2 > 0,75 КО- Если часть
карандашных штрихов останется не
стертой или будет стерта на ширине
менее 75%, притирку повторяют.
Рис. 132. Приспособление для притирки поверхности седла арматуры с приводом
от сверлильного станка:
а — приспособление для притирки арматуры, б — установка приспособления на станке;
7 — хомут, 2 — кривошип, 3 — ролик, 4 — палец, 5 — гайки, регулирующие натяжение
пружины, 6 — верхняя половина зубчатой муфты, 7 — нижняя половина зубчатой муфты,
8 и 17 — трубки, 9 — упор, 10 — сменная головка для притира, 11 — кольцевой притир,
12 — болт для крепления сменной головки, 13 — пружина, 14 — валик, 15 — кулиса,
16 — втулка, 18 — пиноль сверлильного станка
Притирка является одной из самых трудоемких операций по ремонту
арматуры. Как уже отмечалось, для получения весьма чистой поверх-
ности необходимо большое количество неповторяющихся движений
притираемой поверхности по поверхности притира. Такие движения
требуют сложных кинематических схем механизмов. Поэтому, несмотря
на наличие большого количества различных приспособлений, значи-
чительно ускоряющих процесс притирки, окончательная доводка
качества притираемой поверхности производится в основном вручную.
248
Для механизации притирки
созданы притирочные станки
различных "конструкций.
Грубую переднюю притирку
в мастерской можно выполнить
с использованием сверлильного
станка со специальным приспо-
соблением (рис. 132). Приспо-
собление состоит из вертикаль-
ного валика 14 с приваренной
кулисой 15, которая получает
возвратно-вращательное движе-
ние от кривошипа 2, вставлен-
ного в шпиндель сверлильного
станка. Кривошип 2 имеет палец
4, снабженный роликом 3, вхо-
дящим в прорези кулисы; валик'
14 вращается во втулке 16 труб-
ки 17, укрепленной при помощи
хомутов 1 на пиноли сверлиль-
ного станка. Нижним концом
валик 14 входит в трубку 8, к
которой крепится болтом 12
сменная головка 10 с чугунным
кольцевым притиром И. В го-
ловке имеется несколько отвер-
стий для подачи растворенного
микропорошка или пасты ГОИ.
Головка 10 упирается в шаро-
вую поверхность упора 9, нахо-
дящегося внутри трубки 8. Ва-
лик 14 сцепляется с трубкой 8
при помощи зубчатой муфты, со-
стоящей из верхней половины 6
и нижней 7. При чрезмерном
нажатии на притир муфта раз-
мыкается и притир остается на
месте.
Усилие, передаваемое муфте,
регулируется гайками 5, нажи-
мающими через пружину 13 на
муфту, и устанавливается зара-
нее в зависимости от требований
процесса притирки.
Когда пиноль поднимается
рукояткой подачи сверлильного
станка, муфта расцепляется и
валик имеет только возвратно-
вращательное движение, а при
249
опускании пиноли зубцы полумуфты 7 не попадают на прежнее место
и притир перемещается по окружности.
При нескольких поднятиях и опусканиях пиноли притир описы-
вает полную окружность одновременно с возвратно-вращательным
движением, таким образом устраняется работа притира по одному и
тому же месту притираемой поверхности.
Трубка 17 может передвигаться в осевом направлении по отноше-
нию к хомутам 1 и закрепляться в нужном положении болтом, что
дает возможность регулировать высоту установки приспособления
в зависимости от высоты арматуры.
Сменные головки 10 и притир 11 выполняют по размерам арма-
туры; для притирки клапана притир И делают в виде трубы, высту-
пающей за пределы головки 10, и надевают на направляющий выступ
клапана.
По такому же принципу (с возвратно-вращательным движением
шпинделя от промежуточного кулисного или кривошипного меха-
низма) работают переносные притирочные машинки, позволяющие про-
изводить притирку седла на месте установки арматуры.
В качестве примера на рис. 133 представлено приспособление для
притирки седел и клапанов арматуры с поворотом притира на угол 230°
и обратным движением на угол 200°. Сложное движенир притира
достигается наличием в корпусе промежуточного механизма, состоя-
щего из пары зубчатых колес, большее из которых имеет кривошип,
входящий в паз зубчатого сектора. Сектор соединен с большой шестер-
ней, передающей вращение шпинделя, через зубчатые полумуфты.
При каждом обороте большой шестерни закрепленный за нее кулачок
нажимает на шток и полумуфты разъединяются, в результате шпин-
дель останавливается и отстает на один-два зуба от полумуфты. Приспо-
собление снабжено регулирующими опорными пальцами, опираю-
щимися своими концами на фланец арматуры.
Неплотности между седлом и корпусом устраняют разными спо-
собами в зависимости от материала седла и конструкции его крепле-
ния в корпусе.
Седло, выполненное в виде отдельной детали — кольца, может быть
закреплено в корпусе развальцовкой, запрессовкой, посадкой на
резьбе или приваркой. В арматуре высокого давления производства
ВАЗа (Венюковского арматурного завода) место посадки клапана
выполняется в виде наплавки твердого нержавеющего сплава непо-
средственно на корпус арматуры.
Плотность установки медных колец, выполненных с посадкой при
помощи развальцовки или запрессовки (у арматуры низкого давления)
может быть восстановлена подвальцовкой или упрочнением под
прессом.
Стальные кольца, запрессованные или развальцованные в корпусе,
при пропуске среды между корпусом и кольцом рекомендуется пол-
ностью выточить и заменить новыми. Попытки подвальцовки, при-
варки, а также подчеканки таких креплений кольца положительных
результатов не дают. Практика показывает, что восстановленные таким
способом соединения в процессе эксплуатации при высоких температу-
250
pax вновь теряют плотность из-за перенапряжений в металле. Новое
кольцо крепят приваркой к корпусу с предварительной разделкой
места посадки.
Пропуская среду через резьбовое соединение корпуса с кольцом,
седло вывертывают специальным приспособлением. Если же резьба
в корпусе сохранилась, делают новое кольцо из хромистой нержавею-
щей стали (марки 2X13, 3X13 или Х18Н9Т) с резьбой, ввертывают
его в корпус и приваривают со стороны патрубка (рис. 134, а). При раз-
рушении резьбы в корпусе — место посадки кольца растачивают на
больший размер с фаской для приварки нового кольца (рис. 134, б),
новое кольцо делают по размеру рас-
точки; на его торец производят наплавку
из нержавеющей хромоникелевой стали
или твердого сплава, которую обрабаты-
вают до требуемой чистоты поверхности;
кольцо устанавливают в место расточки
и приваривают к корпусу.
В процессе ремонта затвора прове-
ряют техническое состояние всех сопря-
гаемых с ним деталей и величину зазо-
ров между ними. Сопрягаемые с тарел-
ками детали задвижек, тарелкодержа-
тели (верхний и нижний), обойму, грибок,
гнездо грибка (см. рис. 11, позиции 5,6,
Рис. 134. Приварка кольца к
корпусу задвижки:
а — при наличии резьбы, б — при
расточенной резьбе
7, 8, 9), а также сопряжение тарелки вентиля с головкой шпинделя
(см. рис. 11, позиция 13) проверяют на чистоту поверхности и вели-
чину зазоров в сопряжениях.
Поверхности деталей должны быть чистыми, с матовым или .зер-
кальным оттенком. Если имеется налет ржавчины или накипи, поверх-
ности очищают и при необходимости шлифуют или пришабривают;
отклонения от номинальных размеров должны быть в пределах допу-
сков, приведенных в табл. 17.
Если поверхность грибка изношена, его заменяют новым. При
смешении тарелок относительно седел (утопание тарелок), которое
может произойти после многократных обработок уплотнительных
поверхностей затвора, устанавливают специальные прокладки в гнезде
для хвостовой части грибка. Изношенную поверхность гнезда для
обоймы, а также поверхность самой обоймы наплавляют электродами
и обрабатывают.
§ 66. РЕМОНТ ШПИНДЕЛЯ И СОПРЯГАЕМЫХ С НИМ ДЕТАЛЕЙ
Перед ремонтом шпиндель (или шток) очищают от следов старой
сальниковой набивки, нагара, ржавчины и грязи керосином или бен-
зином. При очистке не допускается применение наждачной бумаги и тем
более острых режущих инструментов (зубила, напильника, ножа).
Для обеспечения плотности сальника поверхность шпинделя должна
быть шлифованной. На поверхности шпинделя не допускаются шеро-
ховатости, риски, царапины и другие дефекты.
251
Если на поверхности шпинделя будут обнаружены неглубокие
вмятины и задиры (глубиной не более 0,08—0,15 мм), их устраняют
приспособлением, представленным на рис. 135. Для зачистки при-
меняют пасту ГОИ и шлифовальные порошки, разведенные в масле
до консистенции сметаны.
Если дефекты на шпинделе больше 0,15 мм, то его рекомендуется
заменить, так как наплавка с последующей обработкой на станке и
азотированием поверхности способствуют ускоренному развитию элек-
тролитической коррозии в
Рис. 135. Приспособление для полировки шпин-
деля:
1 — ремень, соединяющий полухомуты, 2 — полухо-
мут, 3 — шпиндель, 4 — место нанесения шлифоваль-
ных порошков или пасты ГОИ
местах контакта шпинделя
с сальниковой набивкой
при работе в области вы-
соких температур. Новый
шпиндель надо изготовлять
из высоколегированной,
коррозийностойкой хро-
мистой стали (марки 1X13,
2X13, 3X13) точно по чер-
тежным размерам с допус-
ками, приведенными в
табл. 17.
Шпиндель должен иметь
строго цилиндрическую
форму. Величина овальности, замеренная микрометром в трех диа-
метрально противоположных точках, допускается не более 0,05 мм.
Кривизна шпинделя на всей его длине также должна быть не более
0,05 мм. Овальность и кривизну устраняют на точных металлооб-
рабатывающих станках при условии снятия стружки не более
0,08 мм на сторону.
Внутренние поверхности деталей, сопрягаемых со шпинделем,
проверяют на чистоту поверхности и отсутствие овальности. Величина
овальности не должна выходить за пределы допусков, приведенных
в табл. 17. Увеличение зазоров между шпинделем и направляющей
втулкой (см. рис. 11, позиция 10) сверх допусков недопустимо и может
вызвать смещение шпинделя, однобокую посадку клапана на седло,
одностороннее сжатие набивки, неудовлетворительную работу саль-
ника. При наличии овальности или дефектов, устранение которых
вызовет увеличение зазоров в сопряжениях, детали также заменяют
новыми.
Овальность замеряют микрометром или предельным калибром по
диаметрально противоположным точкам.
§ 67. РЕМОНТ САЛЬНИКОВОГО УПЛОТНЕНИЯ
Надежность работы арматуры в значительной степени зависит от
состояния сальникового уплотнения. Даже незначительные пропуски
пара или подтеки воды через сальниковую камеру у арматуры высо-
кого давления не всегда удается ликвидировать подтягиванием саль-
никовой нажимной втулки. Если своевременно не устранить утечку
пара или воды, произойдет эрозия металла шпинделя или сальнико-
вой камеры.
Утечку пара или воды через сальниковое уплотнение могут вызвать
следующие причины:,
неудовлетворительное состояние шпинделя, сальниковой камеры
в крышке и металлического кольца сальника;
неправильный выбор материала набивки;
неправильная укладка набивки в полости сальниковой камеры или
недостаточное ее уплотнение при укладке.
Техническое состояние шпинделя, сальниковой камеры и кольца
сальника, обеспечивающее высокое качество уплотнения, рассмотрено
в § 66, а основные материалы, применяемые для набивки в зависимости
от характера среды, ее температуры и давления, приведены в табл. 14.
Для пароводяной арматуры в основном применяют набивки, изготов-
ленные из асбеста и графита.
Использование асбестового промасленного шнура допускается
только для водяной арматуры, работающей с температурой ниже
200° С. Применять такой шнур для паровой арматуры не следует.
Масло, если имеется в материале набивки, выгорает, оставляя нагар
на поверхности шпинделя; при перемещении шпинделя нагар повреж-
дает набивку, нарушает плотность сальника и ускоряет износ шпин-
деля.
Сухая асбестовая набивка приготовляется следующим образом:
чистый асбестовый шнур расплетают на пряди диаметром 3—5 мм,
из этих прядей сплетают плотный шнур квадратного сечения по раз-
мерам сальника; готовый шнур натирают сухим серебристым графи-
том, навивают на стержень, имеющий одинаковый диаметр со шпин-
делем, и разрезают на кольца с косым срезом, как показано на
рис. 136, а. Косой срез более надежно предупреждает возможность
протекания среды на стыке кольца.
Кольца закладывают таким образом, чтобы их стыки были
расположены вразбежку, перекрывали друг друга (рис. 136, б).
Так, например, если в сальниковой камере размещается три
кольца, их стыки должны иметь угол 120°, при четырех коль-
цах — 90° и т. д.
Каждое кольцо подлежит обязательному обжатию с усадкой на
0,5—0,6 от первоначальной высоты. Для обжатия нижних колец
применяется разрезная втулка (рис. 136, б).
Качественное обжатие нижних колец набивки является непремен-
ным условием обеспечения плотности сальника, так как уплотнить
нижние кольца нажатием сверху практически невозможно: при нажа-
тии сверху уплотняются не нижние, а вышележащие слои набивки.
Хорошие уплотнения сальника дает предварительное обжатие кольца
под прессом в специальной оправке по размеру кольца.
Асбесто-графитовое уплотнение (рис. 136, в) состоит из асбестовых
колец, густо пересыпанных слоями сухого серебристого графита.
Толщина каждого слоя графита 3—5 мм.
Укладывая кольца, их также уплотняют сальниковой втулкой
через вспомогательные стальные полукольца.
253
т
Рис. 136. Сальниковые уплотнения:
а — приготовление колец из асбестового шнура, б — укладка готовых
колец в сальниковую камеру, в— асбесто-графитовое уплотнение, г —
чисто графитовое уплотнение, д — набивка сальниковой камеры с об-
жатием через разрезную втулку; 1 — асбестовый шнур, 2 — стер-
жень, 3 — разрез, 4 — прографиченные асбестовые кольца, 5 — шпин-
дель, 6 — корпус сальниковой камеры, 7 — металлическое кольцо
сальника, 8 — грундбукса, 9 — чешуйчатый графит, 10 — стальные
полукольца (приспособление для уплотнения набивки)
Для чистого графитового уплотнения (рис. 136, г) изготовляют два
асбестовых кольца, которые предварительно обжимают под прессом
в оправке; одно кольцо укладывают в полость сальниковой камеры и
насыпают порциями серебристый чешуйчатый графит; высота каждой
порции должна быть не более двукратного зазора между шпинделем и
полостью камеры: Н — 2S (см. рис. 136, д); каждую порцию плотно
утрамбовывают разрезной втулкой, добавляя необходимое количество
графита; сверху укладывают второе асбестовое кольцо. Набивка из
чистого графита значительно устойчивей асбестовой и других набивок.
При горизонтальном расположении шпинделя графит предварительно
смачивают водой до тестообразного состояния. Зазоры между шпин-
делем и верхней и нижней втулками сальника при графитовой набивке
должны быть не более 0,05 мм (0,1 мм по диаметру).
Набивку сальниковой камеры у запорной арматуры производят
при крайнем верхнем положении шпинделя, а у регулирующей —
при полностью опущенном шпинделе (штоке), отцентрированном по
седлу. Сальниковая камера набивается на полную высоту так, чтобы
втулка грундбуксы входила в камеры примерно на 3—5 мм. Одно-
временно с набивкой камеры проверяют легкость хода шпинделя, для
этого его несколько раз проворачивают.
Сальник затягивают равномерно, без перекосов, проверяя щупом
зазор между втулкой грундбуксы и шпинделем у затяжных болтов.
При затяжке не следует допускать чрезмерного уплотнения набивки,
иначе графит будет выдавливаться в зазоры между шпинделем и втул-
кой грундбуксы, а шпиндель -— туго вращаться.
§ 68. ОСОБЕННОСТИ РЕМОНТА АРМАТУРЫ
С БЕСФЛАНЦЕВЫМ СОЕДИНЕНИЕМ КОРПУСА С КРЫШКОЙ
Внедрение пара высоких параметров усложнило способы соедине-
ния арматуры с трубопроводом и ее корпуса с крышкой.
Если арматуру для низкого и среднего давления можно собирать
с трубопроводом при помощи простого разъемного фланцевого соеди-
нения, которое уплотняют усиленной затяжкой шпилек с деформацией
прокладки, находящейся между фланцами, то для трубопроводов
высокого давления такое соединение повсеместно заменено сварным,
как более надежным и не требующим толстых фланцев с длинными
шпильками большого диаметра. Однако сварку нельзя применить для
соединения корпуса с крышкой: такое соединение не позволит много-
кратно разбирать арматуру для ремонта и замены ее рабочих узлов
(клапана и сопряженных с ним деталей), расположенных в корпусе и
наиболее часто подверженных износу и разрушению.
Для соединения корпуса с крышкой арматуры при высоком давле-
нии применяют разборное соединение с сальниковой набивкой. Такое
соединение самоуплотняется непосредственно давлением среды, про-
текающей через корпус, что обеспечивает хорошую плотность и надеж-
ность работы этого узла.
У арматуры с самоуплотняющимся соединением корпуса с крышкой
(см. рис. 44) при открытом, рабочем положении затвора, давление
255
среды, действуя на нижнюю поверхность крышки 29, прижимает мяг-
кую сальниковую набивку 16 через опорное кольцо 15 к разъемному
кольцу 14. Разъемное кольцо, плотно вставленное в паз корпуса 31,
служит упором для усилий, действующих на крышку. Воспринимая
эти усилия, кольцо непосредственно передает и распределяет их на
корпус арматуры.
При разборке арматуры клапан поднимают вверх вращением махо-
вика приводной головки на открытие, ослабляют гайки и откидывают
шарнирные болты нажимной планки. На торец крышки устанавливают
два полукольца, а
на верхнюю часть нажимнои планки две упорные
скобы приспособления, выступ которого дол-
жен входить в паз, специально устроенный в
шпинделе (рис. 137).
Вращая маховик на закрытие, усилие на
шпинделе, передаваемое через приспособление
на торец крышки, опускает ее вниз до упора
в корпусе и освобождает торец' разъемного коль-
ца от зажима его крышкой. После этого прис-
пособление снимают, отвертывают гайки 11
(см. рис. 44), поднимают опорный диск 12 и
закрепляют его в верхнем положении.
В отверстия корпуса, расположенные нап-
ротив секторов разъемного кольца, устанавли-
вают круглую выколотку, при помощи которой
выбивают один из секторов, имеющий срезы,
параллельные оси кольца. Остальные секторы
легко вынимаются из паза корпуса.
Дальнейшую разборку делают по следующей
технологии: отвертывают гайки со шпилек, кре-
пящих бугель 30 к корпусу, поднимают и укла-
дывают его на подкладки высотой 90—100 мм;
вращая маховик на открытие, поднимают крыш-
ку в верхнее положение; затем крышку вместе
Рис. 137. Приспособ-
ление для опускания
крышки при разборке
задвижки:
1 — шпиндель, 2—упор-
ная скоба, 3 — нажимная
планка, 4 — полукольцо,
5 — грундбукса, 6 —
верхний торец крышки
с затвором вынимают из корпуса, устанавливают на стенд, разби-
рают редуктор и приводную головку, снимают со шпинделя нажим-
ную планку 8, грундбуксу 9, опорный диск 12 и крышку 29: Остальную
разборку и ремонт затвора и шпинделя производят по технологии,
приведенной в § 62—67.
Перед сборкой все детали стилоскопируют на соответствие химиче-
ского состава стали маркам, указанным на чертеже. Проверяют
сопряжение и зазоры крышки с корпусом (опуская крышку в корпус
до упора сальникового кольца с корпусом и крышкой), секторы разъем-
ного кольца с корпусом и другие сопрягаемые детали. Все сопряжения
должны иметь посадку в соответствии с чертежом и не ниже четвертого
класса точности (см. табл. 17). При сборке следует убедиться, что
центрирующая выточка на нижней части опорного диска плотно при-
легает ко всёй верхней поверхности разъемного кольца, выступающей
из корпуса. В процессе сборки все сопрягаемые детали смазывают
графитом. Для смазки и асбесто-графитовой набивки сальникового
256
уплотнения следует применять хлопьевидный графит серебристого
цвета. Нельзя применять графит тонкого помола. Такой графит под
влиянием температуры и давления настолько спекается, что образует
твердую массу. Сборка сальникового уплотнения корпуса с крышкой
производится так же, как и сборка сальникового уплотнения шпинделя.
§ 69. ОСОБЕННОСТИ РЕМОНТА ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ
И РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ
Уплотнительные поверхности предохранительных клапанов ремон-
тируют так же, как поверхности вентилей и задвижек, но качество
притирки седла и тарелки должно быть выше, поскольку нельзя
приложить дополнительные усилия для прижатия клапана к седлу.
Качество притирки проверяется теми же способами: на масло и каран-
даш. Проверяя на карандаш, все карандашные штрихи должны быть
стерты на всей ширине притираемой поверхности.
Надежность работы рычажных предохранительных клапанов зави-
сит не только от качества уплотнительных поверхностей запорного
органа, но и точности регулировки клапана с рычажным механизмом.
Клапаны регулируют на высокую чувствительность к превышению
заданного давления: они должны автоматически сработать при раз-
ности давлений груза на тарелку и пара под тарелку не более 2—8%.
На рис. 138 представлена рычажная система предохранительного
клапана. Опорные выемки рычага имеют центрированную поверх-
ность” или специальную призму, впрессованную в рычаг; вершины
штока 2 и рабочей части опорной вилки 6 имеют закаленную или
цементированную поверхность.
Опорные выемки рычага (призмы) должны иметь закругление с ра-
диусом г = 0,3 мм и быть строго перпендикулярны боковым поверх-
ностям рычага; соответственно вершины штока и опорной вилки
должны иметь закругление с радиусом г = 0,2 мм. Вершйна штока
должна быть строго перпендикулярна его оси, а вершина рабочей
части опорной вилки — оси опорной вилки. В случае износа этих
деталей на их поверхность делают наплавку; наплавленную поверх;
ность обрабатывают напильником с припуском не более 0,1 мм на
сторону, закаливают и доводят шлифованием по специальному
шаблону.
Собирая клапан с направляющими перьями (ребрами), следует
обращать внимание на зазор между перьями и направляющей втул-
кой; этот зазор должен быть не более 0,4 мм по диаметру; если износ
перьев превышает указанный зазор, их следует наплавить и прото-
чить, чтобы клапан имел зазор в отверстии втулки не более 0,1—0,2 мм
по диаметру.
При сборке рычажного устройства рычаги предохранительного
клапана необходимо установить строго горизонтально зеркалу вход-
ного фланца (/ij = /i2). Рычаги установленного на место предохрани-
тельного клапана должны быть в горизонтальном положении. Все три
опорные точки 0 каждого рычага (под опорную вилку, шток и груз)
должны находиться на одной горизонтальной прямой. Горизонталь-
257
Рис. 138. Рычажная система предохранительного клапана:
1 — направляющая вилка, 2 — шток, 3 — рычаг, 4 — корпус, 5 —
крышка, 6 — опорная вилка; В — высшее положение верхнего ребра рычага
(клапан открыт). II — низшее положение нижнего ребра рычага (клапан
закрыт), О — опорные точки рычага со штоком, опорной вилкой и грузом;
а — расстояние между опорными точками рычага, опорной вилки, штока
и центром направляющей вилки; угол а — правильно, угол [5 — непра-
вильно
ность положения рычага проверяют уровнем. Рычаг устанавливают
точно на ребре штока, без перекоса и сваливания на сторону, без
касания щечек вилки. Направляющая вилка должна иметь прорезь
с запасом не менее 5 мм под рычагом при нижнем его положении и
10 мм над рычагом при верхнем его положении. Расстояние между
осями штока и опорной вилки (размер а) должно точно соответство-
вать расстоянию между вершинами опорных точек на рычаге.
Груз на рычаге следует закрепить так, чтобы исключить возмож-
ность его произвольного перемещения.
Разборка главного предохранительного клапана (см. рис. 55)
производится на специальном стенде. После разборки проверяют все
детали на соответствие их чертежным размерам. Высота наплавки
уплотнительных поверхностей седла и клапана должна быть 4—5 мм,
а чистота поверхности — не ниже 12-го класса. Повреждения уплот-
нительных поверхностей глубиной менее 0,3 мм устраняют притиркой.
При более глубоких повреждениях их обрабатывают на станке, делают
наплавку, вновь обрабатывают на станке с припуском 0,5—0,6 мм,
зате.м притирают.
258
Проверяют положение направляющих ребер, приваренных к вход-
ному отверстию присоединительного патрубка (или клапану), и состоя-
ние их кромок. Ребра должны иметь радиальное положение по отноше-
нию к центру седла (у арматуры с ребрами, приваренными к кла-
пану, — к центру клапана); деформированные ребра заменяются
новыми. Для предотвращения задирания наружной поверхности кла-
пана о ребра все острые углы на ребрах закругляют напильником.
Зазор в сопряжениях клапана с направляющими ребрами должен
быть равномерным по диаметру и находиться в пределах 0,1—
0,3 мм.
Цилиндрическую форму рубашки камеры клапана и камеры демп-
фера проверяют индикатором.. Эллипсность рубашек не должна пре-
вышать 0,05 мм на диаметр. При большей эллипсности рубашку заме-
няют новой, изготовленной из стали 3X13. Отдельные мелкие задиры
на внутренней поверхности рубашки зачищают шабером и мелкой
наждачной шкуркой. Зазор между поршнем и поршневой рубашкой
должен быть в пределах 0,6—0,8 мм на сторону.
Особенности конструкции главных предохранительных клапанов им-
пульсного устройства заключаются в том, что ходовая часть состоит из
двух сравнительно длинных штоков; штоки имеют четыре мягких направ-
ляющих сальниковых уплотнения (поз. 9, 14, 19 и 23) и два жестких
сопряжения с очень малыми зазорами. Сопряжения расположены
в четырех разных деталях: присоединительном патрубке,' корпусе,
крышке корпуса и демпферном устройстве. В процессе эксплуатации
клапан вибрирует, а в период выхлопа струя пара развивает большие
усилия, способные оторвать клапан от места установки. Поэтому при
сборке клапана надо очень тщательно центрировать детали и прове-
рить все радиальные зазоры в соответствии с чертежом.
Асбестовые кольца сальниковых уплотнений перед укладкой отжи-
гают при температуре 580—600° С в течение 1,5—2 ч. Замки колец
делают встык, зазор или перекрытие не допускается. Затяжка уплот-
нений не должна быть чрезмерно тугой. После затяжки ходовую часть
проверяют динамометром сжатия, устанавливая его в специальное
приспособление, а последнее укрепляют на верхнем фланце демпфера
при снятой крышке 29. Проверяют также жесткость пружины 20,
которая должна соответствовать паспортным показателям.
Установив главный предохранительный клапан на место и наладив
его для совмещенной работы с импульсным клапаном, в камеру демп-
фера заливают воду и соединяют ее с бачком проточной воды, распо-
ложенным несколько выше демпфера.
Наиболее часто встречающимися дефектами в регулирующей арма-
туре являются:
износ или местное разрушение рабочих поверхностей седла и
клапана;
разрушение резьбового соединения седла с корпусом;
большой зазор между золотниками и седлом;
увеличение зазора в шарнирных соединениях;
выработка внутренних поверхностей направляющих втулок и
призм золотника.
259
1
Зазоры в сопрягаемых деталях проверяют по чертежам. Дефекты
устраняют теми же способами, что и при ремонте запорной арматуры.
Удаление незначительных дефектов на рабочих поверхностях золот-
ника и скалки в регулирующих клапанах производят зачисткой на
токарном станке мелкой наждачной бумагой.
Если разрушилось резьбовое соединение седла с корпусом, его
заменяют сварным, вытачивая старое седло на станке, устанавливая
и приваривая к корпусу новое седло.
При выработке внутренних поверхностей направляющих втулок
последние заменяют новыми.
Для правильной работы регуляторов уровня и перелива
(см. рис. 51), а также конденсационных горшков с шарообразными
поплавками большое значение имеют масса поплавка (шара), его плот-
ность и плотность прилегания золотниковой щечки к седлу камеры.
Масса поплавка должна соответствовать массе, указанной в тех-
нической характеристике завода-изготовителя, с отклонениями не
бодее минус 20% —плюс 10%. Массу определяют взвешиванием
поплавка после очистки от ржавчины и грязи до металлического
блеска.
Нельзя очищать поплавок, нагревая его пламенем газовой горелки
или в горне. Внутри поплавка может находиться вода, которая в неко-
торых случаях специально заливается в поплавок для уравновешивания
его в поплавковой камере или может проникнуть в него через неплот-
ности. При нагреве давление пара может разорвать поплавок и при-
чинить тяжелые ожоги рабочим.
Чтобы определить плотность, поплавок опускают в воду на
10—20 мин. Если масса поплавка после пребывания под водой не отли-
чается от массы до погружения в воду, поплавок считается плотным.
Место пропуска воды определяют следующим образом: поплавок
засверливают, поверхность его закрашивают мелом, разведенным
в воде, и после просыхания мела в поплавок заливают керосин. Дефект-
ные места обнаруживают по появлению на меловом покрытии жирных
пятен или полосок. Эти места разделывают под сварку, заваривают или
вырубают зубилом и кладут на них заплату. Закончив ремонт, плот-
ность поплавка вновь проверяют на керосин.
Если дефектов много или коррозийное разрушение металла свыше
20% от его первоначальной массы, то поплавок заменяют новым.
Во время проверки технического состояния конденсационных горш-
ков низкого и среднего давления с поплавками кувшино- или стакано-
образной формы (см. рис. 53), кроме запорной арматуры, проверяется
ход штока игольчатого клапана в направляющей втулке, а также
масса прплавка. Шток должен свободно, без заедания, ходить в рези-
новой манжете (или сальниковом уплотнении) и одновременно иметь
плотную посадку.
При одностороннем износе резиновой манжеты ее заменяют. Массу
поплавка проверяют после его очистки от ржавчины и грязи с обеих
сторон. Проверку производят следующим образом: в наполненный
водой корпус горшка опускают поплавок и понемногу наливают в него
воду; если поплавок, наполненный водой примерно до половины
260
объема, потонет и откроет игольчатый клапан, масса его правильна,
если же поплавок при наполнении его водой потонет раньше или не
потонет при заполнении водой примерно наполовину, масса по-
плавка неправильна. В обоих случаях уравновешивают поплавок с
силой, вытесняющей его из воды. Из-за коррозийного износа попла-
вок при проверке массы не тонет. Для восстановления первона-
чальной массы поплавка к наружной стороне его. донышка привари-
вают металлическую пластинку.
§ 70. РЕМОНТ ВОДОУКАЗАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
При ремонте водоуказательных приборов, кроме быстрозапорных
и запорных вентилей и пробочных кранов, проверяют и восстанавли-
вают техническое состояние поверхности гнезда в колонке под стекло,
поверхности прижимной планки (накладки) на стекло, а также плоских
поверхностей стекла.
Проверку гнезда под стекло в водомерных приборах типа «Клин-
гер» делают по контрольному шаблону (чугунному или стальному),
имеющему форму стекла. Этим шаблоном проверяют на краску по-
верхность гнезда и накладки или рамки. Если необходимо, проверяе-
мые поверхности подвергают шабровке до получения не менее пяти
отпечатков краски на 1 см2.
Матовую поверхность стекла проверяют по контрольной плите
на краску. Поверхность стекла считается правильной, если на каждом
квадратном сантиметре стекла будет получено не менее пяти отпечатков
краски. Если поверхность стекла некачественна, то производят при-
тирку. Для этого на пришабренную поверхность плиты насыпают
наждачный порошок и поверхность стекла притирают равномерным
движением его по плите с легким нажимом. Чтобы плита изнашивалась
равномерно, каждое стекло перемещают по всей ее поверхности.
Стекла проверяют также на прямолинейность. Отсутствие прямо-
линейности стекла приводит к его поломке при затяжке. Непрямо-
линейность стекла при проверке всех четырех его сторон на контроль-
ной плите не должна превышать 0,1 мм.
Устанавливая стекло в колонку, под него и на него укладывают
паронитовые прокладки толщиной до 0,5 мм с гладкой поверхностью.
Отверстие в прокладке для смотровой щели делают несколько больше,
чем сама щель.
В приборах высокого давления с пластинками слюды кроме при-
шабровки плоскости гнезда под пластинки слюды и плоскости рамок
проверяют зазор на верхнем и нижнем стыках разъемных накладок.
Если этот зазор более 1 мм, накладки заменяют, так как не будет
обеспечено плотное прижатие слюдяных пластинок вверху и внизу.
При замене накладок следует до минимума уменьшить ширину смо-
тровой щели, которая должна быть не более 2—3 мм, что значительно
продлит срок службы пластинок.
Слюдяные пластинки делают из прозрачной белой или слегка
розовой слюды, тщательно отбираемой: без пятен, изгибов и трещин.
Длина полоски слюды должна соответствовать высоте арматуры,
а ширина — быть больше смотровой щели не менее чем на 16 мм.
261
Толщина слюдяной' пластинки — 0,4—0,1 мм. Для цельных слюдя-
ных прослоек берут несколько пластинок общей толщиной до 2 мм
(в зависимости от давления). Между слюдой и металлическим кор-
пусом кладется мягкая прокладка из паронита или из паронита и
медной фольги толщиной до 0,5 мм.
Болты или гайки начинают завертывать со средних, расположенных
по обе стороны стекла (или слюды). Затем завертывают гайки (или
болты) на концах. При завертывании следят за равномерностью под-
жатия рамки или накладки. Когда рамка или накладка слегка при-
жмет стекло, гайки или болты затягивают в крестообразном порядке,
постепенно усиливая прижатие.
Каналы в корпусе колонки для воды и пара тщательно очищают.
Для этого отвертывают, а после чистки плотно завертывают все имею-
щиеся пробки с резьбой.
П'ри проверке пробочных кранов иногда обнаруживают, что кран
«прикипел». В этом случае надо ослабить сальник и после легких
осторожных ударов по пробке повернуть ее. Притирку кранов произ-
водят следующим образом: пробку крана смазывают маслом и посы-
пают тонким слоем мелкозернистого притирочного порошка, затем ее
вставляют в отверстие корпуса крана (или в притир, обработанный
по форме пробки), который зажимают в тисках. Вращая пробку клю-
чом или воротком то в одну, то в другую сторону, проверяют ее на
отблеск. Затем наносят на пробку тонкий слой пасты ГОИ с керосином
и завершают обработку.
§ 71. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ АРМАТУРЫ
Окончательная проверка качества ремонта арматуры производится
гидравлическим испытанием.
По действующим инструкциям и правилам Госгортехнадзора уста-
новлены следующие нормы гидравлического испытания арматуры:
при ремонте, связанном с заваркой сквозных и глубоких раковин
корпусов и крышек, а также при смене всех шпилек, арматуру про-
веряют на прочность материала пробным гидравлическим давлением рпр
по нормам согласно ГОСТ 356—68, выдержки из которого приведены
в табл. 24 и 25; -
при ремонте уплотнительных поверхностей затвора, сальниковой
набивки и замене прокладок арматуру проверяют на плотность (гер-
метичность) давлением, равным 1,25 рабочего.
Арматура, которую ремонтировали, не снимая с трубопровода,
гидравлическому испытанию на плотность может не подвергаться.
При этом необходимо особо тщательно проверять качество притирки
уплотнительных поверхностей, качество работ по замене сальниковой
набивки и прокладки в разъеме верхнего фланца.
Регулирующая и дроссельная арматура на плотносз>Ь не испыты-
вается.
Испытание на прочность производят при полностью открытом
клапане. В этом случае под давлением будут находиться весь корпус
и крышка арматуры. Перед испытанием корпус и крышку очищают
262
от грязи и насухо вытирают; для лучшего выявления дефектов целе-
сообразно корпус и крышку окрасить мелом. Под пробным давлением
арматуру выдерживают в течение 10 мин, тщательно ее осматривая.
Если не будет обнаружено просачивания через металл воды или
отпотевания наружных поверхностей корпуса и крышки, арматура
считается выдержавшей испытание. Испытание на прочность произ-
водят водой с температурой не ниже 20° и не выше 100° С.
Проверку на плотность затвора осуществляют при закрытом
клапане. Как в процессе закрытия, так и во время испытания нельзя
применять рычаги, чтобы увеличить прижатие поверхности клапана
к седлу. Плотность запорного органа должна быть обеспечена пово-
ротами маховика вручную. Испытание на плотность сальника и флан-
цевого соединения у вентилей с направлением среды под тарелку
производят при открытом клапане, затем клапан закрывают и прове-
ряют плотность затвора. У вентилей с направлением среды на тарелку
плотность затвора проверяют одновременно с проверкой плотности
сальника и фланцевого соединения.
В задвижках с двусторонним затвором воду при гидравлическом
испытании подводят через дренажную пробку; оба патрубка задвижки
должны быть открыты для осмотра.
При отсутствии дренажной пробки и проверке на плотность клин-
керных и шиберных задвижек испытание производят попеременно
с каждой стороны затвора, а наблюдение — со стороны противополож-
ного патрубка.
В обратных клапанах воду подводят на тарелку, а наблюдение
осуществляют со стороны открытого входного патрубка.
Предохранительные клапаны испытывают водой, направленной
под клапан. Для заклинивания рычага рычажного предохранитель-
ного клапана при гидравлическом испытании применяют фасонные
клинья по типу, приведенному на рис. 127, или скобу с болтами. Испы-
тывая главный предохранительный клапан, следует снять крышку
с демпферной камеры, чтобы можно было регулировать натяжение
пружины. Пружинные предохранительные клапаны, работающие
с тарированной пружиной, испытывают с зажимной втулкой, которую
ставят вместо пружины.
Для гидравлического испытания арматуры применяют приспособ-
ления различной конструкции (рис/ 139). Приспособления могут быть
собраны на общем стенде, схема которого показана на рис. 140.
На этом стенде для главного и импульсного предохранительных кла-
панов использованы корпуса старых предохранительных клапанов.
Порядок испытания арматуры на плотность затвора следующий:
уплотнительные поверхности тщательно промывают бензином и на-
сухо вытирают тряпками; внутреннюю полость очищают и продувают
сжатым воздухом при открытом затворе; открывают вентиль от напор-
ного трубопровода; промывают затвор испытываемой арматуры в тече-
ние 3—5 мин; плотно закрывают вручную затвор (рычажную арматуру
заклинивают); медленно поднимают давление до требуемого, наблю-
дая его подъем по манометру; по достижении необходимого давления
закрывают вентили от напорного трубопровода и гидропресса.
! lit !||t l|||l !|||! J Illi III! III! Jll Illi! illE J|l! III! III! III! Ill; lit Illi 'll: III! Ill: III lit lit Illi l||! I||! lilt lilt III!! III!! III! Ilf It! !! 'Ill' 'll!! III! il!! III! I||t Illi' 'III' 'III!
-500 f
Рис. 139. При-
способления для
гидравлическо-
го испытания
арматуры:
а — бесфланце-
вых мелких вен-
тилей и задви-
жек, б — бесфлан-
цевых и фланце-
вых крупных вен-
тилей и задвижек, е — импульсных клапанов и угловой арматуры; / и 6' — опорные по-
верхности, 2 — направляющие конусы, 3 — направляющие опорных поверхностей, 4 —
подвод воды, 5 — сменная головка с фланцем (кольцо для бесфланцевой арматуры), 7 —
винт, 8 — станина, 9 — корпус арматуры, 10 — прокладка (мягкая сталь для бесфланцевой
арматуры, паронит для фланцевой арматуры), 11 — струбцина, 12 — гайка струбцины, 13 —
ползун
Продолжительность испытания на плотность 5 мин. Если в резуль-
тате испытания не будет установлено пропуска воды через уплотни-
тельные поверхности и падения давления по манометру, арматура
считается выдержавшей испытание.
По окончании гидравлического испытания удаляют воду из арма-
туры, продувают ее сжатым воздухом (при возможности горячим),
насухо протирают корпус, фланцы и шпиндель.
Рис. 140. Стенд для испытания арматуры:
а — для главного предохранительного клапана, б — для импульсного клапана, в — для
двухрычажного предохранительного клапана, г — для крупной арматуры, д — для мелкой
арматуры; 1 •— рама, 2 — опорные стойки, 3 — испытываемая арматура, 4 — корыто для
спуска воды, 5 — запорный вентиль, 6 — напорный трубопровод, 7 — манометр, 8 — дре-
нажный трубопровод, 9 — гидравлический насос
Испытывая арматуру на стенде рабочей средой, арматуру предвари-
тельно прогревают. После прогрева затвор несколько раз открывают
и закрывают, проверяя отсутствие заеданий трущихся и подвижных
частей, а затем плотно закрывают и начинают поднимать давление.
Дальнейший порядок испытания остается тот же, что и при испытании
водой с температурой до 100° С. Такой контроль дает возможность
выявить малейшие дефекты после ремонта и значительно повышает
надежность работы арматуры в эксплуатационных условиях.
§ 72. РЕМОНТ РЕДУКТОРА И ПРИВОДА К АРМАТУРЕ
Наиболее частыми неисправностями работы электропривода бы-
вают повреждения в электрической цепи питания и сигнализации на
главный щит. Эти повреждения устраняются электрослесарями цеха
тепловой автоматики и испытаний (ЦТАиИ). Электродвигатель про-
веряется и ремонтируется электрослесарями электроцеха. Ремонт
редуктора и ручного привода к арматуре и ремонт приводной головки
на шпинделе арматуры выполняет звено из бригады слесарей по
ремонту арматуры. Компоновку электропривода со шпинделем (при-
водной головкой) арматуры делают совместно слесари по ремонту
арматуры и электрослесари ЦТАиИ.
Правильная сборка редуктора и контроль за смазкой во время
эксплуатации обеспечивают длительную и надежную его работу.
Осмотр и проверка технического состояние редуктора может произво-
диться на месте его установки (на арматуре, колонке дистанционного
управления) или снятым с арматуры, в мастерской, на рабочем месте,
265
оборудованном специальным стендом, грузоподъемной талью, верста-
ком, набором слесарного и контрольно-измерительного инструмента.
Проверку редуктора на месте производят по наряду с допуском опе-
ративным персоналом того цеха, в котором находится арматура.
Зубчатые колеса редуктора имеют основные элементы зацепления,
показанные на рис. 141. Зубчатая передача характеризуется зависи-
мостью элементов зубчатого зацепления одного колеса с другим.
В табл. 40 даны наименование и зависимость элементов зубчатого
зацепления. По этой таблице можно также подобрать нужную пару
зубчатых колес для редуктора.
Осматривая редуктор на месте установки, снимают крышку с кор-
пуса. Поворачивая маховик вручную, проверяют плавность хода по-
движных частей и правильность зацепления зубьев передачи. Для
этого зубья ведущего колеса (или червяка) покрывают тонким слоем
масляной краски и несколько раз
Рис. 144. Элементы зацепления зубча-
того колеса
проворачивают. По отпечатку краски
с обеих сторон на зубьях ведомой
шестерни (червячного колеса) опре-
деляют правильность зацепл ения.
Если пара с цилиндрическими
колесами собрана правильно, отпе-
чаток краски на зубьях ведомой
шестерни будет лежать ровной
полосой вдоль рабочей поверх-
ности и занимать 70—80% высоты
зуба. У передачи с коническими
колесами отпечаток не должен до-
ходить до края меньшего торца (верхней части конуса) примерно на
1/8 часть и занимать 50—60% длины зуба.
Правильное зацепление для червячной передачи характеризуется
пятном краски по центру колеса в направлении его вращения. Это
пятно занимает на поверхности зуба 60—75% его длины. Краску
можно заменить свинцовой лентой толщиной 0,1—0,15 мм. Величину
зазора между зубьями определяют, замеряя толщину ленты в месте
оттиска микрометром.
В случае неправильного зацепления колес редуктор снимают
с арматуры (или с колонки дистанционного управления) и неисправ-
ность устраняют в мастерской подкладкой из мягкого железа под
ступицу одного из колес, обработкой торца ступицы на токарном
станке, наплавкой с последующей обработкой торца ступицы, восста-
новлением межцентрового расстояния между двумя колесами или дру-
гими способами в зависимости от вида неисправности.
На месте установки также осматривают и замеряют подшип-
ники валов зубчатых колес, шариковые (или роликовые) подшип-
ники электропривода, маслоотбойные устройства в масляной ванне
и манжетные уплотнения вала, препятствующие вытеканию масла из
ванны, задиры и заусенцы в прорезях кулачкового соединения колеса
с втулкой и кулачков (у редукторов для запорной арматуры), плот-
ность шпоночного соединения втулки со шпинделем, кулачкового соеди-
нения ручного привода с червячным валом и другие неисправности у де-
266
Табл п ц ,i 40
Зависимость элементов зубчатого зацепления
Наименование элементе!. Условные обозначения Расчетам формула
t D
Модуль, мм т m = ~ • л Z
Шаг, мм t t = mn = 3,14 in
Число зубьев, шт. Z z= nt
Диаметр делительной окруж- D D = Z m
ности, мм
Диаметр окружности высту- D Е DF = (Z + '2)-m
пов, мм Диаметр окружности вна-
Di Di = (Z — 2A) -m
дин, мм
Высота головки зуба, мм h' h' — tn
Высота ножки зуба, мм h" h" = 1,2m f. 3.14m.
Толщина зуба, мм d II to ;
Ширина впадины, мм d' d' = d
Высота зуба, мм h - h = ‘2,2m
Расстояние между центрами A л -p tn 2
двух зубчатых колес, мм
Передаточное отношение пары зубчатых колес i ₽□! ci II
Примечание. Z) - число зубьев ведущего колеса, в червячной передаче — число
заходов червяка, a Z2 — число зубьев ведомого колеса.
талей, расположенных в корпусе редуктора. Результаты замеров за-
носят в формуляр и сопоставляют с размерами деталей по чертежу.
Необходимость снятия редуктора для ремонта его в мастерской
определяет мастер. ’
Основные повреждения редуктора, которые могут быть выявлены
при осмотре и устранены только в мастерской, следующие:
износ или поломка зубьев шестерни, червячного колеса, червяка,
кулачкового соединения колеса с втулкой; эти повреждения характе-
ризуются также резким стуком при включении и работе редуктора во
время эксплуатации;
трещины или глубокая пористость литья в корпусе или крышке
редуктора;
износ подшипников, а для подшипников качения наличие задира-
ния или выкрашивания металла на поверхности шариков (роликов),
обойме, бортах, ржавчины или деформации сепаратора.
Величину износа зубьев редуктора определяют щупом, вводя ту
или другую пластинку щупа между зубьев сцепления пары колес или
штангензубомером, показанным на рис. 142. Упор штаигензубомера 3
устанавливают на нормальную высоту головки зуба h' = т (см.
табл. 40) и закрепляют его в этом положении винтом. Сдвигают губки
267
Рис. 142. Штангензубомер:
/ шкала для определения высоты зуба, 2 и
4 — нониусы, 3 — упор, 5 — шкала для изме-
, рения толщины зуба
шкалы 5 до их соприкосновения с профилем зуба и отсчитывают
размер по шкале нониуса 4.
Величина износа определяется как разность между толщиной
зуба, определенной по формуле табл. 40, и фактической, показанной
штангензубомером.
По нормалям для машиностроения шестерни редукторных пере-
дач допускаются для дальней-
шей эксплуатации без ремон-
та при величине износа толщины
зуба d до 30% от размера моду-
ля. Так, например, шестерни с
модулем 4 мм допускаются к ра-
боте с износом зубьев до 1,2 мм.
Зубчатые колеса редукторов
с общим износом толщины
зубьев более 25% от толщины
зуба, что соответствует примерно
30% от размера модуля, не ре-
монтируют, а заменяют новыми.
Изношенные зубчатые колеса,
ремонт которых признан неэко-
номичным, лучше заменять па-
рами даже в том случае, когда
одно колесо в заменяемой паре
имеет допустимый износ. Новое
колесо, изготовленное с номи-
нальными размерами зацепления,
быстро приводит к недопусти-
мому износу зубьев или их по-
ломке на старом.
При выкрашивании или по-
ломке 1—4 зубьев их восстанав-
ливают наплавкой с помощью
двух медных шаблонов с формой зуба и впадины этого же колеса. Мед-
ные шаблоны образуют грани зуба и в процессе сварки из-за высокой
теплопроводности меди не соединяются с наплавленным металлом, а
после наплавки легко вынимаются из впадины. Поломанные зубья,
а также прилегающие к ним участки перед наплавкой зачищают абра-
зивным кругом, а по окончании наплавки вновь зачищают, прове-
ряют цветной, магнитно-порошковой или ультразвуковой дефектоско-
пией (см. § 2) и при необходимости фрезеруют модульной фрезой или
строгают на поперечно-строгальном станке по разметке. В целях преду-
преждения образования трещин в наплавленном металле и прилега-
ющих к нему зонах рекомендуется наплавку производить с предвари-
тельным и сопутствующим подогревом шестерни до температуры 200—
250° С, а после наплавки шестерню (или ее часть, где производилась
наплавка) зарыть в горячий сухой песок для медленного остывания.
Если имеются повреждения втулки червячного колеса или ступицы
корпуса (см. рйс. 60), которые препятствуют нормальной посадке
263
червячного колеса на шпиндель (или приводную головку) арматуры и
их нельзя устранить наплавкой электродами, то посадочное отверстие
растачивают до большего размера на токарном станке, изготовляют
переходную втулку с внутренним размером по чертежу, а наружным
диаметром, равным диаметру расточки с припуском для прессовой по-
садки Пр/3 (см. табл. 17). Перед посадкой переходной втулки шестерню
(или корпус редуктора без крышки) нагревают в масле до темпера-
туры 80—90° С, легкими ударами молотка запрессовывают переходную
втулку и медленно охлаждают под слоем асбеста или в сухом песке.
Таким же способом запрессовывают шарико- или роликоподшип-
ники на вал редуктора или шпиндель арматуры, нагревая подшипник
в масле до 80—90° С:'
Когда обнаруживаются трещины или пористость в чугунном кор-
пусе (крышке) редуктора, пораженные участки зачищают абразивным
кругом по периметру не менее 20 мм от кромки трещины. На расстоя-
нии 8—10 мм от краев трещины просверливают отверстия диаметром
8—10 мм, от которых вырубают фаски по всей длине трещины с углом
раскрытия в 45° на каждую сторону. Трещины заваривают специаль-
ными электродами с подогревом корпуса до 400—500° С.
Трещины и пористость в-металле корпуса редуктора можно устра-
нить замазкой, приготовленной на эпоксидном клее.
Пораженные участки корпуса обрабатывают так же, как для сварки.
После этого поверхность протирают технической салфеткой, смочен-
ной в авиационном бензине Б-30, ацетоне (ГОСТ 2768—67) или спирте.
Протирка считается законченной, если салфетка, проведенная по по-
верхности, останется чистой, без следов жира йли грязи. Подготовку
поверхности кончают за 30—40 мин до нанесения мастики. Это необхо-
димо для того, чтобы на поверхности не образовались окислы и загряз-
нения. К подготовленной поверхности нельзя прикасаться руками.
Мастику приготовляют из 100 весовых частей эпоксидной смолы
ЭД-6, ЭД-5 (ГОСТ 10587—63), 10—15 частей дибутилфталата *
(ГОСТ 2102—67) и 20—60 весовых частей наполнителя из чугунной ]
или фарфоровой муки.
Замазанные или склеенные участки корпуса редуктора выдержи- ;
вают при комнатной температуре в течение 24—36 ч.
Подшипники качения (шариковые, роликовые), имеющие шелуше-
ния на поверхностях качения, задиры или выкрашивание металла на
обойме, беговых дорожках и сепараторе, не ремонтируют, а обяза-
тельно заменяют новыми.
Подшипники снимают с вала (шпинделя) ручным винтовым или
гидравлическим съемником. Усилие для снятия прикладывают только
к внутренней обойме. Если при этом будет повреждено место посадки
на валу, его восстанавливают наплавкой, хромированием, металли-
зацией или другими подобными способами.
Нагретый подшипник (или только его внутреннюю обойму) наса-
живают на вал с легким постукиванием через трубчатую оправку,
упирающуюся горцом па внутреннюю обойму подшипника.
Плотность посадки подшипника определяют проворачиванием внеш-
ней обоймы вручную; обойма должна легко и плавно проворачиваться.
269
и. ............." -
Зубчатое колесо ручного привода и червячное колесо электропри-
вода насаживают непосредственно на шпиндельную втулку арматуры.
Одновременно корпуса этих приводов надевают на заточку головки
бугеля (или крышки) арматуры.
Если ходовая часть арматуры приводится в движение ручным
приводом (см. рис. 57), проверяют, не задевает ли шпиндель о внутрен-
нюю стенку трубы и не упирается ли он в донышко в крайнем верхнем
положении.
Последовательность операций при сборке электропривода со шпин-
дельной головкой арматуры выполняют по специальной (заводской)
инструкции. До установки на ар-
матуру электропривод обкатывают
вхолостую в течение 5 мин и под
нагрузкой 50% от максимальной на
приводном валу по 15 мин в каждую
сторону. Перед обкаткой в корпус
редуктора заливают индустриаль-
ное масло марки СВ (ГОСТ 2854- 51).
'в
9 -
Рис. 143. Стенд для испытания и регулировки электропривода:
I и 8 — полухомуты, 2 — стопорный винт, 8 — ступица корпуса электропривода,
4 — фланец стенда, 5 — сменная втулка, 6 — шкив, 7 — шкала динамометра,
9 — вал стенда
После обкатки электропривод испытывают на максимальный кру-
’тящий момент по пять раз в каждую сторону. Испытание производят
на специальном стенде с динамометром (рис. 143), по показаниям
которого определяют фактическую нагрузку, создаваемую электро-
приводом. Испытывая на стенде, ступицу корпуса электропривода <7
устанавливают на фланец стенда 4 через сменную втулку -5, изготов-
ленную по размерам стугшцы, и закрепляют стопорными винтами 2.
При включении электродвигателя вращение приводного вала электро-
привода передается на вал стенда 9.
Нагрузку на электропривод создают ручным маховиком (распо-
ложен с противоположной стороны и на рис. 143 не показан); маховик
стягивает два полухомута 1 и 8, которые при помощи фрикционных
лент тормозят шкив, создавая на нем заданное усилие для открытия
270
(закрытия) затвора арматуры. Динамометр укреплен на расстоянии
1 м от центра стенда, поэтому величина усилия, соответствующая
величине крутящего момента электропривода, будет показана стрел-
кой на шкале 7 динамометра в кГ-м. По показаниям нагрузки на дина-
мометре регулируют реле тока на его срабатывание.
Устанавливая электропривод на бугель (крышку) арматуры, про-
веряют правильность сопряжений шпонки в шпоночных канавках
втулки червячного колеса с втулкой шпинделя и положение стопор-
ных винтов относительно отверстий в головке бугеля (крышке). Прове-
ряют передачу движения от привода (при ручном управлении) к ходо-
вой части арматуры. Особое внимание следует обращать на легкость
хода и отсутствие заеданий или торможений на отдельных участках
движения. Если выявится неравномерность усилий, требующихся
для перемещения ходовой части арматуры на отдельных участках,
определяют причины и устраняют. Установку концевых и путевых
выключателей, а также наладку узла блокировки редуктора с элект-
рической частью электропривода выполняют электрослесари.
Контрольные вопросы
1. Какие основные виды работ выполняются при ремонте арматуры?
2. Какие правила следует соблюдать при установке арматуры в зависимости
от ее назначения и конструктивного выполнения?
3. Какими показателями проверяют качество сборки арматуры?
4. Какими способами устраняют дефекты затвора арматуры?
5. Как производят притирку запорного устройства?
6. Как проверяют качество шпинделя?
7. Как производят набивку сальниковой камеры? >
8. Как выполняют разборку арматуры с бесфланцевым соединением корпуса
с крышкой?
9. На какие особенности следует обратить внимание при сборке главного
предохранительного клапана с демпферным устройством?
.10 . Расскажите технологию гидравлического испытания арматуры.
11. Что называют редуктором?
12. Какими способами определяют правильность зацепления зубьев редуктора
с цилиндрическими колесами?
13. Как определяют величину износа зубьев шестерни?
14. Какими способами можно устранить трещины и пористость в корпусе редук-
тора?
15. Как испытывают и регулируют электропривод?
ЛИТЕРАТУРА
Г а л ь и е р и и Л. И. Машины и оборудование для гнутья труб. ЛА, «Машино-
строение», 1967.
Г а р б е р Д. X. Энергетическая арматура высоких параметров. М., «Машино-
строение», 1968.
Имбрицкий М. И. Краткий справочник по трубопроводам и арматуре. М.,
«Энергия», 1969.
Комиссаров В. И., Комиссаров М. В. Общий курс слесарного
дела. М., «Высшая школа», 1969. .
К о с я ч е н к о А. П., Молчав И. А. Слесарное дело. М., «Машиноетр |е-
нпе», 1969. '
М о ш н и н Е. Н. Определение технологических параметров гибки тонкостен-
ных труб. «Вестник машиностроения», 1955, X» 10.
Скакун В. А. Руководство по обучению слесарному делу. М,, «Высшая
школа», 1969.
MIRIMiIIIIMiimj
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение . , , , . , .......................................... 3
Глава I. Материаловедение ........................................... 5
§ 1. Общие сведения о металлах (5) § 2. Методы проверки структуры и качества
металла (7) § 3. Физические и химические свойства металлов (8) § 4. Механические
свойства металлов и способы их проверки (11) § 5. Технологические свойства ме-
таллов (16) § 6. Чугун, его свойства и назначение (17) §7. Сталь/ее свойства и назна-
чение (19) § 8. Механические свойства металлов при высоких температурах (26)
§ 9. Термическая обработка стали (29) § 10. Особенности термической обработки
деталей трубопроводов (33) § 11. Химико-термическая обработка стали (37)
§ 12. Твердые сплавы (39). § 13. Электроды и присадочная проволока (40) § 14. Абра-
зивные материалы (41) § 15. Прокладочные, -уплотнительные и теплоизоляцион-
ные материалы (44) § 16. Смазочные и промывочные материалы (47)
Глава II. Допуски и технические измерения .................................. 49
§ 17. Допуски, посадки и классы точности (49) § 18. Чистота обработки (56) § 19.
Измерительные инструменты и техника измерений (57)
Глава III. Основные сведения о производстве электрической и
тепловой энергии ........................................................... 66
§ 20. Электрические станции (66) §21. Энергетические системы (67) § 22. Технологи-
ческий процесс производства электрической энергии на тепловых электростанциях
(68) § 23. Тепловые схемы электрических станций (73) § 24. Организационная струк-
тура тепловых электростанций (76)
Глава IV. Трубопроводы и арматура электростанций ............................ 78
§ 25. Назначение и характеристика трубопроводов (78) § 26. Определение размеров
трубопровода (82) § 27. Трубы и детали трубопроводов (90) § 28. Тепловые удлине-
ния трубопроводов. Компенсаторы (96) § 29. Опоры и подвески (100) § 30. Дренаж
трубопроводов (102) § 31. Устройства для проверки состояния металла и удлинений
трубопровода (105) § 32. Арматура (106) § 33. Механизмы для управления армату-
рой (122).
Глава V. Организация работ по ремонту тепломеханического
оборудования электростанций................................................ 129
§34. Классификация ремонтных работ (129) §35. Осмотр трубопроводов и арматуры
и проверка их технического состояния (132) § 36. Организация труда при ремонте
тепломеханического оборудования (134) § 37. Организация рабочего места сле-
саря (135) „
Глава VI. Техника безопасности ..........................................137^
§ 38. Общие положения (137) § 39. Допуск к ремонтным работам (138) § 40. Техника
безопасности при ремонте трубопроводов и арматуры (139) 7
Глава VII. Такелажные работы При ремонте трубопроводов
и арматуры............................................................... 150
§ 41. Такелажная оснастка и грузоподъемные механизмы (150) § 42. Такелажные
работы (159)
Глава VIII. Изготовление деталей трубопроводов » ........................ 163
§ 43. Проверка качества труб (163) § 44. Проверка качества фасонных частей и
готовых деталей (167) § 45. Деформации металла при гнутье-труб (178) § 46. Подго-
товка труб к гнутью (1 82) § 47. Гиутье труб с набивкой песком и нагревом (1 83) § 48.
Гнутье труб с нагревом токами высокой частоты (188) § 49. Гнутье труб холодным
способом (1 89) § 50. Подготовка стыковых соединений для сварки (192) § 51. Соеди-
нение деталей трубопроводов сваркой (195) § 52. Изготовление сварных фасонных
частей (197)
Глава IX. Ремонт трубопроводов . . ..................................... 208
§ 53. Замена участков трубопровода (208) §54. Ремонт сварных соединений труб
и фасонных частей (213) § 55. Ремонт кованых и литых деталей трубопровода и кор-
пусов арматуры (213) § 56. Разборка и сборка фланцевых соединений и замена
прокладок (215) § 57. Ремонт фланцев (218) § 58. Ремонт опор и подвесок (222)
§ 59. Холодный натяг участков трубопровода (223) § 60. Проверка качества работ
по ремонту трубопроводов (225) § 61. Промывка и продувка трубопроводов (233)
Глава X. Ремонт арматуры . ...... ...... .... 237
§ 62. Организация работ по ремонту арматуры (237) § 63. Снятие и установка арма-
туры (238) § 64. Разборка и сборка арматуры (241) § 65. Ремонт уплотнительных
поверхностей запорной арматуры (243) § 66. Ремонт шпинделя и сопрягаемых с ним
деталей (251) § 67.Ремонт сальникового уплотнения (252) § 68. Особенности ремонта
арматуры с бесфланцевым соединением корпуса с крышкой (255) § 69. Особенности
ремонта предохранительной и регулирующей арматуры (257) § 70. Ремонт водо-
указателъных приборов (261) § 71. Гидравлическое испытание арматуры (262)
§ 72. Ремонт редуктора и привода к арматуре (265)
Литература ............................................................ 271