/
Similar
Text
Р AC HET
И КОНСТРУИРОВАНИЕ
ТРОБОПРОВОДНОЙ
АРМАТУРЫ
'.ж-
. * ’
ft
ч
'у
--•К *
МАШИнбсТП)? ->
1 ’ * *; Д‘ t *♦ * ’
Оглавление
Д. Ф. ГУРЕВИЧ
РАСЧЕТ
И КОНСТРУИРОВАНИЕ
ТРУБОПРОВОДНОЙ
АРМАТУРЫ
Издание четвертое,
переработанное и дополненное
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МАШИНОСТРОЕНИЕ»
ЛЕНИНГРАД 1969
УДК 621.646 (022)
3—13—1
322—69
Конструирование и расчет трубопроводной арматуры,
Гуревич Д. Ф. Изд-во «Машиностроение», 1968 г., 888 стр.
Табл. 159. Илл. 540. Библ. 20 назв.
Книга содержит данные по вопросам конструирова-
ния и расчета трубопроводной арматуры. Приведены кон-
струкции арматуры для работы при различных условиях
и на различных средах и приводы, применяемые для управ-
ления арматурой. Представлены сведения о материалах,
применяемых для деталей арматуры. Рассмотрены во-
просы конструирования основных узлов и деталей. По-
дробно изложены методы расчета арматуры. Приведены
справочные данные, необходимые для конструирования
и расчета.
Книга предназначена для инженерно-технических ра-
ботников заводов, конструкторских бюро и проектных ин-
ститутов, а также может быть полезна студентам и аспи-
рантам высших учебных заведений.
Рецензент инж. В. В. Манеров
ПРЕДИСЛОВИЕ
Трубопроводной арматурой оснащаются многие установки и
агрегаты в химической, нефтедобывающей и нефтеперерабатываю-
щей промышленности, в металлургии и энергетике.
Большое количество арматуры используется в судостроении,
холодильной промышленности, жилищном и промышленном строи-
тельстве и других отраслях народного хозяйства.
Быстрое развитие техники вызывает необходимость разработки
и изготовления большого количества различных конструкций
арматуры для самых разнообразных условий работы. Диапазоны
температур, давлений, вязкостей и других свойств применяемых
различных сред, в которых работает арматура, непрерывно рас-
ширяются, поэтому число проблем, с которыми сталкивается кон-
структор, несмотря на большое количество выполняемых экспери-
ментальных и теоретических разработок, все время возрастает.
Конструктору приходится решать различные задачи из многих
областей: механики, гидравлики, трения и износа, эрозии, корро-
зии, прочности и жесткости деталей, влияния температурных
воздействий и т. д. Он должен прежде всего учитывать условия
работы арматуры и обеспечить надежность и долговечность работы
конструкции, а также ее технологичность и возможность изготов-
ления с малыми затратами.
В связи с возрастающей ролью автоматизации управления про-
изводственными процессами увеличивается роль электрического,
пневматического и гидравлического приводов арматуры, дистан-
ционного управления арматурой, что вызывает усложнение кон-
струкций.
Данные, необходимые конструктору для проектирования тру-
бопроводной арматуры, приведены в настоящей книге. По сравне-
нию с предыдущими изданиями расширен объем материалов по
конструированию, увеличено количество таблиц и других справоч-
ных данных, предназначенных для практического использования
1* 3
в процессе конструирования. Приведено большое число конструк-
ций арматуры как отечественных, так и зарубежных, среди них
много конструкций ЦКБА (Центральное конструкторское бюро
арматуростроения).
В книге сохранены размерности, принятые в предыдущих
изданиях и применяемые пока в инженерной практике, поскольку
сохраняется действие ГОСТов, разработанных в этих единицах
измерений, и используются приборы со шкалами, градуирован-
ными в кПсм2.
Для справок приводятся соотношения между единицами, часто
встречающимися в книге, и новыми единицами ГОСТа 9867—61:
килограмм-сила 1 кГ = 9,81 н (ньютон), давление 1 кПсм2 =
= 98,1 • 103 н/м2, или приближенно 0; 1 Мн!м2 (меганьютон),
температура — Г С = Т° К — 273,15°.
Автор надеется, что изложенный в книге материал поможет
инженерно-техническим работникам в решении задач конструиро-
вания и расчета арматуры.
Все замечания и пожелания по содержанию книги автор просит
высылать по адресу: Ленинград, ул. Дзержинского, 10, Ленинград-
ское отделение издательства «Машиностроение».
Автор
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ПРОМЫШЛЕННАЯ
ТРУБОПРОВОДНАЯ
АРМАТУРА
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
НАЗНАЧЕНИЕ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ
Глава 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУБОПРОВОДНОЙ
АРМАТУРЫ
1. ВВЕДЕНИЕ
Трубопроводной арматурой называются устройства, предна-
значенные для управления движением по трубопроводам потоков
жидкостей, газов (паров), а также сыпучих материалов путем не-
посредственного на них воздействия. Трубопроводная арматура
используется также для управления движением части потока или
его отдельной фазы — жидкой или газовой.
Общая классификация арматуры, предусматривающая разде-
ление арматуры по различным признакам, приводит к сложной
схеме, неудобной для практического применения. Целесообразно
иметь ряд частных классификаций по тем или иным признакам.
Практика подтвердила правильность такого решения. В соответ-
ствии с этим имеются классификации арматуры по диаметрам тру-
бопровода, величине рабочего давления среды и температуре, по
типам арматуры, конструктивным признакам и т. д.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ
Подавляющее количество арматуры устанавливается на трубо-
проводах и лишь сравнительно небольшая часть монтируется непо-
средственно на аппаратах, котлах, установках, агрегатах и пр.
Номинальный диаметр отверстия в трубе или в арматуре, слу-
жащего для прохода среды, называется условным диаметром про-
хода и обозначается Dy. Величины условных диаметров регламен-
тируются ГОСТом 355—67 и представлены в табл. 1.
Трубопроводы можно разделить на магистральные, техноло-
гические, энергетические, судовые, авиационные и т. д. Каждый
из них имеет свои характерные особенности условий монтажа и
эксплуатации, что необходимо учитывать при конструировании
арматуры. Арматура, установленная на магистральных трубопро-
водах, как правило, приводится в действие сравнительно редко.
7
Таблица I
Условные диаметры проходов Du (в мм) трубопроводов и арматуры
(по ГОСТу 355—67)
Основе ые Вс по мога тел ь н ые 3; 6; 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 8; 10; 15; 20; 25; 32; 40 13 *
Основные 50; 65; 80; 100; 125; 150; 200; 250; 300
Вспомогательн ые 00; ’ 175; 225; 275/ 3251
Основные 330; 400; ,300; 60и; 800; 1000: 1200
Вспомогательные 375/ 450; 700; 900; 1101)
Основные 1400; 1600; 2000; 2400
Вспомогательные 1300;* 1500;* 1800 ; 2200; 2600; 2800
Основные 3000; 3100; 4000
Вспомогательн ые 3200; 3600; 3800
Примечание. Основные размеры предназначаются для трубопроводов, фитингов и арматуры общепромышленного назначения и рекомендуются для применения в первую очередь. Вспомогательные размеры не могут применяться для трубопроводов, фитингов и арматуры общепромышленного назначения. Вспо- могательные размеры, обозначенные*, могут быть применены в виде исключения лишь для обеспечения работы существующих трубопроводных систем или уста- новок, разработанных и изготовленных до ввода в действие ГОСТа 355—67.
На технологических трубопроводах она обычно эксплуатируется
более интенсивно. Так, на некоторых установках цикл открытие—
закрытие совершается в течение суток много раз. Арматура судо-
вых трубопроводов часто подвергается действию вибраций,
а в авиационных трубопроводах помимо вибраций могут возник-
нуть также ускорения, в несколько раз превышающие ускорение
силы земного притяжения.
Трубопроводы проектируются и изготовляются в соответствии
с правилами, установленными Госгортехнадзором. Исключение
составляют трубопроводы с невысокими значениями параметров
среды, например трубопроводы для пара, эксплуатируемые при
давлении до 2 кПсм2 (абс.); для воды с температурой до 120° С;
временно установленные трубопроводы со сроком действия до од-
ного года и некоторые другие. В зависимости от рода и параметров
рабочей среды энергетические трубопроводы подразделяются на
четыре категории.
К первой категории относятся трубопроводы перегретого пара
при температуре 450—660° С независимо от давления пара, а также
трубопроводы горячей воды и насыщенного пара при давлении
свыше 184 кПсм2, и температуре свыше 120' С.
Ко второй категории относятся трубопроводы перегретого пара
при температуре свыше 350 до 450' С при давлении до 39 кПсм2,
а также трубопроводы горячей воды и насыщенного пара при
давлении свыше 80 до 184 кПсм2 при температуре свыше 120° С.
8
Третью категорию составляют трубопроводы перегретого пара
при температуре свыше 250 до 350° С и давлении до 22 кПсм2,
а также трубопроводы горячей воды и насыщенного пара при дав-
лении свыше 16 до 80 кПсм2 и температуре свыше 120° С.
К четвертой категории принадлежат трубопроводы перегре-
того и насыщенного пара давлением свыше 1 до 16 кПсм2, и при тем-
пературе свыше 120 до 250° С.
Правилами безопасности, утвержденными Госгортехнадзором
СССР в газовом хозяйстве заводов черной металлургии, разре-
шается прокладка газопроводов как межцеховых, так и цеховых
с давлением до 6 кПсм2. В случае производственной необходимо-
сти допускается давление до 12 кПсм2. Для прокладки газопрово-
дов с давлением свыше 12 кПсм2 требуется разрешение Управле-
ния округа Госгортехнадзора СССР.
В зависимости от максимального рабочего давления газа газо-
проводы и газовые установки делятся на газопроводы и газоуста-
новки:
низкого давления при Рраб^ 0,15 кПсм2-,
низкого давления при 0,15 кПсм2 <^Рраб С 1 кГ/см2",
среднего давления при 1 кПсм2 < Рраб 3 кГ/слг2;
высокого давления при 3 кПсм2 <« Рра5 6 кПсмг;
высокого давления при 6 кПсм2 <ZPpa6^ 12 кПсм2.
Установка бронзовых кранов или задвижек с бронзовыми коль-
цами на газопроводах коксового газа запрещается.
Дисковые задвижки на газопроводах должны быть с выдвиж-
ным шпинделем. При наличии указателей величины открытия и
направления вращенир шпинделя допускаются задвижки с невы-
движным шпинделем. Пробки кранов должны иметь ограничитель
поворота на 90° и риску, показывающую положение крана.
После дисковых задвижек для надежного отключения отдель-
ных участков от действующих газовых сетей устанавливаются
листовые задвижки (при Рраб 0,4 кПсм2) либо заглушки. При
давлении газа свыше 3 кПсм2 дисковые задвижки и краны должны
быть стальными.
Для изготовления газопроводов применяются трубы из хорошо
сваривающихся малоуглеродистых и низколегированных сталей
с содержанием углерода не выше 0,27%. Относительное удлине-
ние стали при пятикратных образцах должно быть не менее 18%.
Трубопроводы, используемые в газовом хозяйстве городов,
промышленных предприятий или других потребителей, в зависи-
мости от давления газа подразделяются так:
газопроводы низкого давления, работающие при рабочем дав-
лении 0,05 кПсм2 и ниже;
газопроводы среднего давления, работающие при рабочем
давлении свыше 0,05 до 3 кПсм2-,
газопроводы высокого давления, работающие при рабочем
давлении свыше 3 до 6 кПсм2.
9
В городском газовом хозяйстве в зависимости от назначения
газопроводы подразделяются на транзитные, распределительные
и ответвления. Транспортировка газа по городскому газопроводу
допускается под давлением не выше 12 кПсм2.
К трубопроводам и арматуре, предназначенным для транспор-
тирования на химических производствах огне- и пожароопасных
сред, а также для токсичных сред, предъявляются высокие требо-
вания в отношении прочности и плотности. Независимо от темпе-
ратуры рабочей среды, при транспортировании их под вакуумом
или под давлением при диаметре трубопровода до 400 мм должны
применяться стальные бесшовные трубы. Сварные трубы могут
применяться только при условии изготовления их по специальным
техническим условиям.
Соединения в трубопроводах для транспортирования сжижен-
ных газов должны осуществляться главным образом сваркой.
В местах установки арматуры и с целью присоединения оборудова-
ния могут быть применены фланцевые соединения. Они могут быть
использованы и в трубопроводах, требующих периодической раз-
борки с целью очистки или замены отдельных участков.
3. КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ
До настоящего времени отсутствуют стандарты на общую клас-
сификацию трубопроводной арматуры. Ниже приводятся некото-
рые данные классификации по отдельным признакам или парамет-
рам, часть из которых уже является общепринятыми или стандар-
тизованными, а некоторые должны рассматриваться как предвари-
тельные предложения, требующие уточнений и подтверждения их
целесообразности на практике.
По назначению арматуру можно подразделить на пять больших
классов:
1) запорная арматура 1 — устройства, применяемые для перио-
дического или разового включения или отключения части трубо-
провода или объекта (вентили, клапаны, задвижки, краны и др.);
2) регулирующая арматура — устройства, применяемые для
частичного перекрытия проходных сечений и изменения количества
протекающей жидкости с целью регулирования расходов, давле-
ния, уровня, температуры, состава среды и т. д. (регулирующие
клапаны, регуляторы давления, регуляторы уровня, редукцион-
ные клапаны, смесительные клапаны и др.);
3) предохранительная арматура — устройства, используемые
для ограничения рабочих параметров и предотвращения аварийных
условий: выпуска избытка среды при чрезмерном повышении
давления (предохранительные и перепускные клапаны), предот-
1 Представляется целесообразным конструкции запорной арматуры назы-
вать затворами, а узел, с помощью которого осуществляется перекрытие
потока среды, называть замком затвора.
10
вращения движения среды в обратном направлении (обратные
клапаны);
4) контрольная арматура — устройства, предназначенные для
определения наличия или уровня жидкости (пробно-спусковые
краны, указатели уровня);
5) разная арматура — устройства, применяемые, например,
для отвода одной из фаз среды: конденсата (конденсатоотводчики),
воздуха (вантузы), масла (маслоотделители) и др.
Для наглядности приводится схема классификации арматуры
по назначению.
КЛАССИФИКАЦИЯ АРМАТУРЫ ПО НАЗНАЧЕНИЮ
Основными, наиболее важными и широко применяемыми пара
метрами арматуры являются следующие:
1) условный диаметр прохода Dy — номинальный внутрен
ний диаметр трубопровода, к которому присоединяется арматура
2) рабочее давление Ррад — давление, при котором осущест
вляется эксплуатация арматуры;
3) условное давление среды Ру — номинальное давление среды
соответствующее обычно рабочему давлению при темпера'
среды t = 0-и 120° С для чугунной арматуры и t = 0-ь200° С
арматуры из углеродистой стали (ГОСТ 356—59);
1
4) пробное давление Рпр — давление, при котором произво-
дится гидравлическое испытание арматуры на прочность.
Из линейных размеров необходимо выделить строительную
длину L мм, равную длине отрезка трубы, который она замещает.
Для фланцевой арматуры строительная длина равна расстоянию
между наружными торцовыми плоскостями присоединительных
фланцев. Условные диаметры проходов трубопроводной арматуры
имеют (табл. 1) 31 основной размер, предназначенный для преиму-
щественного применения, 19 вспомогательных размеров, не реко-
мендуемых для арматуры общепромышленного назначения, и 8 раз-
меров, которые могут быть использованы в виде исключения лишь
для изготовленных ранее и эксплуатируемых трубопроводов.
По размерам условного диаметра прохода можно выделить
следующие пять групп арматуры:
1) группа сверхмалых размеров до 5,0 мм включительно;
2) группа малых размеров — от 6 до 40 мм включительно; ар-
матура этих диаметров прохода применяется в разветвленной сети
водопроводов, газопроводов, в аппаратах и т. д. и изготовляется
в большом количестве;
3) группа средних диаметров прохода — от 50 до 300 мм вклю-
чительно; применяется для разводящих линий трубопроводов и
отдельных магистралей; изготовляется крупносерийно;
4) группа больших диаметров прохода — от 350 до 1200 мм\
используется в основном в магистральных трубопроводах, изго-
товляется серийно или мелкосерийно;
5) группа сверхбольших диаметров прохода — от 1400 мм и
выше; используется в основном в металлургии, гидротехнических
сооружениях и в некоторых других отраслях промышленности;
изготовляется мелкосерийно и индивидуально.
По условным давлениям арматуру можно разделить на
6 групп:
1) арматура для глубокого вакуума, используемая для давле-
ний ниже 1 • 10~3 мм рт. ст.',
2) вакуумная арматура, используемая для давления от
1 • 10“3 мм рт. ст. и выше — до 1 ата (абс.);
3) арматура малых давлений, применяемая до 16 кПсм2-,
4) арматура средних давлений — от 25 до 100 кГ!см2',
5) » высоких » — от 160 до 800 кПсм2',
6) » сверхвысоких » — от 1000 кГ!см2 и выше.
Рабочие давления при температурах до 120° С для чугуна и до
200° С для стали равны условным. При повышении температуры
допускаемое рабочее давление снижается в зависимости от мате-
риала корпусных деталей арматуры.
По температурному режиму арматуру можно разделить на пять
категорий.
1. Арматура обычная, изготовляемая из углеродистой стали,
ковкого или серого чугуна; арматура из углеродистой стали при-
12
меняется для температуры от —40 до -|-450° С, арматура из ков-
кого чугуна от —30 до 400° С; арматура из серого чугуна от —15 до
300° С. (Пределы применения при низких температурах указаны
для неответственных объектов и при низких давлениях. Для от-
ветственных объектов, например газопроводов, работающих при
температуре ниже —30°, применяется стальная арматура из
легированной стали, специальных сплавов или цветных металлов
с ударной вязкостью при рабочей температуре не менее 2 кГ -м/см2.)
2. Арматура для высоких температур, изготовляемая из спе-
циальных сталей и применяемая для температур 450—600 С.
3. Арматура жаропрочная, применяемая для температур свыше
600° С.
4. Арматура для низких температур, работающая при темпера-
турах до —70° С.
5. Арматура для глубокого холода, пригодная к эксплуатации
при температурах ниже —70° С.
При применении арматуры из углеродистой стали для темпера-
тур свыше t = 200° С рабочее давление с повышением температуры
снижается и допускается до следующих значений:
t в °C 250 300 350 400 425 450
Р раб 0,90Ру 0,80Ру 0,70Ру 0,64Ру 0,56Ру 0,42Р;/
Для арматуры, изготовленной из других сталей, снижение
рабочего давления при повышении температуры определяется
свойствами стали (табл. 2 и 3).
Рабочее давление при различных температурах может обозна-
чаться цифровыми индексами внизу буквы Р, которые соответ-
ствуют рабочей температуре среды. Например, если написано
Р400 = 64 кПсм2, то это обозначает рабочее давление среды
64 кПсм2 при температуре 400° С.
При конструировании арматуры целесообразно по возможности
максимально унифицировать детали, т. е. создавать конструкции
деталей, которые могли бы быть использованы для различных
изделий и для различных условий работы. Особенно важное значе-
ние приобретает унификация конструкций корпусных деталей,
имеющих обычно наиболее сложную форму, для производства
которых требуется изготовление моделей. Использование системы
условных давлений Ру и соответствующих им различных рабочих
давлений Рра5 при различных температурах позволяет унифициро-
вать такие сложные детали, как корпуса, крышки и другие детали
работающие в различных условиях. Одну градацию рабочих дав-
лений при различных температурах, когда данному условному
13
Температурные ступени для стальной арматуры
(по ГОСТу 356—59)
Таблица 2
Группа сталей Марки сталей Номер температурной ступени
Номер Обо- значе- ние Наименование 1 2 3 i 4 5 6 1 7 8 1 9 1 10 I 11 1 12 | 13
Температура >абочей среды в °C
I с Углеродистая (С <0,3) Ст.З; МСт.4; 25 До 200 225 250 275 300 325 350 375 400 410 425 430 435
II м Молибденовая 16М До 200 275 320 375 450 465 475 — — — —
III MX Хромомолибденовая 12МХ До 200 275 320 375 450 475 490 495 500 505 510 510 515
IV хм Хромомолибденовая 15ХМА; 20ХМЛ До 200 275 320 375 450 475 490 495 500 505 310 510 515
V ХМФ Хромомолибдсно- ванадиевая 12Х1МФ; 20ХМФЛ; 15Х1М1Ф; 15Х1М1ФЛ До 200 275 320 375 450 500 510 515 520 530 535 540
VI Х5Т Хромотитановая Х5ТЛ До 200 285 325 360 390 415 425 — — — - — —
VII Х5 Хромомолибденовая и хромовольфрамовая Х5МЛ; Х5ВЛ До 200 285 325 360 390 415 430 445 450 460 470 480 490
VIII Х8 Хромовольфрамовая Х8ВЛ До 200 285 325 360 390 415 430 445 450 460 470 480 490
IX хн Хромоникелетита- новая и хромонике- левольфрамовая Х18Н10Т; 1Х18Н12Т; 1Х14Н14В2М; 1Х14Н14В2МТ; Х18Н9ТЛ До 200 275 320 375 420 460 480 500 520 540 560 580 590
X хг Хромокрем немар- ганцевая 14ХГС До 200 225 250 275 320 350 — — — — — __ —
XI ХФ X ромомолибдено - вольфрамованадиевая ХЗМВФ До 200 300 350 400 440 460 475 500 510 — — — —
Продолжение табл. 2
Группа сталей Марки сталей Номер температурной ступени
Номер Обо- значе- ние Наименование 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Температура рабочей среды в °C
I С У гл еродистая (С <0,3) Ст.З; МСт.4; 25 440 445 450 — — — — — — — — — —
П М Молибденовая 16М
ш мх Хромомолибденовая 12МХ 515 520 525 530 — — — — — — — — —
IV хм Хромомолибденовая 15ХМА: 20ХМЛ 520 525 530 535 540 — — __ — — — — — —
V ХМФ Хромомолибдене - ванадиевая 12Х1МФ; 20ХМФЛ; 15Х1М1Ф; 15Х1М1ФЛ 545 550 555 560 565 570 '575 580 585 — __ —
VI Х5Т Хромотитановая Х5ТЛ —
VII Х5 Хромомолибденовая и хромовольфрамовая Х5МЛ; Х5ВЛ 495 500 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 — —
VIII Х8 Хромовольфрамовая Х8ВЛ 495 500 510 515 520 525 530 540 545 550 555 565 570 575
IX ХН Хромоникелетита- новая и хромонике- левольфрамовая Х18Н10Т; 1Х18Н12Т; 1Х14Н14В2М; 1Х14Н14В2МТ; Х18Н9ТЛ 600 610 620 630 635 640 650 660 670 675 680 690 695 700
X ХГ Хромокремиемар- ганцевая 14ХГС — — — — — — — — — — — —
XI ХФ Хромомолибдене- вольфрамованадиевая ХЗМВФ — — — — — — — — — — — — — —
Примечание. В соответствии с существующими положениями применение сталей, легированных никелем, допускается
лисп, в технически обоснованных случаях и требует соответствующего разрешения.
Рабочее давление при различных температурных ступенях для стальной арматуры
(по ГОСТу 356—59)
Таблица 3
Да вл ение условное ру в кГ/см2 Давление пробное р пР в кГ!см2 Номер температурной ступени
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 23 24 j 25 26 27
Рабочее давление P0Q- (наибольшее) в кГ/см-
1 2,5 4 6 10 16 25 40 64 100 160 200 250 320 400 500 640 800 1000 4 6 g 13 24 38 60 96 150 240 300 350 450 560 650 800 1000 1230 1 2,5 4 6 10 16 25 40 64 100 160 200 250 320 400 500 640 800 1000 1 2,4 3,8 6 9,5 15 24 38 60 95 150 190 235 300 380 475 600 750 950 0,9 2,2 3,6 5,6 9,0 14 36 56 90 140 180 225 280 360 450 560 710 900 0,9 2,1 3,4 5,3 8,5 13 21 34 53 85 132 170 210 265 340 425 530 670 850 0,8 2,0 3,2 5,0 8,0 12,5 20 32 50 80 125 160 200 250 320 400 500 640 800 0,8 1,9 3,0 4,8 7,5 12 19 30 48 75 118 150 190 235 300 380 475 600 750 0,7 1.8 2,8 4,5 7,0 11 18 28 45 71 112 140 180 225 280 360 450 560 710 0,7 1,7 2,6 4,2 6,7 10,5 26 42 67 106 132 170 210 265 340 425 530 670 0,6 1,6 2,5 4,0 6,4 10 16 25 40 64 100 125 160 200 250 320 400 .500 640 0,6 1,5 2,4 3,8 6,0 ' 9,5 15 24 38 60 95 118 150 190 235 300 380 475 600 0,6 1,4 2,2 3,6 5,6 9 14 22 36 56 90 112 140 180 225 280 360 450 560 0,5 1,3 2,1 3,4 5,3 8,5 13 21 34 53 85 106 132 170 210 265 340 425 530 0,5 1,2 2,0 3,2 5,0 8 12,5 20 32 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 0,5 1,2 1,9 3,0 4,8 12 19 30 48 75 95 118 150 190 235 300 380 475 0,5 1,1 1,8 2,8 4,5 7 11 18 28 45 71 90 112 140 180 225 280 360 450 1,0 1,7 2,6 4,2 6,7 10,5 17 26 42 67 85 106 132 170 210 265 340 425 1,0 1,6 2,5 4,0 6,4 10 16 40 64 80 100 125 160 200 250 320 400 0,9 1,5 2,4 3,8 6 9,5 15 24 38 60 75 95 118 150 190 235 300 380 0,9 1,4 2 2 3,6 5,6 9 14 22 36 56 71 90 112 140 180 225 280 360 0,8 1,3 2,1 3,4 5,3 8,5 13 21 34 53 67 85 106 132 170 210 265 340 0,8 1,2 2,0 3,2 8 12,5 20 32 50 64 80 100 125 160 200 250 320 0,7 1,2 1,9 3,0 4,8 12 19 30 48 60 75 95 118 150 190 235 300 0,7 1,1 1,8 2,8 11 18 28 45 56 71 90 112 140 180 225 280 0,7 1,0 1,7 2.6 4,2 6,7 10,5 17 26 42 53 67 85 106 132 170 210 265 0,6 1.0 1,6 4 6,4 10 16 40 50 64 80 100 125 160 200 250 0,6 0,9 1,5 2,4 3,8 6 9,5 15 24 38 48 60 75 95 118 150 190 235 0,6 0,9 1,4 О 3.6 5,6 9 14 36 45 56 71 90 112 140 180
Примечание. Давление Р ; РПр и Р paQ — избыточное.
давлению и рабочей температуре соответствует одно рабочее давле-
ние, для деталей, изготовляемых из различных сталей, применять
нецелесообразно, так как это приведет к недостаточно эконом-
ному использованию специальных сталей. Поэтому ГОСТ 356—59
предусматривает разделение сталей на одиннадцать характерных
групп, каждая из которых имеет свою градацию температур
в соответствии с изменениями механических свойств данных сталей
при повышении температуры. В табл. 2 приведены градации темпе-
ратур по ступеням для различных групп сталей, в соответствии
с ГОСТом 356—59. В табл. 3 приведены величины рабочих давле-
ний при различных температурных ступенях для различных услов-
ных давлений. Рассмотрим пример применения табл. 2 и 3.
Допустим, требуется изготовить задвижку из хромомолибдено-
вой стали марки 20ХМЛ, работающую при Ррай == 100 кПсм2 и
температуре t — 500° С.
По табл. 2 устанавливаем, что для стали 20ХМЛ температура
t = 500° С соответствует 9-й температурной ступени, а по табл. 3
определяем, что для 9-й температурной ступени при Ру =
= 160 кГ/см2 Рраб = 100 кПсм2.
На основании этих данных и табл. 2 и 3 определяем, что за-
движка, изготовленная для заданных условий, может быть исполь-
зована для давлений от Рраб — 160 кПсм? при t 200° С (1-я тем-
пературная ступень) до Рраб = 60 кПсм2 при t 540° С (18-я тем-
пературная ступень).
В соответствии с правилами Госгортехнадзора на энергетиче-
ских трубопроводах ограниченных параметров и диаметров про-
хода может устанавливаться и чугунная арматура, изготовленная
из чугунов определенных марок. Опыт эксплуатации чугунной
арматуры на электростанциях выявил нецелесообразность ее при-
менения на энергетических установках при давлениях свыше
Рраб = 4-S-5 кПсм2 и температуре свыше t = 150-5-160° С в связи
с тем, что в условиях работы электростанций при более высоких
параметрах работы чугунная арматура часто выходит из строя.
Для чугунной арматуры предусмотрено шесть температурных
ступеней (табл. 4). Для арматуры из бронзы и латуни предусмот-
рены три температурные ступени (табл. 5), причем для давлений
Ру > 40 кПсм? допускается температура t 120° С.
В технически обоснованных случаях, например в случаях
применения специальных сталей, чугунов и бронз, для арматуры
специальных установок и т. д. допускается отклонение от данных,
приведенных в таблицах, при условии, что при Рра0 прочность
арматуры будет обеспечена и не будет снижена применением чрез-
мерно высоких значений Рпр (см. табл. 7).
При использовании приведенных выше таблиц 3 и 4 необхо-
димо иметь в виду, что для управления задвижками при разных
Рраб (например, 160 и 60 кПсм1) потребуется применение различ-
ных усилий и моментов.
2 д. ф. гур евич
17
Таблица 4
Температурные ступени для чугунной арматуры
(по ГОСТу 356—59)
Чугуны Номер температурной ступени
1 2 1 3 | 4 5 6
Температура рабочей среды t в °C
Серый До 120 200 250 300 —
Ковкий До 120 200 250 300 350 400
Давление условное ри в кГ/см2 Давление пробное р пр в кГ/см2 Рабочее давление Р paQ (наибольшее) в кГ/см2
1 2,5 4 6 10 16 25 40 2 4 6 9 15 24 38 60 1 2,5 4 6 10 16 25 40 1 2,5 3,6 5,5 9 15 23 36 1 2 3,4 5 8 14 21 34 1 2 3,2 5 8 13 20 32 0,8 1,9 3 4,5 7,5 12 18 30 0,7 1,6 2,8 4,2 7 10 16 28
Таблица 5
Температурные ступени для арматуры из бронзы и латуни
(по ГОСТу 356—59)
Давление условное ру в кГ/см2 Давление пробное Рпп в кГ/см2 Номер температурной ступени
1 2 3
До 120° С 200° С 250° С
Рабоче е давление Рра^ в кГ/см2
1 2 1 1 0,7
2,5 4 2,5 2 1,7
4 6 4 3,2 2,7
6 9 6 5 4
10 15 10 8 7
16 24 16 13 11
25 38 25 20 17
40 60 40 32 27
64 96 64 — —
100 150 100 — —
160 240 160 — —
200 300 200 — —
250 350 250 — —
18
В зависимости от свойств рабочей среды выбираются мате-
риалы уплотняющих колец, набивки сальника и материалы основ-
ных деталей. В трубопроводах перемещаются самые разнообраз-
ные вещества: вода холодная и горячая, пар насыщенный и пере-
гретый, газы, смеси газов, кислоты, щелочи, пульпа, жидкие
металлы (теплоносители), различные химические материалы в виде
полупродуктов, продуктов или отходов. Каждая среда имеет свои
свойства и особенности, в соответствии с которыми при выборе или
проектировании арматуры подбирают или разрабатывают конст-
рукцию и выбирают материал деталей.
Арматура применяется в различных отраслях народного хо-
зяйства, многие из которых имеют свои особые условия эксплуата-
ции и предъявляют специфические требования к конструкции,
материалам и управлению арматурой.
В народном хозяйстве наиболее широко представлена так
называемая промышленная арматура, используемая в жилищ-
ном и промышленном строительстве, водопроводной и газовой
сети, в различных отраслях промышленности и в сельском
хозяйстве.
В химической промышленности помимо промышленной арма-
туры используется большое количество коррозионноустойчивой
арматуры для агрессивных сред, для высоких и сверхвысоких дав-
лений. Судостроительная промышленность предъявляет к арма-
туре помимо основных требований еще требование минимального
веса конструкции. В нефтяной промышленности для фонтанной
арматуры используются материалы, обеспечивающие износостой-
кость стенок против абразивного износа песком, содержащимся
в сырой нефти в некоторых месторождениях. В энергетике (тепло-
вые электростанции) используется арматура в условиях колеба-
ний температур и давлений, что требует соответствующих конст-
руктивных решений для обеспечения плотности подвижных и не-
подвижных сопряжений в конструкциях.
По способу крепления арматуры в трубопроводах она подраз-
деляется на фланцевую, муфтовую, цапковую и приварную.
По принципу основного действия (перекрытия потока среды)
арматуру можно разделить на две категории: клапанную — рис. 1
и золотниковую — рис. 2.
В клапанной арматуре поток среды перекрывается путем пере-
мещения диска вдоль оси потока; в золотниковой — поперек оси
потока.
К первой категории арматуры относятся:
1) клапаны (вентили) — рис. 1, а (диск перемещается поступа-
тельно вдоль оси потока);
2) заслонки — рис. 1, б (диск поворачивается вокруг оси,
перпендикулярной потоку и проходящей через ось трубопровода);
3) обратные клапаны поворотные (захлопки) — рис. 1, в
(диск поворачивается вокруг оси, перпендикулярной потоку и
о*
19
Рис. 1. Схема действия клапанных
устройств: а — клапан; б — заслон-
ка; в — поворотный клапан («за-
хлопка»)
Рис. 2. Схема действия золотниковых устройств: а—задвижка (пло-
ская); б — задвижка кольцевая; в — золотник плоский; г — золот-
ник цилиндрический; д — золотник полый; е — кран
20
смещенной обычно 'за пределы проходного отверстия; клапан
надвигается на поток путем поворота).
Ко второй категории относятся следующие устройства:
1) задвижки (плоские) — рис. 2, а (диск или клин переме-
щается в плоскости, перпендикулярной к оси потока);
2) задвижки кольцевые — рис. 2, б (цилиндр пересекает коль-
цевой поток);
3) золотники плоские — рис. 2, в (управление потоком произ-
водится смещением или поворотом пластины, снабженной канав-
ками или отверстиями);
4) золотники цилиндрические — рис. 2, г (управление потоком
производится с помощью цилиндра, снабженного выточками,
канавками или отверстиями и перемещающегося вдоль осп, пер-
пендикулярной потоку);
5) золотники полые — рис. 2, д (управление потоком произ-
водится при помощи полого цилиндра, снабженного сквозными
пазами, через которые проходит среда);
6) краны — рис. 2, е (перекрытие потока производится пово-
ротом цилиндра, шара или конуса — пробки вокруг своей оси,
снабженного сквозным отверстием).
По способу управления арматуру можно разде-
лить на арматуру с ручным управлением и арматуру приводную.
Ручное управление производится в настоящее время главным
образом в тех случаях, когда арматура переключается редко, ис-
пользуется как запасная или резервная, предназначенная на слу-
чей аварии, ремонта трубопроводной сети и т. д. При хорошем
доступе к арматуре она используется с прямым ручным управле-
нием, а при установке в труднодоступных местах, например на
трубопроводах, расположенных высоко, в низкорасположенных
камерах, недоступных по условиям безопасности для обслуживаю-
щего персонала помещениях и т. д., используется арматура с ди-
станционным ручным управлением.
Наиболее совершенным является механическое и автоматиче-
ское управление арматурой, осуществляемое различного типа при-
водами, которые одновременно являются устройствами, обеспечи-
вающими возможность дистанционного управления. Такие способы
управления находят все большее распространение как для целей
периодических переключений, так и для регулирования потоков
в трубопроводных системах.
По способу уплотнения подвижного сопряжения
шпиндель — крышка арматура подразделяется на сальниковую,
сильфонную и мембранную. Для управления диском, клином,
цилиндром или конусом, перекрывающим поток среды, из полости
арматуры, заполненной средой, выводится наружу шпиндель или
вал, образующий с крышкой или корпусом подвижное сопряже-
ние, которое должно быть уплотнено. Для этой цели применяются
сальники, сильфоны или мембраны. В последнее время получает
21
развитие бессальниковая арматура с бесконтактным и внутренним
приводом. В последней группе арматуры привод встроен таким
образом, что из полости, заполненной средой, выводятся наружу
лишь трубки или электропровода и, следовательно, подвижное
сопряжение, требующее уплотнения, отсутствует.
По способу расположения следует различать
арматуру, допускающую использование ее только на горизон-
тальных трубопроводах с вертикальным расположением крышки
или шпинделя вверх (подъемные обратные клапаны, грузовые
предохранительные клапаны и т. д.), па горизонтальных и верти-
кальных трубопроводах в любом положении и только в вертикаль-
ных трубопроводах. Это объясняется тем, что не все конструкции
арматуры могут нормально работать будучи смонтированы на
трубопроводах или аппаратах в любом положении.
Глава II. УСЛОВИЯ РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЕ
АРМАТУРЫ
1. УСЛОВИЯ РАБОТЫ
Условия работы арматуры определяются многочисленными
факторами, главнейшими из которых являются следующие: рабо-
чее давление среды, рабочая температура, свойства среды, колеба-
ния температуры и давления, периодичность срабатывания или
переключений, тип привода, местонахождение арматуры на трубо-
проводе (установке или агрегате), расположение на открытом ме-
сте или в закрытом помещении и др.
Чтобы обеспечить прочность арматуры при высоких давлениях
среды, толщину стенок и другие размеры деталей делают доста-
точно большими. При этих условиях усилия и моменты, необхо-
димые для управления арматурой, имеют большую величину.
Усложняются условия для обеспечения внутренней плотности
(в замке) затвора, в сальнике и прокладках. Большие скорости
среды в Седле, вызываемые высокими давлениями, создают эро-
зионный износ плунжера и уплотняющих колец. Чтобы обеспечить
достаточный срок службы вентилей или задвижек в таких усло-
виях, детали, подвергаемые эрозионному износу, изготовляют из
эрозионноустойчивых аустенитных сталей или наплавляют стел-
литом. В некоторых случаях седло и плунжер изготовляют из
твердых сплавов.
Высокая температура среды создает особо сложные условия для
работы деталей. Материал деталей должен в зависимости от усло-
вий работы и назначения деталей обладать жаропрочностью,
жаростойкостью (окалиностойкостью), не должен быстро стареть
при сменах или колебаниях температуры, т. е. должен быть тепло-
устойчив — иметь высокий предел тепловой усталости. Предел
22
длительной прочности и предел ползучести материала при рабочей
температуре должны обеспечивать достаточно длительный срок
эксплуатации арматуры.
При работе на коррозионных средах арматура должна обладать
достаточной устойчивостью против химического действия среды,
в противном случае срок службы арматуры будет недопустимо мал.
Требования химической устойчивости против действия среды отно-
сятся ко всем деталям, соприкасающимся со средой, включая
прокладки и набивки сальника.
Колебания давления и температуры создают условия для раз-
уплотнения фланцевых соединений. Периодическое повышение
температуры вызывает пластическую деформацию прокладки
в связи с временным увеличением затяга болтов и шпилек. При сни-
жении температуры затяг прокладки оказывается недостаточным,
и прокладочное соединение теряет плотность. Колебания давления
и температуры оказывают специфическое влияние на свойства
материала, вызывают старение материала, снижение его пластиче-
ских и механических свойств.
Периодичность срабатывания арматуры оказывает большое
влияние на общий срок службы арматуры. Можно условно счи-
тать, что ряд деталей, таких, как ходовая гайка, уплотняющие
кольца задвижек, набивка сальника и некоторые другие детали,
могут выполнить определенное число циклов, после чего должны
быть подвергнуты ремонту или замене. При частом срабатывании
арматуры срок службы этих деталей, естественно, будет сокра-
щен.
Каждый тип привода имеет свою силовую характеристику,
в зависимости от которой в арматуре создаются различные вели-
чины удельных давлений на уплотняющих кольцах, напряжений
в шпинделе и ходовой гайке, бугеле и других деталях. Электро-
приводы создают ударную нагрузку на уплотняющих кольцах
в конце закрывания, в особенности в вентилях, гидравлический
привод создает обычно более плавное нагружение. В предохрани-
тельных клапанах пружины и грузы при закрывании клапана
создают удары, что ухудшает состояние уплотняющих поверхно-
стей и оказывает влияние на срок службы клапана.
При расположении арматуры на открытом воздухе ухудшаются
условия ее эксплуатации, иногда нарушается регулярная смазка,
в сопряжения деталей попадает пыль и песок, влага, дождь и снег,
что ускоряет износ деталей.
Для более длительного срока службы арматуры необходимо,
чтобы конструкция арматуры и материал корпуса, крышки, уплот-
няющих колец, шпинделя и других основных деталей соответство-
вали условиям работы, в противном случае неизбежен быстрый
выход арматуры из строя. За арматурой должно быть организо-
вано тщательное наблюдение и своевременный контроль ее состо-
яния.
23
2. ВЫБОР АРМАТУРЫ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЙ РАБОТЫ
При выборе конструкций используется номенклатура промыш-
ленной арматуры общего назначения, изготовляемой серийно.
Размерные характеристики и параметрические данные ее приво-
дятся в каталогах. Данные об осваиваемой арматуре дают типажи
запорной, предохранительной и регулирующей арматуры промыш-
ленного назначения. При отсутствии конструкций, достаточно
полно удовлетворяющих требованиям эксплуатации, и при доста-
точном обосновании технических требований производится раз-
работка новых конструкций арматуры.
Прежде всего определяют условный диаметр прохода. В подав-
ляющем большинстве случаев он бывает равен диаметру прохода
трубопровода, но для регулирующих и дроссельных клапанов, если
не требуется их полнопроходности, диаметр прохода может быть
меньше диаметра трубопровода; в этом случае он выбирается по
пропускной способности. По пропускной способности выбирается
и размер предохранительных клапанов, устанавливаемых на кот-
лах и аппаратах. При выборе регулирующего клапана необходимо
выявить, какая в данном случае требуется расходная характери-
стика плунжера (линейная, равнопроцентная или параболическая).
Если характеристики плунжеров, выпускаемых серийно, не могут
удовлетворить требованиям эксплуатации, — плунжеры рассчи-
тываются по заданным условиям.
При установке запорной арматуры в трубопроводе, через кото-
рый осуществляется большой расход среды, предпочтение следует
отдавать конструкциям с малым гидравлическим сопротивлением:
задвижки, краны, прямоточные клапаны, заслонки. Для концевых
запорных устройств или для арматуры, находящейся в постоянно
закрытом виде, коэффициент сопротивления обычно не имеет зна-
чения, поэтому могут быть использованы вентили (для диаметра
трубопровода 200 мм).
Материал корпусных деталей выбирается в зависимости от
рабочих параметров среды и ее коррозионных свойств. Чугунная
арматура является наиболее дешевой, но хрупкость чугуна за-
ставляет относиться к нему с осторожностью. Во всех случаях
установки арматуры на ответственные объекты и трубопроводы
применяют стальную арматуру как более прочную и надежную.
В энергетических трубопроводах и установках, при транспорти-
ровке огне- и взрывоопасных сред, для сжиженных газов и ток-
сических продуктов и в других подобных случаях применяют
только стальную арматуру. Арматура из легированных сталей
используется и при газообразных средах с температурой ниже
—30° С. Арматура должна обладать внешней плотностью, т. е. не
должна пропускать рабочую среду в окружающую атмосферу,
п внутренней плотностью (за исключением регулирующей), т. е.
в закрытом положении не должна пропускать среду из одного
24
отделенного ею участка трубопровода в другой. Внешняя
плотность обеспечивается соединениями: шпиндель — крышка,
крышка — корпус и корпус — трубопровод. Плотность подвиж-
ного соединения шпиндель — крышка обеспечивается сальнико-
вым или сильфонным узлом. Во всех случаях, где это допустимо,
используется сальниковая арматура как более дешевая, причем
в ряде случаев, например в арматуре больших диаметров прохода,
сильфонное уплотнение из-за большого хода шпинделя неосу-
ществимо. При выборе конструкции сальника и материала на-
бивки решающими факторами являются: температура и корро-
зионные свойства среды. Для трубопроводов, аппаратов и уста-
новок с огне- и взрывоопасной, радиоактивной или токсической
средой выбирается арматура сильфонная, обеспечивающая пол-
ную герметичность соединения шпиндель — крышка. Крышка
с корпусом наиболее часто соединяется с помощью фланцев, в арма-
туре малых диаметров прохода применяется резьбовое соедине-
ние. В арматуре энергетических установок находит применение
и бесфланцевое соединение крышки с корпусом с применением
прокладок, самоуплотняющихся под действием усилия, созда-
ваемого давлением среды, действующей на крышку.
Крепление арматуры к трубопроводу наиболее часто обеспе-
чивается применением фланцевых соединений, которые допускают
быструю замену арматуры для ремонта или замены изношенных
деталей. Тип фланцевого соединения и материал прокладки выби-
раются в зависимости от условий работы арматуры, давления,
температуры и коррозионных свойств среды. В трубопроводах
с малыми диаметрами прохода распространены резьбовые соеди-
нения. Наиболее надежным способом присоединения является
приварка арматуры, поэтому в энергетических установках с вы-
сокими и сверхвысокими параметрами пара, в трубопроводах
для огне- и взрывоопасных сред и при других ответственных
и опасных условиях работы арматуры применяется приварка во
всех случаях, где это допустимо.
Внутренняя плотность арматуры обеспечивается тщательной
пригонкой замка затвора: тарелки клапана к седлу, клина к кор-
пусу задвижки, пробки к корпусу крана и т. д. Если материал
клина и корпуса для задвижки, тарелки и корпуса для клапана
или вентиля коррозионно (и эрозионно) устойчив в отношении
рабочей среды, уплотняющие кольца выполняются заодно с де-
талью, в противном случае уплотняющие кольца делаются встав-
ными (или наплавленными) из соответствующего материала:
латуни, бронзы, коррозионностойкой стали, стеллита, фторопласта,
резины и других материалов.
Ручное управление арматурой используется лишь при редком
ее срабатывании. В случаях частого использования арматуры,
необходимости механизировать или автоматизировать управле-
ние производственными процессами, необходимости быстрого
25
У С Л О В Н АЯ СХЕМА
Запорная |'
Класс плотности
арматуры
। | Назначение арматуры | ।
| Условия работы |
Условный диаметр
прохода D в мм
—|Регулирующая |—
—| Предохранительная | —
| Контрольная |
I Разная I
г
Условное давление
Р в кГ/см2
] | Рабочее давление | i
| i-----------------------
| Рабочая температура |
26
ЫБОРА АРМАТУРЫ
у —, Стр. 36—190; 568—569
1 1
Табл. 86 и 88 ГОСТ 355—67 (табл. 1)
1 4 1
ГОСТ 356—59 и др. 1 Табл. 2, 3, 4 и 5
।
Табл. 24—45 и 149
1 4
"| Сальник | ]' Материал набивки | >—| Табл. 56 1
_| Сильфон | > | Тнп снльфоиа | >' | Табл. 120—122 |
~| Фланцы | 1
Табл. 79 |
”[ Резьба | Сварка | |
—| Фланцы | —| Резьба Табл. 79 ГОСТ 1233—67 и др.
“1 Муфта | 1 4 1
| Табл. 63. Табл. 67 |
“| Электропривод | 1 ф
“I Г идропривод I — > Стр. 191—252. Табл. 13—19
“ | Пневмопривод | V
Стр, 224—227
”“| Маховик | Табл. 80
~| Редуктор | 1
1 Мощность привода | "*1 Вес | "*1 Стоимость | > | Каталоги
27
открытия арматуры в опасных условиях или аварийных случаях
применяются электрические, пневматические или гидравлические
приводы с местным или дистанционным управлением.
Чтобы облегчить выбор арматуры для работы в заданных
условиях, ниже приведена условная схема последовательности
решения этой задачи с указанием таблиц и других данных, со-
держащихся в книге, которые могут быть использованы для этой
цели.
3. ИСПЫТАНИЕ АРМАТУРЫ
В связи с ответственным назначением к арматуре предъяв-
ляются высокие требования в части прочности и плотности;
для обеспечения этих качеств детали арматуры и конструкции
в собранном виде подвергаются разностороннему контролю.
Визуальный осмотр и инструментальный контроль размеров дета-
лей и изделий производятся с целью установить соответствие их
чертежам по форме и размерам. В отливках проверяется отсут-
ствие раковин, трещин, перекосов, разностенности и других
недопустимых дефектов. Собранная конструкция проверяется на
легкость хода и отсутствие заеданий. В деталях ответственных
изделий помимо проверки твердости металла производится кон-
троль его механических и пластических свойств. Перечень кон-
тролируемых показателей в зависимости от назначения изделия
устанавливается техническими условиями. Литые и кованые
детали для особо ответственных изделий, а также сварные соеди-
нения в них подвергаются дополнительному контролю методами
дефектоскопии. Наиболее надежным методом является рентгено-
или гамма-дефектоскопия, при которой с помощью рентгеновской
установки или источника гамма-излучения просвечиваются стенки
(толщиной 10—150 мм). С одной стороны помещают источник
излучения (обычно кобальт-60), с другой стороны — сверхчув-
ствительную пленку, которая засвечивается гамма-лучами, про-
ходящими через металл. На заснятых пленках газовые раковины
в отливках выглядят в виде затемнений благодаря меньшей тол-
щине слоя металла с четким очертанием контура, усадочные ра-
ковины — со слабо выраженным очертанием. Трещины выглядят
как интенсивные темные ломаные линии и т. д. С помощью гамма-
дефектоскопии может быть выявлена ликвация металла. Ценным
свойством гамма-дефектоскопии является возможность установ-
ления наличия дефектов в сварных швах и выявление их характера:
непровар, трещина, газовая или шлаковая раковина.
Поверхностные дефекты могут быть обнаружены также ви-
зуально одним из следующих способов. Поверхности отливок из
хромоникелевых сталей в местах выявления дефектов (места пере-
ходов, сварные швы) зачищаются шлифовальными кругами и по-
лируются до зеркального блеска, смачиваются керосином и вы-
держиваются в течение часа, а затем обрабатываются песком.
28
Через полчаса после обработки производится осмотр. Часто де-
фекты удается обнаружить на полированной поверхности без
дополнительной обработки, в некоторых случаях применяют трав-
ление полированной поверхности.
Применяется также магнитная дефектоскопия, основанная на
обследовании магнитного сопротивления шва или металла цельной
детали. При наличии дефектов искажается форма магнитного поля,
создаваемая мелким порошком окиси железа. На деталь наклады-
вают сверхчувствительную бумагу, на которую насыпают ровный
тонкий слой порошка и помещают в поле сильного соленоида
постоянного тока, порошок опрыскивают быстросохнущим про-
зрачным лаком (цапонлак и др.), затем бумагу освещают силь-
ным светом и проявляют. На бумаге создается картина магнит-
ного поля.
Для выявления дефектов используется и ультразвуковой метод
дефектоскопии, при котором о наличии дефектов судят по распо-
ложению импульсных сигналов в осциллографе, получаемых в ре-
зультате коротких ультразвуковых сигналов.
Основными методами выявления скрытых дефектов являются
методы просвечивания рентгеновскими или гамма-лучами. Магнит-
ный и ультразвуковой методы применяются как вспомогательные.
После предварительного установления годности литые кор-
пуса, крышки и некоторые другие детали обычно поступают на
предварительное гидравлическое испытание с целью выявления
возможных дефектов литья (сквозных трещин, раковин, рыхло-
стей и т. д.).
Вся арматура в собранном виде подвергается обязательному
гидравлическому испытанию вначале на прочность, затем на плот-
ность. В первом случае производится проверка прочности арма-
туры, выявление трещин, неплотностей в металле корпусов и
крышек, прочности соединения корпуса и крышки. Во втором
случае проверяется плотность замков — отсутствие протечек
между уплотняющими кольцами корпуса и тарелки клапана или
корпуса и клина по периметру уплотнения и плотность сальни-
кового уплотнения.
Представляется целесообразным в арматуре выделить внеш-
нюю плотность, при создании которой обеспечивается
отсутствие выноса рабочей среды из полости арматуры в атмо-
сферу, и внутреннюю плотность, при создании ко-
торой обеспечивается отсутствие выноса рабочей среды из одной
части трубопровода в другую, разделенного арматурой.
Гидравлическое испытание арматуры на прочность произво-
дится водой при нормальной температуре, а наличие или отсутствие
протечек определяется внешним осмотром испытуемой арматуры
или определяется по падению давления.
Давление обычно создается с помощью насосов, чаще всего
ручных. Применение воздуха, других газов или пара для этих
29
целей недопустимо, так как опасно для персонала: гидравличе-
скому испытанию подвергаются конструкции, прочность которых
может вызвать сомнение, так как отсутствие возможных дефектов
в деталях еще окончательно не установлено. В случае разруше-
ния деталей под действием гидравлического давления, созданного
насосом, давление быстро снижается в начале деформации дета-
лей и не создает большой опасности для обслуживающего персо-
нала, так как при этом энергия сжатой жидкости невелика. Сжа-
тый воздух, газ или пар обладают большим запасом энергии, при
разрушении деталей во время их испытания на прочность давле-
нием газа происходит резкое расширение газов и разброс оскол-
ков деталей с большой ударной силон, создается угроза обслу-
живающему персоналу. По этой же причине для испытания на
прочность давление в полости арматуры не следует создавать
гидравлическими аккумуляторами.
Трещины и другие дефекты металла, не вызывающие разруше-
ния деталей, но создающие течь при гидравлическом испытании
водой, легко обнаруживаются визуально; при испытании сжатым
воздухом их обнаружить трудно, так как визуальный осмотр
ничего не дает.
По указанным причинам при гидравлическом испытании на
прочность из полости арматуры должен быть полностью удален
воздух (при испытании арматуры больших диаметров прохода
с большими полостями открываются пробки, сальники и др.).
Кроме опасности для обслуживающего персонала, воздух создает
подушку, задерживающую падение давления при протечке воды
и изолирующую соприкасаемые с ней стенки от воды, в связи
с чем участок стенки в районе подушки не может быть тщательно
проверен на отсутствие протечек.
Применение водопроводной воды обычного состава, используе-
мой при гидравлических испытаниях арматуры, приводит к кор-
розии поверхности деталей. После испытания смоченные поверх-
ности деталей покрываются налетом ржавчины. Чтобы уменьшить
коррозионные свойства воды, в ее состав (температура 15—25° С)
можно ввести следующие ингибиторы: бихромат калия К2Сг3О7 —
0,1% и кальцинированную соду Na2CO3 — 0,2%. Такой раствор
используется в замкнутых непроточных системах и должен иметь
pH в пределах 7—8. После гидравлического испытания изделия
для сушки подвергаются обдувке теплым фильтрованным возду-
хом в течение 1—10 мин.
Раствор указанных ингибиторных добавок готовится заранее