ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Характеристики сталей, применяемых и трубопроводах для высокотемпературных сред из "Трубопроводы в химической промышленности" Развитию химической промышленности сопутствуют повышенные температуры технологических процессов, в особенности в химии органических производств. [c.197] В настоящее время достаточно накоплено материала по сталям, работающим при высоких температурах, что значительно облегчает работу по проектированию трубопроводов. [c.197] Пластические свойства стали (полное относительное удлинение и сужение при разрыве) с повышением температуры от 20 до 200— 300° С несколько снижаются при дальнейшем повышении температуры пластичность стали, как правило, снова возрастает (никелевые, хромоникелевые, хромокремнистые, хромовольфрамовые стали). У аустенитных хромоникелевых сталей пластичность с повышением температуры понижается в углеродистых сталях снижение пластичности наблюдается при температурах 250—350° С (так называемая синеломкость стали). [c.197] Предел прочности стали при повышении температуры, как правило, сначала увеличивается и при температуре 250—300° С достигает своей наибольшей величины, примерно на 20—25% превышающей величину предела прочности при комнатной температуре. При дальнейшем увеличении температуры предел прочности резко уменьшается. Так например, для малоуглеродистых сталей при 600° С величина предела прочности составляет только около 40% величины предела прочности той же стали при комнатной температуре. [c.197] Добавка легирующих примесей (никеля, хрома, ванадия) замедляет снижение предела прочности стали с увеличением температуры. [c.197] Ползучестью называется непрерывно (хотя и сравнительно медленно) растущая во времени деформация материала, происходящая под действием постоянных по величине усилий при повышенной температуре и при напряжениях ниже предела упругости для данного металла. [c.198] Чем выше температура, тем быстрее нарастает деформация ползучести. Таким образом, например, стальная труба паропровода, работающая при высоком давлении и температуре пара, будет непрерывно увеличивать свой диаметр в конце концов ползучесть может быть рассмотрена как медленная текучесть металла. [c.198] В настоящем разделе приводятся некоторые характеристики для сталей, применяемых в трубопроводах, работающих при высокой температуре. [c.198] При определении предела ползучести по суммарной деформации в величину последней может входить деформация, накапливаемая только за установившийся период, т. е. за время, когда ползучесть протекает с постоянной скоростью. [c.198] Этим методом можно пользоваться при работе материала в течение длительного времени, например 10 000—100 000 часов, когда деформация за неустановившийся период ползучести незначительна относительно всей величины суммарной деформации и вследствие этого ею можно пренебречь. Наоборот, при сравнительно коротком времени работы, например до 10 ООО часов, деформация за время установившейся ползучести будет незначительна и основную величину деформации составит та ее часть, которая будет накоплена за первый неустановившийся период ее. [c.198] Предел длителы ой прочности — это предел, отвечающий напряжению, при котором протекает непрерывная ползучесть и которое приводит материал к разрушению за заданное время при данной постоянной температуре. Величина предела длительной прочности определяется за время 1000 10 ООО 100 ООО часов или за любое другое промежуточное время. [c.199] На графиках предела длительной прочности в логарифмических координатах (lg о — т напряжение — время) эта зависимость принимает линейный характер. Поэтому на основании этой зависимости, по данным испытаний, продолжительностью несколько тысяч часов, путем линейной экстраполяции определяется предел длительной прочности за заданное время. [c.199] Таким образом, сопротивление ползучести стали оценивается одновременно двумя величинами — условным пределом ползучести и пределом длительной прочности. [c.199] Величины условного предела ползучести и скорости ползучести при расчетном напряжении являются весьма существенными характеристиками для работы в условиях проявления малых величин деформации, что имеет место главным образом при длительных сроках работы, т. е. в трубопроводах. В этом случае величина постоянной скорости ползучести позволяет установить возможность обеспечения для данной детали, при данной температуре и данном напряжении допустимой деформации за весь срок службы, например при напряжении 12 кг мм и 600° С, 0,5 или 1 % деформации за 100 ООО ч. [c.199] Предел прочности и предел длительной прочности при данной температуре позволяют установить величину запаса прочности относительно рабочего напряжения. Запас прочности в данных рабочих условиях определяется отношением предела длительной прочности к рабочему напряжению. Согласно установившейся практике, обычно для кованых сталей, величина допустимого напряжения составляет 0,3—0,65 от предела длительной прочности, что обеспечивает запас прочности, равный 3—1,5. Выбор величины запаса прочности определяется ответственностью данной детали и сроком ее работы. [c.199] Для работы в течение длительного времени с малыми скоростями ползучести допускаемое напряжение составляет примерно 0,8 от предела ползучести и, во всяком случае, не превышает величины ползучести. [c.200] Для литой стали следует принимать более высокие запасы прочности, главным образом потому, что литая сталь может иметь пористость, микротрещипы, газовые пузыри и пр. Рекомендуется для литой стали допускаемое напряжение назначать равным 0,7 от соответствующей величины для кованой стали. [c.200] Необходимо учитывать также, что величина как условного предела ползучести, так и предела длительной прочности за длительные сроки определяется путем экстраполяции, по данным испытаний, сравнительно ограниченной длительности. Прямых испытаний длительностью 100 ООО часов, позволяющих оценить достоверность экстраполированных значений, не имеется. Это обстоятельство затрудняет уточнение значения запасов прочности для различных материалов, работающих при высоких температурах. [c.200] Характеристика релаксационной стойкости является специфической для стали крепежных деталей, т. е. для болтов, шпилек и др. Релаксационная стойкость определяется величиной остаточного напряжения за данное время, при данной температуре и при заданном начальном напряжении затяга. В начальный период релаксация напряжений протекает наиболее интенсивно, а затем с непрерывно затухающей скоростью. [c.200] В таблицах релаксационная стойкость сталей приводится на срок до 10 ООО часов. Значения на участке 5000—10 ООО часов в большинстве случаев получены путем экстраполяции. [c.200] Вернуться к основной статье