Трубопроводная арматура и фланцы из чугуна

Стремление сэкономить на трубопроводной арматуре заставляет инженеров трубопроводов выбирать запорно-регулирующую арматуру и фланцы из чугуна. Низкая цена и простота изготовления - вот, наверное, и все преимущества оборудования из чугуна.

Арматурщикам и проектировщикам сложных трубопроводных систем зачастую приходится договариваться о способах взаимного присоединения участков трубопроводов и различного трубопроводного и резервуарного оборудования между собой. Без чётких и однозначны стандартов в этой отрасли было бы не обойтись. По этой причине существует много стандартов на соединительные фланцы.

Наиболее универсальной соединительной деталью трубопровода является фланец. Основные его преимущества перед другими типами соединений - простота, разъёмность и герметичность.

Фланцы стальные, несмотря на свои механические свойства и стойкость к коррозии оказываются зачастую не по карману отечественным арматурщикам, как и другая трубопроводная арматура из стали. Поэтому на литую арматуру, соединительные части, машины, приборы, патрубки аппаратов и резервуаров зачастую устанавливаются фланцы из серого чугуна (рис.1).

В белом чугуне весь углерод находится в виде цементита. Этот материал имеет светлый цвет излома, он хрупок, но обладает низким трением в узлах, работающих без смазки. Отливки белого чугуна обладают износостойкостью, относительной жаростойкостью и коррозионной стойкостью.

Рис. 1. Фланцы из серого чугуна.

Серый чугун - это сплав железа, кремния (от 1,2 до 3,5 %) и углерода, содержащий также постоянные примеси марганца, фосфора и серы. Излом такого чугуна имеет серый цвет из-за графита, расположенного в его структуре в виде пластин или волокон. Высокая хрупкость серого чугуна, делает невозможным его использование для деталей, работающих "на растяжение" или "на изгиб"; чугуны используются лишь при работе "на сжатие". Для оборудования условного давления Py от 0,1до 1,6 МПа и температуры среды от -15 до +300 ?С изготавливаются фланцы ГОСТ 12817-80 литые из серого чугуна (не ниже СЧ15). Присоединительные фланцы, переходы, тройники и другие детали трубопровода из этого материала отличаются слабой стойкостью к гидравлическому удару.

Рис. 2. Задвижка из серого чугуна с литыми присоединительными фланцами

До недавнего времени наиболее часто использовались чугунные вентили и задвижки. В большинстве случаев это были задвижки из серого чугуна невысокого качества.

Относительно высокие механические свойства имеют детали трубопроводов из ковкого чугуна. Ковкий чугун получается при длительном отжиге белого чугуна. Он, как и серый чугун, включает графит, но в форме хлопьев, что придаёт трубопроводным деталям пластичность и прочность при растяжении и ударе. ГОСТ 12818-80 распространяется на конструкцию и размеры фланцев литых из ковкого чугуна не ниже КЧ 30-6-Ф для Pу от 1,6 до 4,0 МПа и температуры от -30 до +400 ?С.

Если проводить сравнение фланцев из чугуна со стальными фланцами, то соответствующий стандарт (ГОСТ 12819-80) на литые стальные фланцы устанавливает намного более высокие допуски по условиям применения: Ру от 1,6 до 20 МПа при температуре от -253 до +600 ?С.

Что касается оценки чугунной арматуры (рис. 2), необходимо отметить и традиционные проблемы чугунных задвижек:

• необходимость ежегодной ревизии, набивки сальников и очистки колец уплотнительных дисков;
• сложность экстренного перекрытия трубопровода в аварийной ситуации;
• недостаточная герметичность;
• высокий процент выхода из строя из-за падения щёчек или поломки болтов;
• большие габариты и масса.

Что заставляет арматурщиков использовать при проектировании и строительстве трубопроводов чугун - этот хрупкий сплав железа с углеродом? Россия занимает третье место в мире по производству чугуна, и за 2009 год, например, его было произведено около 44 млн т. Рекордсмен по производству чугуна - Китай - обошёл Россию более чем в десять раз. Может быть, этот "рекорд" является причиной стремления к всемерному удешевлению сырья в Поднебесной? Может быть, поэтому до боли известными стали аварии трубопроводов с участием китайского оборудования?

Технологический процесс литья из серого чугуна имеет меньшую себестоимость, чем литьё из стали. Это объясняет относительно низкую цену чугунной арматуры. Но в ходе постоянных ревизий и поломок оказывается, что стоимость эксплуатации таких фланцев и арматуры выливается в гораздо большие суммы.

Арматура и фланцы нержавеющие -- достойная альтернатива хрупким и привередливым чугунным аналогам.

Источник/Автор: ООО "Инженерный Союз"