Файл: Чернявский И.Я. Износоустойчивые металлошлаковые трубы.pdf

ющих первичную мелкозернистую кристаллизацию по всей толщине шлакового слоя. Для получения такого шлакового слоя требуется соблюдение необходимых па­ раметров заливки и намораживания и применение шла­ ка постоянного химического состава.

Вобщем случае, как было показано, в наморожен­ ном слое шлака имеется остеклованная зона, характе­ ризующаяся повышенной истираемостью. Кристаллиза­ ция такого слоя существенно повышает его износоус­ тойчивость.

Всвязи с тем что при кристаллизации остеклован­ ного шлакового слоя получается ситалловидная струк­ тура, отличающаяся более высокой износоустойчиво­

обработки истираемость шлака ММК по глубине слоя практически не меняется; износоустойчивость шлака БГМК на рабочей поверхности ниже, чем вблизи метал­ лического кожуха, и должна повышаться по мере выра­ ботки первично закристаллизованного слоя. Следует от­ метить, что достигаемая при этом истираемость (0,05— 0,09 см3/см2) приближает по износоустойчивости изде­ лия из металлургических шлаков к некоторым видам каменного литья.

Виды брака и меры борьбы с ним

На различных технологических этапах изготовления намораживанием металлошлаковых элементов трубо­ проводов возможны отклонения, вызывающие несоот­ ветствие получаемого изделия предъявляемым к нему требованиям. Так, повышенная температура заливки шлакового расплава, а также изменение его химическо­ го состава могут привести к появлению на внутренней поверхности шлакового слоя наростов, бугров, местных изменений внутреннего диаметра шлаковой футеровки (рис. 70). Это явление описано выше.

Намораживание длинных, склонных к стеклованию шлаков характеризуется продолжительным стеканием его (до 1—1,5 мин); это вызывает уменьшение внутрен­ него диаметра элемента трубопровода у торца сливного отверстия за счет намерзания стекающего сюда шлака.

Явление усиливается при увеличении времени выдерж­ ки в процессе намораживания, так как проходящее во времени уменьшение температурного перепада по стен­

температуры заливаемого шлака н уменьшение време­

Деформированный участок футеровки может в эксплуа­ тации выкалываться движущейся по трубопроводу аб­ разивной средой, что приводит к постепенному выкра­ шиванию H разрушению всего футерующего слоя. В частности, к деформации такого характера может при­ вести повышенная температура отжига, и предупредить ее можно точным соблюдением режима отжига, опреде­ ленного для данного шлака. Вероятность деформации уменьшается при отжиге элемента трубопровода в вер­ тикальном положении. Эффективным средством может служить также кристаллический каркас в шлаковом слое, который можно создать соответствующими условия­ ми намораживания и корректировкой химического со­ става шлака.

В случае неравномерного охлаждения по высоте от­ ливки и резкого охлаждения торцов развитие термиче­ ских напряжений вызывает посечки (иногда мелкие трещины) в шлаковом слое. Появление трещин может быть вызвано также фазовыми и структурными напря­ жениями в футерующем слое при кристаллизационном отжиге некоторых шлаков. Обжатие шлакового слоя ме-

таллическпм кожухом, как уже отмечалось, предотвра­ щает выкрашивание отдельных кусков шлаковой футе­ ровки даже в случае ее частичного растрескивания; по­ этому наличие мелких посечек и трещин не является основанием для их браковки.

В производственных условиях трудно соблюдать все параметры заливки и намораживания. Но, как показы­ вает опыт, толщина шлакового слоя 10—20 мм может отклоняться иа 1—2 мм. Поэтому несоответствие внут­ реннего диаметра шлаковой футеровки заданному в указанных пределах также не является основанием для браковки. Возможны случаи, когда вследствие коробле­ ния отсекающего кольца торцы труб (со стороны шла­ кового слоя) неровны, что, конечно, нежелательно, так как усложняет стыковку труб. Но этот дефект не явля­ ется браковочным, ибо неровность при стыковке обычно компенсируется обмазкой пли мягкой резиной, служа­ щей прокладкой.

Г Л А В А III

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛЛОШЛАКОВЫХ ТРУБ

Способы соединения металлошлаковых труб и элементов в трубопровод

Как уже упоминалось в начале главы II, известные хорошо зарекомендовавшие себя способы соединения металлических труб в трубопровод не всегда, к со­ жалению, применимы к двухслойным металлошлако­ вым трубам, особенно изготовленным центробежным способом, наружной оболочкой которых служит чугун.

Сварка — наиболее экономичный и надежный способ соединения металлических труб — неприемлема по двум обстоятельствам: во-первых, для сварки чугуна долж­

Что па большинство шлаков действует отрицательно — футеровка трескается и отваливается. Второе обстоя­ тельство делает сварку как способ соединения труб в большинстве случаев неприемлемой и для элементов, изготовленных способом намораживания.

Широко используемое в практике болтовое сочле­ нение металлических труб для чугунной оболочки так­ же мало пригодно: необходимо изготовить на концах трубы специальные фланцы с отверстиями для болтов. Отливка трубы заодно с двумя фланцами сопряжена с дополнительным расходом чугуна и техническими труд­ ностями при изготовлении кокиля и крышек к нему, причем эти трудности неизмеримо выше, чем при отлив­ ке буртов.

Соединение встык, практикуемое обычно при сборке водопроводных и канализационных трубопроводов, при­ годно лишь для низких давлений.

Исходя из того, что в основу разработанной нами технологии получения труб центробежным способом заложен принцип отливки однобуртовых труб, нами предложено два способа соединения их в трубопровод:

трубы длиной 1—1,5 м соединяют хомутами. По это­ му способу должна быть однобуртовая труба превра­ щена в двухбуртовую, второй бурт (обычно стальной) крепится к трубе после ее изготовления;

трубы соединяют гладкими концами с муфтами. Для использования первого способа мы опробовали

и экспериментально проверили три вида крепления: сварку, приклеивание и навинчивание. Каждое крепление оценивали по прочности и экономической целесообраз­ ности.

Что касается первого условия, то все три вида креп­ ления оказались надежными. Но у каждого из них вы­ явились технологические и экономические недостатки. Приваривание надо производить сразу же после отлив­ ки трубы, пока она еще имеет высокую температуру, специальными электродами для получения доброкаче­ ственного шва, а затем трубу следует помещать для от­ пуска сварочного шва в камеру самоотжига. Приклеи­ вание требует дорогостоящих материалов на основе смол ЭД-5 или ЭД-6; способ лимитируется и длительным циклом твердения смол. Навинчивание связано с нали­ чием дополнительного станочного парка, оно повышает трудозатраты.

Экономический расчет показал, что стоимость при­ варки одного бурта составила 18,7, навинчивания его 11,9 и приклеивания 9,8 коп. Учтя все особенности тех­ нологического и экономического характера, мы остано­ вились иа крепление бурта приклеиванием.

Стыкование двух труб осуществляли с помощью за­ тягивающихся хомутов, надеваемых на стык двух буртов (рис. 71). Хомут состоит из двух полуколец, на внут-

по Ай

ренней поверхности которых имеется паз, воспроизводя­ щий профиль обоих буртов. Полукольца стягиваются болтами. Плотность стыковых соединений достигается резиновыми прокладками, а герметичность стыка обес­ печивается осевым усилием, возникающим при натяги­ вании болтов. Надежность этого способа крепления проверена экспериментально при промышленном испы­ тании трубопроводов. Способ предполагает стягивание труб хомутами на каждом звене.

В целях ускорения и удешевления процесса стыков­ ки труб и удлинения стыкуемого звена до 2—3 м мы испытали другой способ — соединение двух труб глад-

коми торцами с помощью муфт. Соединение производи­ ли следующим образом (рис. 72). Две трубы состыко­ вали в вертикальном положении. На нижней трубе за­ крепляли ограничитель для муфты. Сама муфта пред­ ставляла собой металлический кожух цилиндрической формы из листового железа толщиной 1,5—2 и длиной 120—150 мм. Кольцевой зазор между муфтой и трубой равнялся 15—18 мм. Этот зазор набивали цементным

и монтажа, проверены на прочность при гидравлическом давлении на сдвиг и на изгиб в смонтированном трубо­ проводе различной длины. Испытание на гидропрочность показало, что стык при муфтовом соединении начинает «потеть» при давлении 20—22 атм, других дефектов при

2,5) • ІО5 н/мг при муфтовом соединении. При испытании на изгиб оказалось, что второй способ позволяет удли­ нить рабочий пролет трубопровода, что делает его более приемлемым в промышленных условиях. Этот способ оказался и более экономичным.

Элементы, изготовленные намораживанием, в трубо­ провод собирают только при помощи соединительных деталей металлического кожуха, поэтому подготовка его к монтажу начинается уже в период изготовления. Сварка непосредственно по металлическому кожуху вы­ зывает местный разогрев футерующего шлакового слоя,

что может привести к его растрескиванию и даже вы­ крашиванию; вырезание необходимого элемента из ме­ таллошлаковой трубы возможно лишь с помощью спе­ циального режущего инструмента, например алмазных кругов. Таким образом, одно из основных требований к металлическому кожуху — точное соответствие его монтажным размерам. Однако при изготовлении метал­ лического кожуха резка и сварка вполне допустимы, так как для намораживания могут применяться и гнутые металлические кожухи, и сварные, составленные из от­ дельных частей.

Одной из характерных особенностей намораживания шлакового слоя является тенденция к выравниванию поверхности металлического кожуха: небольшие углуб­ ления и неровности металлического кожуха не повторя­ ются шлаковым слоем, а сглаживаются. Речь идет, ко­ нечно, об углублениях и неровностях, сопоставимых с толщиной намороженного шлакового слоя.

При изготовлении больших сложных элементов тру­ бопроводов иногда целесообразно разбить их на более мелкие и простые. Например, колено трубопровода диа­ метром 200 мм и радиусом закругления 2 м было нами