Лекции по Материаловедению по профессии "Оператор котельной"

СОДЕРЖАНИЕ

Лекция

по учебной дисциплине ОП.05 «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»

Тема: Краткие сведения о металлах и сплавах, используемых в котельных Металлы и сплавы.

Из общего числа известных в данное время 106 химических элементов 85 относятся к группе металлов (железо Fe, медь Cu, алюминий Al, молибден Mo и пр.), остальные к группе неметаллов (углерод C, кислород O 2, сера S, фосфор P и др.). Металлами называются химические элементы, определяющими признаками которых являются: свойства коваться, вытягиваться в нить и провод, свариваться, хорошо проводить тепло и электри- ческий ток. Неметаллы химические элементы, которые не имеют вышеуказанных свойств. Чистые металлы в технике почти не используются. Большая часть металлов используется в виде сплавов. Сплавом называется состав любого химического элемента с другими химическими элементами. В состав сплавов входят металлы и неметаллы. Сплавы железа с углеродом и другими элементами образуют группу черных металлов. К черным металлам относятся сталь и чугун, которые используются для изготовления элементов паровых и водогрейных котлов, а также трубопроводов, арматуры и гарнитуры котельных. Сталью называется сплав железа с углеродом при содержании углерода в сплаве менее 2 %. В машиностроении применяются углеродистые и легированные стали, т. е. такие, в которых для улучшения механических и физико-химических свойств используются другие металлы.

Углеродистые стали более дешевые, чем легированные, и поэтому находят широкое применение. В зависимости от содержания в них вредных примесей, способа выплавки и степени однородности свойств подразделяются на стали обычного качества и качественные стали. Легированные стали подразделяются на: низколегированные (до 3,5 4 % легирующих элементов); среднелегированные (4 10 % легирующих элементов); высоколегированные (более 10 % легирующих элементов). Химические элементы, используемые в легированных сталях обозначаются: молибден М, никель Н, ванадий Ф, вольфрам В, алюминий Ю, марганец Г, кремний С, ниобий Б, бор Р, хром X, титан Т. Ниже в качестве примера приводятся марки некоторых сталей, которые принято обозначать следующим образом: 30ХМ низколегированная хромомолибденовая сталь со средним содержанием углерода 0,30 %, хрома до 1 % и молибдена до 1 %; 12Х2МВ низколегированная сталь со средним содержанием углерода 0,12 %, хрома 2 %, молибдена до 1 % и вольфрама до 1 %. По способу получения стали подразделяются на: конверторные, мартеновские и электростали.

Мастер ПО В.А.Дерендяев

1

Лекция

по учебной дисциплине ОП.05 «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»

Тема: Чугун. Латунь.

Чугуном называется сплав железа с углеродом при количестве углерода в сплаве более 2 % (до 6 %). Кроме углерода чугун содержит также примеси марганца, серы и фосфора. Основным материалом для получения чугуна является железная руда. Чугун выплавляют в доменных печах и в зависимости от физико-химических и специальных свойств подразделяется на серый, ковкий, жароустойчивый и высокопрочный. Чугун обозначают следующим образом: СЧ серый чугун, который имеет границу прочности при растягивании 12 кгс/мм 2 и гнутье 28 кгс/мм 2 ; СЧ соответственно при растягивании 18 кгс/мм 2 и гнутье 36 кгс/мм 2 ; КЧ-30-6 ковкий чугун, который имеет границу прочности при сгибании 30 кгс/мм 2 и относительное удлинение при растягивании 6 %; ВЧ высокопрочный чугун, который имеет границу прочности при сгибании 45 кгс/мм 2 и относительное удлинение при растягивании 10 %. Цветные металлы в котельных используются для изготовления деталей арматуры и автоматики. Наибольшее распространение имеют: алюминий провода, детали автоматики; медь провода, импульсные линии датчиков автоматики; бронза детали арматуры; латунь трубки водоподогревателей, детали автоматики.

Латунью называется сплав меди с цинком (до 45 %), а также иногда с легирующими добавками элементов Al, Mn, Sn, Pb и других элементов, повышающих прочность, антикоррозийность и плавкие свойства. Бронзой называется сплав на основе меди с добавлением олова, алюминия, свинца, кремния, бериллия. Сварка металлов. Электродуговая сварка осуществляется с помощью трансформаторов переменного тока или электросварочных генераторов постоянного тока. Сварка проводится электродами. Газовая сварка осуществляется ацетиленовыми генераторами, в которых горючим газом служит ацетилен, получаемый в генераторе из карбида кальция. В последнее время разработаны горелки для сваривания с помощью пропан-бутана. При газовой сварке используется сварочная проволока. Пайка и припои. Пайкой называется процесс соединения металлических частей с помощью расплавленных металлов и сплавов, которые называются припоями. Припои мягкие и твердые. Мягкие припои состоят из олова, свинца, небольшого количества сурьмы и других примесей (медь, висмут и пр.). Мягкие припои плавятся при температуре до 300 С и используются для получения соединений, которые требуют высокой герметичности, но они имеют небольшую прочность. Граница прочности мягких припоев при растягивании составляет 5 7 кгс/мм 2. Марки мягких припоев: ПОС-90; ПОС-40; ПОС-30; ПОС-18; ПОС-4ч6. Буквы ПОС означают, что припой оловянистосвинцовый, цифры после букв указывают на процентное содержание олова в сплаве. Твердые припои тугоплавкие сплавы на основе меди, серебра и прочих металлов.

2

Твердые припои имеют температуру плавления С и высокую механическую прочность. Граница прочности при растягивании кгс/мм 2. Марки твердых припоев: ПМЦ-36; ПМЦ-48; ПМЦ-54; ПСр-25; ПСр-45; ПСр-70. Флюсы специальные материалы, которые используются при пайке для удаления пленки оксидов и прекращения окисления в процессе пайки. Мягкие флюсы хлористый цинк, канифоль, нашатырь. Твердые флюсы порошкообразная бура.

Мастер ПО В.А.Дерендяев

3

Лекция

по учебной дисциплине ОП.05 «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»

Тема: Прокладочные и уплотнительные материалы. Асбест. Резина. Паронит.

При ремонте трубопроводов и арматуры для того чтобы уплотнить фланцевое соединение, используются прокладочные материалы. Обеспечивая высокую плотность фланцевых соединений, прокладочные материалы должны иметь хорошую пластичность, прочность (чтобы воспринимать внутреннее давление), а также устойчивость к температурным условиям и разъедающему действию среды, в которой материалы находятся.

Асбест группа волокнистых минералов, которые состоят из кремнезема (42 59 %), оксида магния (20 41 %) и небольшого количества закиси железа, оксида железа, оксида кальция, а также содержат воду (1 40 %) и имеют высокую огнестойкость, теплоизоляционные свойства и хорошую механическую прочность. Асбест в котельных используется для соединения секций чугунных котлов при уплотнении ниппелей, для взрывных предохранительных клапанов, для сальников арматуры паровой и в других целях.

Резина техническая листовая в котельных и системах отопления используется для изготовления прокладок между фланцами водопровода, газопровода, между секциями радиаторов, в узлах автоматических устройств. Резиновые трубки используются для соединения стеклянных жидкостных манометров с газо- и воздухопроводами и тягомеров с топкой и газоходами.

Паронит прокладочный материал, изготовленный из асбеста, резины и наполнителей. Наибольшее распространение получил паронит марки В унифицированный. Используется в виде листов различных размеров, толщиной от 0,4 до 6 мм. Паронит выдерживает рабочее давление до 50 кгс/см 2 и температуру до 450 С. Его используют для уплотнения фланцевых соединений паропроводов, водопроводов горячей воды и газопроводов среднего и высокого давления. Картон прокладочный изготавливается двух марок в листах и рулонах толщиной: А (пропитанный) 0,2 1,5 мм; Б (непропитанный) 0,3 2,5 мм. Сохраняется в сухом месте. Используется для прокладок на водопроводах холодной воды. Перед установкой между фланцами прокладки смачивают водой и проваривают в масле. Пластмассы синтетические полимерные материалы, главным образом на основе синтетических смол (фторопласт). Используются шнур и лента ФУМ. Набивочные (уплотнительные) материалы. К ним относятся различные сальниковые набивки и мастики, которые служат для предотвращения выхода пара или жидкости через зазоры сальников. Материалы должны иметь небольшой коэффициент трения, высокую коррозийную устойчивость против износа при высоких температурах набивочные (уплотнительные) материалы.

Мастер ПО В.А. Дерендяев

4

Лекция

по учебной дисциплине ОП.05 «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»

Тема: Обмуровочные и теплоизоляционные материалы. Красный кирпич.

Для выполнения обмуровки паровых и водогрейных котлов используется огнеупорный и строительный красный кирпич. Материал, который состоит из сырой и огнеупорной глины, выжженной при высокой температуре, называется шамотом, а изделия из него шамотными. В зависимости от огнестойкости шамотные изделия подразделяются на следующие марки: Марка... ША ШБ ШВ, ШУС Огнестойкость, С, не ниже... 1730 1630 1580 Шамотный кирпич выпускается двух размеров: большой нормальный: 250ґ123ґ65 мм; малый нормальный: 250ґ113ґ65 мм. Используется также шамотный клиновой кирпич размерами: 250 ґ 123 ґ 65/55 и 250 ґ 113 ґ 65/55 мм. При обмуровке котлов в основном используются шамотные изделия марок ШБ и ШВ. При обмуровке газоходов котлов могут использоваться легкие шамотные изделия, которые имеют предельную температуру 1 150 1 250 С, выпускаются в виде прямого, клинового и фасонного кирпича и маркируются: АЛ-1,3 с предельной температурой использования 1 350 1 400 С. БЛ-0,8 и БЛ-0,4 с предельной температурой использования 1 150 1 250 С. Глиняный красный кирпич выпускается размером 250ґ125ґ65 мм. Различают пять марок кирпича: 75, 100, 125, 150 и 200. Цифра указывает на границу прочности при сжатии (кгс/см 2 ).

Мастер ПО В.А. Дерендяев

5

Лекция

по учебной дисциплине ОП.05 «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»

Тема: Теплоизоляционные материалы.

Теплоизоляционные материалы служат для уменьшения передачи тепла в окружающую среду, снижают тепловые потери и улучшают санитарно-гигиенические условия работы. Теплоизоляционные материалы должны иметь: низкую теплопроводность; низкую удельную теплоемкость; достаточную механическую прочность; допускать обработку; не вызывать коррозии металлов. Эти материалы имеют пористое строение. Вследствие заполнения пор воздухом коэффициент их теплопроводности низкий. В зависимости от происхождения теплоизоляционные материалы органические и неорганические. Органические материалы не выдерживают высоких температур и используются до 100 С. В состав большинства изоляционных материалов входит асбест, волокна которого характеризуются высокой прочностью на разрыв и низкой теплопроводностью. Из асбеста изготовляются шнур, картон и асбестовая ткань, которые используются при температуре до 500 С. Из смеси разрыхленного асбеста и дешевых горных пород (диатомита, доломита, извести, отходов шиферного производства и пр.) изготовляются различные порошкообразные материалы: асбозурит, асботермит, асбослюда, совелит и используются в виде мастик или после формовки и сушки в виде плит и фасонных изделий (сегментов и скорлупы) при температуре 450 500 С. Для теплоизоляции широко используется минеральная вата, которая состоит из тонких, в беспорядке размещенных стекловидных нитей, которые получают, продувая воздухом жидкий шлак (шлаковата) или жидкое стекло (стекловата). Минеральная вата распространенный материал, который имеет низкую теплопроводность. Ее используют в виде матов, полос, плит и других изделий при температуре до 600 С.

Мастер ПО В.А. Дерендяев

6