ГОСТ 33260-2015: выбор металлов для арматуры и где нужны неметаллические уплотнения

Арматуру выбирают по металлу корпуса, и в паспорте обычно стоят марки стали корпуса, штока и седла. Уплотнения в этом списке появляются строкой «прокладка: паронит» или «кольца: фторопласт», и происхождение этой строки снабженцу часто непонятно. ГОСТ 33260-2015 отвечает на вопрос о металле, а для мягких уплотнений даёт окружение: какой металл будет рядом с прокладкой, сколько он может корродировать и какие металлические прокладки допустимы.

Стандарт 2015 года касается только металлов

Действующая редакция одна: ГОСТ 33260-2015, принятый межгосударственным советом и введённый в России с 01.04.2016 приказом Росстандарта № 444-ст, по карточке meganorm.ru введён впервые. Его основой стал национальный ГОСТ Р 55509-2013 с тем же названием, отменённый годом позже, с 01.04.2017. Цитаты ниже сверены с изданием стандарта на meganorm.ru.

По разделу 1 стандарт распространяется на арматуру различного назначения, включая общепромышленную, для опасных производственных объектов, атомных станций и судовых систем, и устанавливает условия применения металлических материалов для основных деталей арматуры и приводов, кроме электроприводов. Кроме материалов деталей, он охватывает сварочные и наплавочные материалы.

Мягкие уплотнения задаются другими документами

Резина, фторопласт, графит, паронит, полиамид в ГОСТ 33260 не нормируются. Для них работают три уровня документов. Общее требование безопасности даёт п. 6.8.1.3 ГОСТ 12.2.063-2015: уплотнительные материалы подвижных и неподвижных соединений должны быть стойки к рабочим средам и внешним воздействиям. Конкретный материал и марку задают КД и ТУ на арматуру. Размеры и свойства полуфабриката задают стандарты на прокладки и листы, и какой из них открывать для конкретного фланца, подсказывает справка ГОСТ на прокладки.

Отсюда частая ошибка в заявках: «прокладка по ГОСТ 33260». Такой записи изготовитель прокладки исполнить не может, потому что в стандарте нет требований к неметаллической прокладке, а таблица 13 перечисляет только металлические.

Правила выбора по п. 4.1 подходят и для резины

Пункт 4.1 перечисляет, что учитывают при выборе материала: рабочее давление; температуру стенки, минимальную отрицательную и максимальную расчётную; химический состав и свойства среды, включая коррозионность, взрывоопасность и примеси, вызывающие эрозию; в жидкой среде сочетание давления, температуры и скорости, вызывающее кавитацию; прочность и плотность материала; химическую стойкость; взаимное воздействие деталей с разными электрохимическими потенциалами.

Этот перечень работает как анкета и для мягкого уплотнения, если заменить «электрохимические потенциалы» на взаимное влияние материалов: например, графитовая набивка рядом со штоком из коррозионно-стойкой стали в агрессивной среде. Пункт 4.2 добавляет требования заказчика: допустимую скорость коррозии, эрозионную стойкость, ударную вязкость, объём контроля. Пункт 4.6 допускает другие марки, в том числе зарубежные, в установленном порядке.

Уплотнительные поверхности должны корродировать не быстрее 0,05 мм в год

Пункт 4.3 рекомендует, если заказчик не установил иное, материалы со скоростью коррозии не более 0,5 мм/год для корпусных деталей и не более 0,05 мм/год для деталей с механически обработанными направляющими и уплотнительными поверхностями. Разница в десять раз объясняется тем, что корпус теряет толщину, а уплотнительная поверхность теряет геометрию и чистоту.

Для мягкого уплотнения это прямо влияет на ресурс. Кольцо или набивка работают по штоку, седлу или расточке, и шероховатость, которую даёт коррозия, режет кромку при каждом ходе. Пример, условные данные: при 0,05 мм/год за 10 лет поверхность штока может потерять до 0,5 мм на сторону, если коррозия равномерна; при местной коррозии раковины появятся раньше. Поэтому при замене колец штока проверяют состояние металла, и, если шток изъеден, новые кольца долго не проработают.

Регулирует ли ГОСТ 33260 материалы уплотнений?

ГОСТ 33260-2015 регулирует только металлические материалы основных деталей арматуры, сварочные и наплавочные материалы. Неметаллические уплотнения, то есть резиновые кольца, фторопластовые сёдла, паронитовые и графитовые прокладки, в нём не нормируются. Для них материал задают КД и ТУ на арматуру, общее требование стойкости даёт ГОСТ 12.2.063-2015, а размеры и свойства листов дают стандарты на прокладки. Металлические прокладки перечислены в таблице 13 ГОСТ 33260.

Металлические прокладки перечислены в таблице 13

Раздел 8.11 и таблица 13 задают материалы металлических прокладок по условиям эксплуатации:

Металлическая прокладка работает там, где мягкая не выдерживает температуры или давления, но требует большего усилия затяжки и чистой поверхности фланца. Если арматура в паспорте имеет медную или никелевую прокладку, замена её на неметаллическую меняет условия работы соединения, и такое решение принимает владелец КД, а не снабжение.

Материалы затвора, штока и втулок определяют, по чему работает уплотнение

Таблица 5 раздела 8.5 задаёт стали для шпинделей и штоков по температуре и давлению; например, автоматная сталь А20 допускается от −30 до 250 °C при давлении до 2,5 МПа. Таблица 7 раздела 8.7 перечисляет металлы и наплавки узла затвора с твёрдостью; например, латунь ЛС59-1 и ЛЦ38Мц2С2 для затвора кислородной и чугунной арматуры от −253 до 250 °C при твёрдости 80–140 HB. Таблица 9 раздела 8.8 задаёт материалы направляющих и резьбовых втулок.

Для фторопластового седла или кольца штока твёрдость и шероховатость металлической пары важнее его марки. Мягкое кольцо по твёрдой полированной поверхности изнашивается медленно; по наплавке с порами или по латуни с рисками ресурс падает. Поэтому в заявку на кольцо полезно переносить материал и твёрдость сопряжённой детали из таблиц стандарта и КД.

Крепёж по КЛТР сохраняет обжатие прокладки при нагреве

Пункт 5.5 требует выбирать материал шпилек с коэффициентом линейного расширения, близким к соединяемым деталям: разница не более 10 %. Большая разница допускается, если обоснована расчётом или опытом, а также если температура крепежа не выше 50 °C. Гайки из перлитной стали на аустенитных шпильках допускаются, если это предусмотрено НД.

Механика простая: если корпус из аустенитной стали расширяется при нагреве сильнее, чем шпильки из перлитной, шпильки дополнительно растягиваются и прокладку пережимает; в обратном сочетании прокладка разгружается. Пункт 4.4 добавляет климат: для арматуры на улице учитывают температуру наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92, а по требованию заказчика абсолютный минимум района, если стенка может остыть ниже нуля. Стандарт говорит о металле, но ту же нижнюю температуру разумно заложить и в резиновые детали узла.

Материал уплотнения записывают в заявку рядом с металлом узла

Заявка на кольцо, седло или прокладку для арматуры получается полной, когда рядом с размерами в ней стоят данные о металле узла:

1. Материал уплотнения из КД или ТУ на арматуру; если не указан, это отмечают отдельно.
2. Материалы и твёрдость сопряжённых металлических деталей: шток, седло, наплавка, втулка.
3. Рабочее давление, минимальную и максимальную температуру стенки, среду с примесями.
4. Минимальную температуру по холодной пятидневке или по абсолютному минимуму района, если арматура на улице.
5. Тип прокладки в паспорте: металлическая по таблице 13 или неметаллическая.
6. Состояние металла уплотнительных поверхностей при ремонте: коррозия, риски, наплавка.

Предположения о материале старого уплотнения держат отдельно от требований КД: «кольца, похоже, из наполненного фторопласта» не равно «фторопласт Ф4К20 по КД».

Неметаллические уплотнения для арматуры делают по чертежу или образцу

В паре с металлом по ГОСТ 33260 работают детали другого класса, и их наша компания производит по чертежу, эскизу, фото или образцу: фторопластовые кольца для сёдел и штоков, прокладки крышек и фланцев, манжеты, мембраны. Прокладку сложного контура под крышку делают по чертежу заказчика. Типовые кольца и прокладки по размерным рядам и нестандартные детали по чертежу изготавливают от одной штуки при сумме заказа от 9 000 ₽ с НДС. Для расчёта присылают чертёж, эскиз или образец, марку металла сопряжённой детали, среду, давление и обе температуры; при серийной сборке арматуры добавляют годовую потребность, чтобы один материал шёл во все партии.

Когда в КД на арматуру материал мягкого уплотнения не назван, его выбирают по среде, температуре и металлу пары в рамках подбора материала и пишут в КП как предложение; утверждает его владелец документации на арматуру. Как записать выбранную резину или фторопласт на чертеже детали, видно из примеров обозначения материала на чертеже.