Винтовые цилиндрические пружины для подвесок трубопроводов ТЭС и АЭС из стали 60С2А
Винтовые цилиндрические пружины из стали 60С2А применяются в опорно-подвесных системах технологических трубопроводов тепловых и атомных электростанций. Марка 60С2А — кремнистая пружинная сталь, легированная хромом, с содержанием углерода 0,56–0,64 %, кремния 1,4–1,8 % и хрома 0,6–0,9 %. Такое сочетание обеспечивает предел упругости не ниже 1150 МПа после закалки и среднего отпуска, что критично для компенсации температурных перемещений трубопроводов при рабочих параметрах пара до 565 C и давлении до 25 МПа.
Пружины изготавливаются методом холодной или горячей навивки с последующей закалкой в масле (850–870 C) и отпуском (420–480 C). Твёрдость после термообработки — 42–48 HRC. Для повышения усталостной долговечности применяется дробеструйное упрочнение поверхности, увеличивающее предел выносливости на 20–30 %. Концы пружин шлифуются под опорные поверхности, перпендикулярность торцов — не более 1,5.
Технические параметры и исполнение
- Диаметр прутка — от 6 до 40 мм
- Наружный диаметр пружины — от 30 до 250 мм
- Число рабочих витков — от 4 до 30
- Жёсткость — от 5 до 500 Н/мм
- Максимальная рабочая деформация — до 25 % от свободной высоты
- Класс точности по усилию — 1-й или 2-й по ГОСТ 16118
Пружины устанавливаются в подвесках типа ПС, ПТ, ПСП, а также в пружинных опорах скользящих и направляющих. В системах АЭС применяются исполнения с ограничением по кобальту и с контролем поверхностных дефектов методом магнитопорошковой дефектоскопии. Для ТЭС с агрессивными средами возможно нанесение цинк-ламельного или газотермического покрытия.
Условия эксплуатации
Рабочий диапазон температур — от –60 C до +250 C для пружин без релаксационной стабилизации и до +300 C после дополнительного низкотемпературного отпуска. Релаксация напряжений при 250 C за 1000 ч не превышает 8 %. Пружины воспринимают статические и циклические нагрузки с числом циклов до 2 10 при амплитуде напряжений до 450 МПа.
| Параметр | Значение | Единица | Метод контроля | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести | 1150 | МПа | растяжение | ГОСТ 1497 |
| Твёрдость | 42–48 | HRC | Роквелл | ГОСТ 9013 |
| Отклонение жёсткости | 10 | % | статическое сжатие | ГОСТ 16118 |
| Шероховатость поверхности | Ra 3,2 | мкм | профилометрия | ГОСТ 2789 |
| Остаточная деформация | 0,5 | % | обжатие до соударения витков | ГОСТ 16118 |
Область применения
- Подвески паропроводов высокого и среднего давления на ТЭС
- Опорные узлы трубопроводов питательной воды и конденсата
- Системы компенсации температурных удлинений главных циркуляционных трубопроводов АЭС
- Пружинные блоки в опорах сепараторов-пароперегревателей
- Виброизолирующие узлы насосного оборудования первого контура
Вопросы и ответы
Какая термообработка обеспечивает требуемые упругие свойства стали 60С2А?
Закалка в масле от 850–870 C с последующим отпуском при 420–480 C. Такая обработка даёт твёрдость 42–48 HRC и предел упругости не ниже 1150 МПа.
Допускается ли применение пружин из 60С2А в контуре АЭС?
Да, при условии ограничения массовой доли кобальта до 0,02 % и проведения магнитопорошкового контроля. Пружины проходят входной контроль по программе АЭС.
Какой ресурс пружин при циклическом нагружении?
При амплитуде напряжений до 450 МПа ресурс составляет не менее 2 10 циклов без снижения жёсткости более чем на 5 %.
Как контролируется жёсткость пружин?
Статическим сжатием на испытательном стенде с измерением усилия при заданной деформации. Отклонение от номинала — не более 10 % по ГОСТ 16118.
