Стали пружинные

Упругие элементы нашли широкое применение в трубопроводной арматуре химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Область использования пружин разнообразна - от электромагнитных приводов исполнительных устройств до защёлок и фиксаторов. Пружины являются основными элементами регуляторов давления, предохранительных, запорных, клапанов от точности и качества, изготовления которых напрямую зависит срок службы и надёжность функционирования всего изделия.

Современный уровень развития химической и нефтеперерабатывающей промышленности выдвигает новые, повышенные требования к долговечности и надёжности оборудования, технологические среды в которых, обладают высокой коррозионной активностью к большинству известных металлов и сплавов.

Так высокоуглеродистые холоднотянытые нагартованные стали используют для изготовления экономичных, наиболее доступных пружин. Они используются в механизмах крепления, фиксаторах, защёлках работающих при обычной температуре.

Легированные стали, такие как 60С2А и 51ХФА целесообразно использовать для ответственных пружин регуляторов давления и предохранительных клапанов. Из зарубежных аналогов для пружин с высокой циклической нагрузкой можно рекомендовать клапанную проволоку закалённую в масле.

Для механизмов, работающих в условиях воздействия среднеагрессивных и высокоагрессивных сред используют коррозионосстойкие хром-никелевые сплавы с содержанием хрома до 30%.

Пружины паровой арматуры изготавливают из жаропрочных никелевых сплавов содержащих до 70 процентов никеля, за счет которого появляется возможность их использования при температуре до 800°С например в турбинах.

Титановые сплавы имеют ряд существенных преимуществ перед другими материалами при использовании их в пружинах и упругих элементах. В них выгодно сочетаются высокая прочность, низкий модуль упругости, низкая плотность, немагнитность, высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах.

При применении титановых сплавов взамен традиционных пружинных сталей может быть достигнуто значительное снижение массы пружины не только вследствие малой плотности сплавов, но и за счет низкого значения модуля упругости, позволяющего пружине производить одну и ту же работу при меньшем количестве витков. Как показывает предварительная оценка и практика применения титановых пружин, при прочих равных условиях они легче стальных пружин в 1,5-2,5 раза.

В качестве пружинного материала, обеспечивающего значительную экономию массы и объема, целесообразно применение высокопрочных титановых сплавов с уровнем прочности от 1200 МПа и выше. Высокопрочные титановые сплавы более предпочтительны, т.к. максимально допускаемое касательное напряжение пружины t3 тем выше, чем больше предел прочности сплава. В свою очередь, чем выше t3, тем выше энергоемкость пружины. Из отечественных материалов этим требованиям наиболее соответствуют титановые сплавы с (A+B) - структурой ВТ16 и ВТ23, а также B - сплав марки ТС6.

Особое место среди упругих элементов занимают титановые тарельчатые пружины, которые используют при необходимости обеспечения высоких силовых нагрузок при малых деформациях. Как правило, их применяют в устройствах компенсаторов трубопроводной арматуры. Тарельчатые пружины изготавливают из листовых заготовок, полученных по специальной технологии и обеспечивающих изотропность механических свойств.