Анализ материалов, идущих на изготовление ниппелей

Цель работы: оценить материалы, идущие на производство ниппелей.

Исследования проводились на кафедре «Материаловедение, порошковая металлургия, наноматериалы» Самарского государственного технического университета.

Использовалось следующее оборудование: стационарный твердомер «TP5006M», оптический металлографический микроскоп “МЕТАМ РВ-34”.

Ниппель – соединительная трубка, предназначенная для временного или постоянного герметичного соединения трубопровода с другим трубопроводом или штуцером, обычно снабжаемая для этой цели резьбой. В случае постоянного соединения трубопроводов ниппель может попутно исполнять и функцию их механического (силового) скрепления.

Для анализа были взяты два образца, изготовленные из следующих материалов: латунь и силумин.

Латунь – двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим компонентом является цинк, иногда с добавлением олова, никеля, свинца, марганца, железа и других элементов. По металлургической классификации к бронзам не относится. Несмотря на то, что цинк как химический элемент был открыт только в XVI веке, латунь была известна ещё до нашей эры.

Силумин – сплав на основе алюминия и кремния. Большую часть, а именно около 90%, сплава составляет алюминий, остальную часть – кремний. Изготовление силумина очень похоже на производство дюралюминия, но в состав второго также входят медь, магний и марганец.

Анализу подвергались изделия китайских фирм, первое – “Aquabeam”, второе – “Valtec” (рис. 1).

Образец №1. Латунный ниппель для соединения элементов трубопровода равного диаметра. Резьба – наружная/наружная, цилиндрическая трубная по ГОСТу 6357 (ISO 228, EN 10226). Предусмотрен участок корпуса восьмигранной формы, под гаечный ключ.

Образец №2. Силуминовый ниппель для соединения элементов трубопровода равного диаметра. Резьба – наружная/наружная, цилиндрическая трубная по ГОСТу 6357 (ISO 228, EN 10226). Предусмотрен участок корпуса шестигранной формы, под гаечный ключ.

Рис. 1. Исследуемые образцы. Слева – образец из латуни, справа – образец из силумина

Анализ материалов состоял из экспертиз на твердость и пористость.

Для определения твердости были сделаны замеры с помощью твердомера «TP5006M» (рис. 2). Замер первого образца показал результат HRB=60, при измерении твердости второго образца твердомер показал результат HRB=40. Данная экспертиза позволяет сделать вывод, что образец из латуни обладает большей твердостью, чем образец из силумина.

Рис. 2. Стационарный твердомер «TP5006M»

Также была проведена экспертиза на пористость. Вначале исследуемый образец шлифуется – с помощью шлифовальной бумаги с него сошлифовывается слой. Затем происходит полирование – для этого используется оксид хрома (III) или паста ГОИ. Далее отшлифованный и отполированный образец подвергается травлению с целью выявления пористости. Анализ, проведенный на оптическом металлографическом микроскопе “МЕТАМ РВ-34” (рис. 3), показал, что структура латунного образца практически однородна – поры отсутствуют. У образца из силумина структура более пористая. Поры относятся к внутренним, объёмным дефектам. Незапланированные поры могут изменить характеристики материала в худшую сторону, например, сделать его более подверженным коррозии. Также изделие будет обладать более высокой вероятностью срыва резьбы при высоких нагрузках. Следовательно, образец из латуни обладает более высокими эксплуатационными характеристиками.

Рис. 3. Оптический металлографический микроскоп “МЕТАМ РВ-34”

Таким образом, проведенный анализ материалов показал, что лучше использовать ниппель, изготовленный из латуни. Он обладает большей твердостью, меньшей пористостью и лучшими эксплуатационными характеристиками, нежели ниппель, изготовленный из силумина. Это и подтверждает более высокая стоимость латунного изделия, по сравнению с изделием из силумина.