WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |

Фосфатная пленка имеет черный цвет и является хорошим грунтом для лакокрасочные покрытия. Защитные свойства фосфатного покрытия можно значительно повысить, обработав его в минеральном масле.

Химическим и электрохимическим методами можно получать и другие защитные пленки из соединений металлов (табл.

4.9).

4.9. Составы растворов и режимы нанесения защитных пленок химических соединений металлов Состав раствора, г/л t, °C t, мин U, В i, А/мОксалатирование С2Н2О4 2Н2О – 5…15…40 5…10 – – FeCl2 2Н2О – 1…NaH2PO4 – 5…Фторирование магния NH4F – 10…30 20 5 Сульфидирование Na2S2O3 – 180…200 80…90 10…15 – Оксидное фосфатирование Ba(NO3)2 – 30…Zn(NO3)2 – 10…20 ZnHPO4 80…85 5…10 – – – 8…Хроматирование цинка K2Cr2O7 – 100…200 H2SO15…30 0,1…1 – – – 8…Платинирование меди NaHCO3 – 60…80 NaNO3 – 15…30 1…10 – 200 30…При выборе металла или его химического соединения для получения защитного покрытия необходимо учитывать их физико-химические и физико-механические свойства, а также возможность изменения прочностных или иных свойств металла основы в условиях их нанесения. Так, в процессах химической обработки стали в растворах кислот возможно наводороживание обрабатываемого изделия и в связи с этим снижение его прочности и упругости.

Керамические материалы. Для защиты от коррозии часто используют кислотоустойчивые керамические плитки. Кроме того, керамические плитки могут применяться для защиты металлов от газовой коррозии и коррозии в расплавах металлов (табл. 4.10).

4.10. Стойкость керамики в агрессивных растворах и расплавах Керамика Агрессивная среда Стойкость Диоксид циркония Водяной пар Стоек Флюоритовая керамика Плавиковая кислота Высокая стойкость Корундомуллитовая Серная, фосфорная и Высокая стойкость керамика кремнефтористая кислоты Углеводороды, органичеСтоек ские кислоты и соли Корунд Фтористые соединения Нестоек Корунд, нитриды Расплавы олова, алюмиалюминия и кремния, Стоек ния, марганца или титана карбид кремния Химическая стойкость керамики зависит от ее состава и от типа преобладающей кристаллической фазы и соотношения ее со стекловидной фазой. Повышение температуры ускоряет процесс взаимодействия керамики с агрессивной средой.

Скорость деструкции лимитируется процессом диффузии. Значение коэффициента диффузии химического вещества D из жидкой или газообразной агрессивной среды в твердую фазу можно рассчитать:

D = 7,043 10–6 kl2, где D – коэффициент диффузии, см2/с; k – постоянная, с–1; l – толщина керамической пластинки, см.

m Постоянная k рассчитывается по формуле k = -t-1 ln, где t – время испытания, с; m1, m0 – массы образца соот1- m ветственно до и после испытания, г.

Керамические плитки используются для футеровки химических реакторов и высокотемпературных печей.

При футеровке химических реакторов сначала укладывают слой кирпича, а затем слой киcлотоупорной керамики. В качестве связующего используют кислотостойкие вещества.

Эмалевые защитные покрытия. Для защиты химической аппаратуры применяют технические эмали. Эмали подразделяют на грунтовые и покровные. Грунтовые эмали применяют для повышения прочности сцепления защитного покрытия с поверхностью изделия и уменьшения вредного воздействия механических напряжений, возникающих при эмалировании.

Покровная эмаль, кроме химической стойкости, должна обладать и декоративными свойствами. Общая толщина эмалевого покрытия составляет 1…2 мм. Эмали наносят мокрым (грунтовые и покровные эмали) или сухим (покровные эмали) способами. Сначала наносят грунтовую, а затем покровную эмаль.

Грунтовые эмали состоят из 50…60 % SiO2; 2…8 % Al2O3; 4…10 % СаО; 12…30 % Na2O; 0…30 % B2O3; 7…9 % F;

0,25 % Со (или NiO). Покровные эмали содержат дополнительно до 8 % Sb2O3, до 15 % ZrO2 и до 17 % ТiO2.

Стеклянные гранулы эмали нужного состава размалывают с водой и связующим компонентом до образования суспензии и наносят на защищаемую металлическую поверхность. Изделие высушивают и помещают в печь для обжига. При этом удаляется вода и выжигается связующее.

Эмалевые покрытия применяют для работы в кислотах, щелочах и для повышения износостойкости химического оборудования.

Для защиты стальной химической аппаратуры применяются универсальные кислото-щелочестойкие эмали: УЭС-300, 261 и др. Для защиты чугунных изделий применима эмаль УЧ-200.

Срок службы эмалированных химических аппаратов определяется составом агрессивной среды: эмалированные стальные аппараты при температурах до 100 °С в соляной кислоте работоспособны до 3 лет; в серной кислоте – до 4 лет и в нейтральных растворах – до 9 лет.

Недостатками эмалевых покрытий являются их нестойкость к термическим ударам при резкой смене температур и низкая механическая прочность. Свободными от этих недостатков являются ситаллы.

Ситаллы – это стеклокристаллические материалы, получаемые кристаллизацией стекол, с равномерно распределенными по объему сросшимися друг с другом кристаллитами. Поэтому ситаллы обладают многими свойствами близкими к свойствам металла и химической стойкостью стекла, на основе которого они получены.

Ситаллы получают по специальной технологии, рассмотрение которой выходит за рамки данного курса. По способу производства, исходному сырью и важнейшим, свойствам ситаллы делятся на два типа: технические ситаллы и шлакоситаллы.

Технические ситаллы изготавливают из стекла на основе оксидов металлов с добавками минерализаторов. Они применяются в химическом аппаратостроении и как самостоятельный конструкционный материал для изготовления трубопроводов и реакторов.



Шлакоситаллы приготавливаются из стекла на основе металлургических шлаков и кварцевого песка. Они предназначаются для строительства зданий и сооружений на химических предприятиях.

Ситаллы не боятся термических ударов при резком охлаждении или нагреве аппарата, обладают высокой механической прочностью и химической стойкостью в агрессивных средах (табл. 4.11).

4.11. Химическая стойкость технических ситаллов Марка ситалла Агрессивная среда, W,% t, °С Глубина разрушения, мм/год 13…16 Серная кислота:

60 100 0,92 100 0,75 200 0, Азотная кислота:

37 120 0,50 20 0,60 80 0,Соляная кислота:

15 100 1,20 20 0,27 20 0,Гидроксид натрия:

35 140 нестоек 100 20 0,АС-О5-С-023 Серная кислота, 96 300 0,Азотная кислота, 65 112 0,Соляная кислота, 37 110 0,Гидроксид натрия, 96 126 70,Углеграфитовые покрытия. В качестве конструкционных материалов и защитных покрытий в химической промышленности применяют углеграфитовые материалы.

Углеграфитовые материалы содержат не менее 90 % углерода и поэтому обладают высокой тепло- и электропроводностью, хорошей стойкостью к воздействию многих агрессивных сред в широком интервале температур и пригодны для работы в вакууме и в кислороде (до 550…600 °С).

Углеграфитовые материалы подразделяются на два класса: графитопласты и графитолиты. Деление углеграфитовых материалов на эти классы основано на способах их получения.

Графитопласты – это продукты прессования композиций из графита и фенолформальдегидной смолы, с последующей термообработкой. Эти материалы непроницаемы для жидкостей и газов. В химической промышленности используется графитопласт АТМ-1 в виде труб, футеровочных плиток и других изделий.

Графитолиты – это продукты холодного отвердения композиций из графитового порошка, фуриловых, эпоксидных и других связующих и отвердителя.

Графитолиты на основе фенолформальдегидной (НЛ) и фуриловой (ГФНЛ) смол рекомендуется применять для футеровки химической аппаратуры; работающей в кислотах, а на основе эпоксидной смолы (5-ЭФНЛ) – в органических растворителях и водных растворах кислот и щелочей. Благодаря быстрому отвердению графитолитов, их используют для ремонта нарушенного слоя углеграфитового покрытия химических реакторов. Через 1,5 – 2 часа после завершения ремонтных работ без термообработки аппарат будет готов к эксплуатации.

Графитолиты хорошо заполняют форму и прочно сцепляются с металлической основой. Эти свойства графитолитов определили их широкое применение при изготовлении арматуры, реакторов и т.п.

Недостатком графитолитов являются хрупкость и невысокая механическая прочность.

Полимерные материалы широко применяют в химическом аппаратостроении в качестве конструкционных материалов и для защиты металлов от коррозии. Под воздействием химических веществ, тепла, света, радиации, механических нагрузок и микроорганизмов они разрушаются. Например, полиизобутилен под действием ионизирующих излучений превращается в жидкость, а политетрафторэтилен (фторопласт) – в порошок с выделением фтора. Под действием света полистирол темнеет и охрупчивается. Для защиты от вредного действия перечисленных выше факторов в полимерные материалы вводят различные вещества: антиоксиданты (для предотвращения окисления), пигменты и светостабилизаторы (для защиты от действия света), фунгициды и фунгистаты (для защиты от микроорганизмов), стекло, слюду и асбест (для защиты от грызунов) и т.д.

Среди полимерных материалов особенно выделяется политетрафторэтилен. Он химически стоек практически во всех агрессивных средах и может использоваться как конструкционный материал до температуры размягчения (~ 250 °С). Благодаря тому, что на политетрафторэтиленовых трубах не образуется накипь, они применяются для изготовления теплообменников. Эффективность использования политетрафторэтилена в качестве конструкционного материала для теплообменной аппаратуры связана с возможностью уменьшения толщины стенки трубок и сокращения межтрубного пространства за счет переплетения трубок. Толщина стенок составляет 10…15 % от внутреннего диаметра трубки, а межтрубное пространство – до 70 % от объема пучка. При равной тепловой нагрузке теплообменник из фторопласта меньше металлического теплообменника по диаметру в 1,2 раза и в 2,5 раза короче. В табл. 4.12 приведены примеры использования политетрафторэтиленовых теплообменников.

Полимерные материалы выпускаются и в виде листов. Например, листы каландрованной резины, применяемые для гуммирования химической аппаратуры, имеют ширину до 1000 и толщину до 6 мм; полиизобутилена – ширину до 800, длину до 3000 и толщину 2,5…4 мм.

4.12. Технологические характеристики теплообменников из политетрафторэтилена (Ф–4) Назначение теплообменной аппаратуры t, °С (на Рmax, атм (на S, ми агрессивная среда выходе) выходе) Охлаждение водой:

Серная кислота 1,6 61 5,Азотная кислота 1,6 116 0,Смазочное масло 1,1 38 1,Ксилол 0,5 116 0,Латексная эмульсия 0,4 40 0,Нагрев водой:

Техническая вода 0,37 133 2,Бытовая вода 6,3 120 1,Растворы хлорида натрия 1,5 130 1,Растворы смесей азотной и 1,6 122 2,серной кислот Растворы каустической соды 1,6 127 2,Растворы для фосфатирования 2,7 96 1,Резины устойчивы в растворах щелочей и минеральных кислот средней концентрации.

Полиизобутилен стоек при температурах 20…100 °С в растворах борной, бромоводородной, соляной, плавиковой, фосфорной, серной и муравьиной кислот, растворах хлорида натрия, гидроксида калия и натрия, нитрата аммония, в морской воде, сухом аммиаке, хлороводороде, в ацетоне, кислороде и озоне (при 20 °С).





Лакокрасочные покрытия. Среди средств защиты от атмосферной коррозии важное место занимают лакокрасочные покрытия.

Их наносят на тщательно подготовленную поверхность в сухом помещении при интенсивной проточно-вытяжной вентиляции. От качества подготовки поверхности изделия и выполнения технического регламента на лакокрасочные работы в значительной мере зависит срок службы оборудования. Зависимость срока службы защитного покрытия от способа подготовки поверхности изделия показана в табл. 4.13.

Лакокрасочные материалы применяют, в основном, для защиты от коррозии наружных поверхностей аппаратов, эстакад, стен, потолков, ограждений. Используются химически стойкие лаки и краски на основе перхлорвиниловых смол, тиокола, битума и др.

Покрытия на основе алкидных, глифталевых и пентафталевых смол применяются преимущественно для защиты от атмосферной коррозии.

4.13. Влияние подготовки стальной поверхности на срок службы лакокрасочного покрытия Срок службы, год Способ подготовки поверхности 2 + 2 слоя свинцового 2 слоя железного и железного сурика сурика Без подготовки на неповрежденную 8,2 3,прокатную окалину Выдержка на воздухе и крацевание 2,3 1,Травление 9,5 4,Пескоструйная обработка 10,4 6,Лакокрасочные покрытия наносят в виде систем, состоящих из двух-трех слоев: грунтовочный, цинксодержащий, покровный слои.

При нанесении многослойных лакокрасочных покрытий используется грунтовочная и покровная краски на основе одного пленкообразующего вещества. В некоторых случаях для повышения адгезии в качестве грунта используют специальные лаки, а покровным слоем является эмалевая краска, совместимая с грунтовочным лаком. Оптимальная толщина химически стойких лакокрасочных покрытий для защиты от атмосферной коррозии изделий из железобетона составляет 100…мкм в зависимости от агрессивности коррозионной среды. Более толстые слои покрытий имеют повышенную склонность к растрескиванию.

Для защиты от коррозии в морской и речной воде в качестве грунтовки применяют ВЛ-023 (связующееполивинилбутираль), МС-067 (алкидностирольное связующее) и "силика-цинк-01". В последнее время нашли применение краски на основе эпоксидных смол и хлорированного каучука. Покрытие наносится в три слоя общей толщиной 200…мкм Лакокрасочные покрытия применяют и как дополнительное средство защиты от коррозии к протекторной защите. При этом радиус действия протекторной защиты увеличивается до сотен метров.

Кроме того покровные лакокрасочные материалы несут и маркерную нагрузку. Так, трубы для подачи горючих газов окрашиваются в желтый цвет, баллоны с азотом – в черный цвет, с аргоном – в серый цвет, с кислородом – в голубой цвет и т.д.

5. АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ ЖЕЛЕЗА И СТАЛИ Важнейшим конструкционным материалом для изготовления большинства металлоизделий по-прежнему остаются углеродистые и низколегированные стали, которые имеют большое сродство к кислороду. На их поверхности образуется оксидный слой, не обладающий необходимыми защитными свойствами. Углеродистые стали составляют примерно 90 % от общего объема производства черных металлов. Поэтому вопросами защиты металлических изделий в условиях атмосферной коррозии во всех промышленно развитых странах уделяется большое внимание.

Эффективность использования автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, оборудования промышленных предприятий в большей мере обусловлена степенью их защищенности от коррозии, старения и биоповреждений. Так, при хранении сельскохозяйственной техники на открытых площадках скорость коррозии незащищенных деталей из малоуглеродистых сталей достигает 200 г/м2 в год и более, в закрытых помещениях – 100 г/(м2год). Эта проблема затрагивает не только сферы науки и техники, но и экономики. Необходим поиск и использование эффективных и относительно дешевых ингибиторов коррозии, включая и маслорастворимые. Эффективным способом защиты техники от коррозии в нерабочий период является консервация агрегатов машин, деталей и узлов защитными смазками и менее вязкими составами.

Чистые минеральные масла не обладают удовлетворительными защитными свойствами, так как и вода, и растворенный в ней кислород, агрессивные газы, такие как оксиды серы, сероводород, хлороводород и другие могут проникать к поверхности металла даже через толстый слой масла. Введение в масляные пленки компонентов, обладающих полифункциональными свойствами (загущающая способность, ингибирующий эффект, водопоглощение), позволяют получать на металле невысыхающие защитные консервационные материалы (КМ).

Выбор консервационного средства и метода его нанесения зависит от типа изделия (материал, состояние поверхности, габариты), механизма коррозии, от условий хранения, транспортировки и требуемой продолжительности эффективной защиты изделия.

Известно применение алифатических аминов в качестве эффективных ингибиторов сероводородной коррозии и наводороживания стали. Однако остается недостаточно изученным вопрос об использовании аминов в качестве полифункциональной присадки в КМ на масляной основе. Весьма перспективной сырьевой базой подобных присадок к маслам также могут стать отходы или побочные продукты лесотехнического комплекса, часть которых получила название "талловое масло".

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.