Захисні антикорозійні покриття металеві покриття



Скачати 236.97 Kb.
Дата конвертації26.04.2016
Розмір236.97 Kb.


ЗАХИСНІ АНТИКОРОЗІЙНІ ПОКРИТТЯ

Металеві покриття.

До захисних металевих покриттів пред'являються наступні основні вимоги: вони повинні бути суцільними, непроникними, володіти високою міцністю зчеплення з основним металом, високою твердістю, зносостійкістю і рівномірно розподілятися по всій поверхні, що захищається.

Розрізняють наступні методи нанесення захисних покриттів:


  1. гальванічний;

  2. дифузійний;

  3. розпилювання (металізація);

  4. занурення в розплавлений метал (гарячий метод);

  5. механо-термічний (плакування).

По механізму захисту розрізняють металічні покриття анодні і катодні. Метал анодних покриттів має електродний потенціал більш негативний, ніж потенціал металу, що захищається. У разі застосування анодних покриттів не обов'язково, щоб воно було суцільним. При дії розчинів електролітів у виникаючому корозійному елементі основний метал—покриття основний метал є катодом і тому при достатньо великій площі покриття не руйнується, а захищається електрохімічно за рахунок розчинення металу покриття. Прикладами анодних покриттів є покриття заліза цинком і кадмієм. Анодні покриття на залізі, як правило, володіють порівняно низькою корозійною стійкістю і придатні тільки для захисту апаратури і споруд від атмосферної корозії або від дії води.

Катодні металеві покриття, електродний потенціал яких більш електропозитивний, ніж потенціал основного металу, можуть служити надійним захистом від корозії тільки за умови відсутності в них пор, тріщин і інших дефектів, тобто за умови їх суцільності, оскільки вони механічно перешкоджають проникненню агресивного середовища до основного металу. Прикладами катодних захисних покриттів є покриття заліза міддю, хромом і іншими більш електропозитивними металами.



Гальванічні покриття.

Принципи отримання гальванічних покриттів засновані на осадженні на поверхні металів, що захищаються, катіонів з водних розчинів солей при пропусканні через них постійного електричного струму від зовнішнього джерела. Метал, що захищається, при цьому є катодом, а анодами служать пластини осаджуваного металу (розчинні аноди) або пластини графіту або металу, нерозчинного в електроліті (нерозчинні аноди). В першому випадку при замиканні електричного ланцюга метал анода розчиняється, а з розчину на катоді виділяється така ж кількість металу, так що концентрація розчину солі в процесі електролізу практично не змінюється. При проведенні процесу з нерозчинними анодами постійну концентрацію розчину підтримують періодичним введенням необхідних кількостей відповідної солі.

Так, наприклад, при пропусканні струму через водний розчин сірчанокислого нікелю із застосуванням нікелевих розчинних анодів на катоді протікають наступні реакції:

Ni2+ + 2e Ni;

H++ e H

На аноді відбувається перехід нікелю у вигляді іонів в розчин і розряд аніонів розчину:

Ni Ni2+ + 2e

4ОН--2О + О2 + 4е

При електролітичному осадженні кількість осаду, що виділяється, прямо пропорційна кількості електрики ,що пройшла через розчин. Для виділення 1 гекв будь-якого металу затрачується 96,5103 К електрики. Кількість металу, що виділяється на катоді постійним струмом силою 1 а протягом години, називається електрохімічним еквівалентом.

На основі законів Фарадея неважко підрахувати, яка кількість металу повинна осідати на катоді при проходженні через розчин солі певної кількості електрики, або яка кількість металу перейшла в розчин при розчиненні анода. Проте практичні дані завжди менше теоретичних. Це пояснюється тим, що на виділення металу затрачається лише частина протікаючого через систему струму, решта струму витрачається на побічні електрохімічні процеси, наприклад на виділення водню на катоді або (у випадку анодного розчинення) на розряд іонів ОН на аноді і т.п.

Гальванічні покриття, разом з великими достоїнствами (рівномірний розподіл по поверхні виробу, що захищається, можливість отримання покриття заданої товщини і ін.), мають також і деякі недоліки, до числа яких відноситься пористість покриття, що обмежує їх застосування в хімічному машинобудуванні.

Анодні захисні покриття (цинкові і кадмієві) можуть захищати сталеві конструкції від корозії у воді (водопровідні труби) і в розчинах нейтральних солей або від атмосферної корозії (покрівельне залізо). В агресивніших умовах ефективність цинкових або кадмієвих покриттів невелика внаслідок високої розчинності цих металів.

Катодні покриття, що мають потенціал більш позитивний, ніж потенціал вуглецевої сталі, захищають сталь тільки механічно, поки покриття суцільне. З таких покриттів представляють інтерес нікелеві, хромові і свинцеві покриття. Нікелеві покриття володіють стійкістю в лужних середовищах і знайшли застосування для захисту ванн при електролізі води. Нікелеві і хромові покриття служать також хорошим захистом від атмосферної корозії.

Хром жаростійкий, має вельми низький коефіцієнт тертя, високу твердість і володіє високою стійкістю на знос. Так зване пористе хромування використовується в хімічному машинобудуванні для збільшення терміну служби деталей, що піддаються дії високих температур або механічному зносу (наприклад, штоків компресорів високого тиску, штампів, матриць, прес-форм і т.п.).

Свинцеві покриття одержувані гальванічним шляхом, відрізняються великою чистотою і високою корозійною стійкістю. Свинець в гальванічній парі Fe—Pb є катодом. Він оберігає залізо від корозії, утворюючи щільне покриття тонкокристалічної структури. Має значення також високе перенапруження водню на свинці.

Дифузійні покриття.

Дифузійні покриття володіють порівняно високою корозійною стійкістю і мають ряд переваг перед гальванічними покриттями. Дифузійні покриття одержуються в результаті насичення поверхневих шарів металу, що захищається, атомами металу, яким захищають, і дифузії останніх в глибину металу, що захищається, при високих температурах, тому описаний спосіб одержання покриттів називається термодифузійним.

У поверхневих шарах металу, що покривається, як правило, спостерігається утворення нових фаз хімічних сполук або твердих розчинів. По мірі віддалення від поверхні углиб йдуть шари з поступовим зменшенням процентного вмісту того металу, яким покривають поверхню.

З дифузійних покриттів, що володіють високою корозійною стійкістю і особливо жаростійкістю, представляють інтерес покриття алюмінієм (алітування), кремнієм (термосиліціювання), хромом (термохромування). Спостережуване при цьому значне підвищення жаростійкості виробів обумовлене утворенням на їх поверхні оксидів Al2O3, Cr2O3, SiO2 або змішаних оксидів FeAl2O4, FeCr2O4, Fe2SiO4, які володіють підвищеними захисними властивостями і перешкоджають подальшому окисленню сплаву. Термодифузійні покриття можна також одержати в розплавлених і газоподібних середовищах. Для дифузійного термохромування застосовується металевий хром або ферохром в порошку. Крім того, до складу суміші вводять інертний порошок Al2O3 для оберігання від спікання і прилипання елементу, що наноситься, а також хлористий амоній. При нагріванні суміші в печі відбувається розкладання хлористого амонію на NH3 і HCl. Газоподібні аміак і хлористий водень витісняють з реторти повітря, запобігаючи процесу окислення елементу, що наноситься, і поверхні, що покривається. Залежно від марки сталі і необхідної товщини шару підбирають відповідну суміш, встановлюють тривалість процесу і температуру нагріву. Зазвичай термохромування проводять при температурі 1000-11500С протягом 20 годин і більше.

Термохромування в газовій фазі засноване на отриманні хромових покриттів з пари сполук хрому. Товщина дифузійного шару залежить від температури газової суміші і тривалості процесу і коливається в межах 0,02-0,10 мм. Згідно даних Горбунова термохромовані зразки стійкі в 35%-ному розчині азотної кислоти, в оцтовій і сірчаній кислотах і у ряді інших агресивних розчинів. Жаростійкість термохромованої вуглецевої сталі досягає 8500С. Чим більше температура в печі і час витримки, тим вища жаростійкість хромованої сталі.

Насичуючою речовиною при термохромуванні служить хлорид хрому, що одержується в результаті застосування хлористого водню, який діє на хром або ферохром при високій температурі. Процес здійснюється по наступній реакції при температурі близько 10000С:

3CrCl2 + 2Fe 2FeCl3 + 3Cr

Дифузійне силіціювання здійснюють для апаратури в зборі. Це усуває необхідність з'єднання вузлів і деталей, яке важко здійснити у випадку монтажу апаратів з залізокремнистих сплавів.

Дифузійне насичення сталі кремнієм можна проводити в порошкоподібних сумішах, в середовищі розплавлених електролітів і в газовій фазі. Так, при взаємодії заліза з чотирьоххлористим кремнієм відбувається виділення кремнію, згідно рівняння:

4Fe + 3SiCl4 3Si + 4FeCl3

Кремній насичуючи поверхня металу, утворює дифузійний шар Fe—Si. Процес силіціювання проводиться при температурі 1000-12000С; глибина дифузійного шару залежить від температури і тривалості процесу.

Процес дифузійного насичення поверхневих або глибших шарів вуглецевої сталі або чавуну алюмінієм носить назву алітування. Процес алітування здійснюють в герметично закритій жаротривкій формі, заповненій порошкоподібною сумішшю складу: 49% сплаву Fe—Al в порошку, 49% Al2O3 і 2% NH4Cl. Тривалість витримки виробів в печі від 4 до 25 годин, залежно від необхідної жаростійкості сталі. Товщина дифузійного шару залежить від температури і тривалості алітування. Нагрів реактора в печі проводиться при 900—10000С, внаслідок чого відбувається дифузія алюмінію в основний метал. Алітування з газової фази проводиться застосуванням леткого хлориду алюмінію, який при зіткненні з поверхнею сталі взаємодіє згідно реакції:

AlCl3 + Fe FeCl3 + Al

Алітована сталь володіє високою жаростійкістю; вона стійка в сірчистому газі, парах сірки і її сполук. Дифузійне насичення сталі алюмінієм є одним з найнадійніших способів захисту її від окислювальної дії кисню повітря при підвищених температурах.

Вироби піддаються алітуванню в зібраному вигляді: котельна арматура, деталі газогенераторів, реторт, муфелів і т.п. Внаслідок крихкості алітованого шару подальша механічна обробка виробів недопустима, але допустиме зварювання алітованих деталей.

У літературі є також дані про дифузійні титанові покриття. Процес їх отримання протікає в нейтральному або відновному середовищі, внаслідок чого утворюється шар збагачений титаном.



Розпилення (металізація).

Процес розпилення металів з метою отримання покриттів прийнято називати металізацією. Процес нанесення покриттів цим методом полягає в тому, що розплавлений метал з пістолетоподібних апаратів напилюється на поверхню, що захищається. Як правило, метал поступає в розпилювач у вигляді дроту і розплавляється або в газовому полум'ї (киснево-ацетиленове полум'я), або в електричній дузі, що створюється між двома електродами. Розпилення розплавленого металу, проводиться стиснутим повітрям під тиском 0,4-0,6 Мн/м2. Дріт подається спеціальним механізмом з швидкістю до 2,5 м/хв.

Цей метод знайшов широке застосування в промисловості для захисту великогабаритних конструкцій в зібраному вигляді: резервуари, газгольдери, залізничні мости і т.п. Розпилюють зазвичай цинк, алюміній, мідь, вуглецеву сталь, нержавіючі сталі і ін. Цей спосіб придатний також для нанесення покриттів на неметалічні матеріали—кераміку, бетон, тканини, графіт, пластмаси, картон і т.п.

Для напилення таких тугоплавких металів, як молібден, вольфрам, титан і ін., останнім часом запропоновані плазменно-дуговий і ракетний методи металізації.

Останнім часом знайшов застосування спосіб випаровування металів у вакуумі. Випаровування металів у вакуумі засновано на тому, що в умовах глибокого вакууму, 0,133-0,0013 н/м2, метал нагрівають до температури, при якій він інтенсивно випаровується і, осідаючи на поверхні виробів і стінках вакуум-камери, утворює тонку плівку. Цим способом можна осаджувати майже всі найпоширеніші метали—алюміній, залізо, хром, мідь. Товщина одержуваного шару, як правило, рівна 0,5-0,7 мкм.

Покриття алюмінієм, що наносяться випаровуванням у вакуумі, володіють хорошою відбивною здатністю (близько 90%) і не блякнуть з часом.

Різновидом способу випаровування металу у вакуумі є застосування електричної дуги між двома електродами з металу, що наноситься. Під дією цієї дуги метал плавиться, випаровується і осідає тонким шаром на поверхні виробів.

Недоліками покриттів одержуваних методом розпилення, є їх пористість (навіть відносно товстих покриттів), недостатньо міцне зчеплення з поверхнею, що захищається, і порівняльно великі втрати металу. Зменшення пористості досягається шляхом застосування багатошарового покриття одним і тим же металом з метою перекриття пор.

Стійкість покриттів визначається природою металу, що наноситься, і характером захисту. У цинкового покриття, оскільки воно є анодним, пористість не грає істотної ролі. Найчастіше це покриття застосовується для захисту сталі від атмосферної корозії (товщина 0,05-0,1 мм); при вмісті в повітрі сірчистих сполук наносять двошарове покриття—підшарок цинку (товщина 0,05 мм) і шар алюмінію (товщина 0,1-0,2 мм); для роботи в сильно агресивній атмосфері хімічних виробництв виріб, як правило, покривають свинцем (товщина 0,2-0,5 мм).

Алюмінієві покриття, так само як і алюміній, володіють високою корозійною стійкістю при дії сірчистих сполук при високих температурах. Цим пояснюється застосування в деяких випадках алюмінієвих покриттів, одержуваних методом напилення, для захисту устаткування заводів, що переробляють сірчисті нафти, для захисту котлів вулканізації і подібних їм апаратів.

Метод нанесення захисних покриттів розпиленням не знайшов достатньо широкого розповсюдження в хімічному машинобудуванні через пористість і відшарування покриття.

Гарячі покриття.

Спосіб гарячого нанесення покриттів полягає в зануренні виробів в розплавлений метал. Можливості отримання покриття гарячим способом визначаються здатністю металу, що покривається, сплавлятися з металом покриття з утворенням суцільного поверхневого шару. До числа недоліків цього способу відносяться: порівняльно велика витрата металу, що наноситься, нерівномірність покриття по товщині на виробах складного профілю, неможливість нанесення покриття на різьбу і ряд інших. Покриваючий метал, як правило, повинен мати нижчу температуру плавлення, ніж метал, що покривається.

Найбільш широко цей метод застосовується в промисловості для нанесення на вуглецеву сталь цинку, олова і свинцю. Олово легко сплавляється із залізом, і процес лудіння гарячим способом достатньо простий. Залізо мало (соті долі процента) розчиняється в олові з утворенням твердого розчину, тому покриття на залізі складається з різних шарів.

Гаряче лудіння застосовується в основному для захисту від корозії апаратури і виробів у виробництвах харчової промисловості, особливо у виробництві консервних банок.

У хімічному машинобудуванні луджена апаратура застосовується порівняно рідко внаслідок недостатньої корозійної стійкості олова.

Гаряче цинкування використовують для захисту листів покрівельного заліза, сталі, дроту, сітки, стрічки і готових виробів від корозії в атмосфері, воді і у ряді нейтральних розчинів, в яких цинк володіє корозійною стійкістю.

У хімічному машинобудуванні велике застосування знайшов спосіб гарячого свинцювання. Гарячі свинцеві покриття застосовуються для захисту мішалок, кранів, вентилів і різної арматури. При товщині покриття в декілька міліметрів можна одержати на залізі щільний безпористий шар свинцю, що захищає метал від корозії в багатьох електролітах і особливо в розчинах сірчаної кислоти і сірчанокислих солей. Оскільки розплавлений свинець не змочує поверхню заліза, що покривається, і не сплавляється з ним безпосередньо, покриття свинцем проводять, додаючи до останнього метали, які розчиняються і в свинці і в залізі, або обробляючи заздалегідь поверхню заліза цими металами. Для вказаних цілей застосовують стибій або олово.

Якщо необхідно нанести порівняно товстий шар свинцю (2 мм і більше) для захисту особливо відповідальних апаратів, застосовують так зване гомогенне свинцювання, при якому свинець наноситься на луджену поверхню конструкції, що захищається, у вигляді крапель розплаву.



Плакування.

Найдосконалішим способом захисту апаратів виготовлених з малостійких металів, корозійностійкими металами є плакування або облицьовування. Спосіб плакування полягає в тому, що на плиту основного металу накладають з обох боків листи іншого металу, потім весь пакет піддають гарячому прокату, одержуючи в результаті дифузії на границях розділу металів міцне зчеплення між серцевиною і плакованими шарами. У такий спосіб сталь плакують міддю, латунню, нікелем, мідно-нікелевими сплавами, алюмінієм, нержавіючою сталлю. Застосування біметалічних листів дозволяє захищати сталеву серцевину від корозії. Товщина плакованого шару, зазвичай, складає 8-20% загальної товщини листа.

Плакування є одним з основних способів захисту від корозії легких сплавів на основі алюмінію, головним чином сплавів типу дюралюмінію. Відомо, що дюралюміній як конструкційний матеріал застосовується внаслідок його високих механічних властивостей і малої питомої ваги. Проте цей сплав володіє низькою корозійною стійкістю, особливо в морській атмосфері. Для підвищення корозійної стійкості його покривають чистим алюмінієм. Товщина плакованого шару алюмінію складає з кожної сторони 4-5% від товщини дюралюмінієвої серцевини.

Плаковану сталь можна піддавати всім видам механічної обробки, зокрема штампуванню і зварюванню.


ЛАКОФАРБОВІ ПОКРИТТЯ


Антикорозійні захисні покриття хімічного обладнання.

Один з основних методів боротьби з корозією хімічного обладнання—нанесення на його поверхню, яка підлягає дії агресивного середовища, захисного покриття з хімічно стійкого в цьому середовищі матеріалу. В цьому випадку металічний корпус апарату служить як би каркасом системи і приймає на себе механічні навантаження, забезпечуючи міцність апарату, а захисне покриття охороняє металічний каркас від безпосередньої хімічної дії середовища.

Різноманітність хімічних середовищ, що діють на метал, умов роботи хімічного обладнання (тиск, температура і т.п.), конфігурації поверхонь, що захищаються, сильно ускладнюють вирішення питання про вибір захисного покриття, яке забезпечувало би надійну і тривалу роботу обладнання.

Практика експлуатації хімічного обладнання з захисними покриттями показує, що порушення нормальної експлуатації таких апаратів у більшості випадків відбувається із-за неправильно вибраної і розрахованої конструкції покриття, або порушення технічних умов виробництва робіт по його утворенню і, набагато рідше, внаслідок неправильного вибору матеріалу покриття.

В зв’язку з цим для забезпечення надійної і тривалої роботи обладнання з захисним покриттям необхідно додержуватися наступних умов.


  1. Правильно вибирати матеріал захисного покриття, що володіє необхідною стійкістю у заданому середовищі при робочих умовах (температура, тиск, наявність абразивної дії).

  2. Забезпечити механічну міцність покриття (мається на увазі можливість виникнення напруг внаслідок зміни температури, набухання, процесу старіння і ін.).

  3. Суворо виконувати технічні умови при нанесенні захисного покриття.

Схеми антикорозійних захисних покрить, їх характеристика.

В зв’язку з різноманітністю конструкцій хімічних апаратів їх технологічного призначення, агресивних середовищ (їх концентрацій і температур), а також у зв’язку з різноманітністю матеріалів і технології нанесення захисного покриття існують різні захисні покриття і футерівки.

Однак з деякими допущеннями все це розмаїття видів захисних покрить може бути зведене до наступних основних схем покрить, що застосовуються при захисті хімічних апаратів від дії агресивних середовищ.


  1. Утворення на поверхні, що захищається, міцного плівкового захисного покриття з хімічно стійкого матеріалу.

  2. Нанесення на поверхню, що захищається, порівняно товстого шару (рівного або більшого по товщині стінки, що захищається) з хімічно стійкого матеріалу.

  3. Покриття поверхні, що захищається, листами хімічно стійкого матеріалу приклеюванням або обкладкою.

  4. Укладання по поверхні, що захищається, футерівки з штучних хімічно стійких виробів на відповідному в’яжучому.

Вибір виду покриття визначається рядом причин і в першу чергу умовами роботи хімічного апарату (агресивним середовищем, його температурою, концентрацією і можливістю абразивної дії); видом матеріалу, стійкого в даних умовах і технологією утворення із нього захисного покриття; степеню складності геометричної форми поверхні, що захищається.

Плівкові захисні покриття.

Плівкові захисні покриття наносять одним з наступних способів:



  1. Багатошаровим фарбуванням поверхні, що захищається, щіткою (або зануренням) лаками, фарбами і бітумами з сушкою кожного шару.

  2. Гумуванням з розчинів (герметиком У-30М, наіритом і ін.) з наступною вулканізацією.

  3. Напиленням порошкоподібних полімерних матеріалів методом газополум’янного напилення або вихровим методом.

  4. Багаторазовим нанесенням (фарбувальним методом) емульсії з полімерних матеріалів з наступною сушкою і спіканням.

  5. Нанесення шихти з порошкоподібних матеріалів з наступним спіканням у склоподібне покриття (кислотостійка емаль).

Товщина плівкового покриття, в залежності від кількості нанесених шарів, складає 0,1-0,5 мм.

До переваг цього виду захисного покриття слід віднести: простоту технології утворення, можливість нанесення композиції на поверхню складної конфігурації, збереження корисного об’єму апарату і його ваги.

До недоліків плівкового покриття відноситься мала механічна міцність покриття, внаслідок чого його не можна застосовувати при наявності абразивної дії середовища, а також низька робоча температура середовища (за виключенням кислотостійкої силікатної емалі).

Вказаний вид покриття найбільш часто застосовують при захисті поверхонь, які підлягають дії агресивного паро газового середовища (газоприймачі, газоходи, кришки апаратів, вентиляційні установки). Прикладами використання плівкового захисного покриття є емалювання і фарбування хімічно стійкими фарбами поверхонь апаратури.



Посилене захисне покриття.

Його виконують нанесенням хімічно стійкого матеріалу на поверхню, що захищається.

Найбільш часто для створення такого покриття використовують термо -реактивні пластмаси (фаоліт, азбовініл) і кислотостійкі замазки (силікатна, типу фа ізол і ін.). На поверхню, що захищається, наносять сирий матеріал (сира фаолітові або азбовінілова маса, розчини кислотостійких замазок), які потім при певних умовах переходять у твердий стан. Товщина покриття, як правило, складає 10-25 мм.

Для збільшення механічної міцності і адгезії до поверхні, що захищається, у ряді випадків сиру масу наносять на металічну сітку, закріплену до поверхні, що захищається, точковим електрозварюванням.

До переваг цього виду покриття слід віднести можливість нанесення композиції на поверхню складної конфігурації, малу зміну ваги поверхні, що захищається, достатню механічну міцність покриття, порівняно нескладну технологію його утворення. Недоліки покриття з термореактивної пластмаси-усадка нанесеної на поверхню сирої маси при її твердінні і внаслідок цього можливість утворення тріщин; необхідність використання спеціальної полімеризаційної камери для затвердіння сирої термореактивної маси, що обмежує розміри деталей, що захищаються; необхідність підтримування спеціального режиму для затвердіння сирого шару на протязі тривалого часу.

Температура середовища в апаратурі з вказаним захисним покриттям зазвичай складає для покриття з полімерних матеріалів (азбовініл, фаоліт, фаезол) до 1200С, для силікатних матеріалів 3000 і вище. Вказаний вид покриття частіше всього застосовують при захисті поверхонь крупних газоприймачів, кришок хімічних апаратів, мішалок і арматури, працюючих в агресивних середовищах.


Листове покриття.

Його наносять на поверхню, що захищається, наступними способами:



  1. Наклейкою розкраяних листів полімерних матеріалів зі зварюванням стикових швів.

  2. Наклейкою розкраяних листів сирої гуми з наступною вулканізацією покриття.

  3. Простою обкладкою без наклейки.

Товщина захисного покриття залежить від товщини листового матеріалу, що наноситься; для хімічної апаратури вона, як правило, складає 3-6 мм.

До основних переваг цього виду покриття відносяться: можливість застосування готового листового матеріалу, що випускається промисловістю в достатньому асортименті, з різними фізико-механічними властивостями і різною хімічною стійкістю; порівняно нескладна технологія виконання робіт по наклеюванню листів на поверхню, що захищається.

Недоліки листового виду покриття полягають в наступному: поверхня, що захищається повинна мати нескладну форму. Адгезія листів до металічної поверхні забезпечується за рахунок клею і дуже часто вона буває недостатньою. Ряд клеїв не володіє достатньою хімічною стійкістю, тому необхідно зварювати стикові шари покриття. Це ускладнює технологію утворення покриття. При використанні листового покриття температура не повинна перевищувати 1000С для полімерних матеріалів і 700С для гум.

Ряд полімерних матеріалів (поліетилен, поліпропілен і ін.) не можна наклеювати на поверхню, що захищається, із-за їх неполярності.

Метод обкладки без наклеювання на поверхню, що захищається. Мало застосовують в хімічній апаратурі, однак його успішно використовують при футеруванні стальних труб пластмасами. Найбільш часто при захисті хімічної апаратури листовими покриттями застосовують гумування поверхні гумою.

Футерування штучними кислотостійкими виробами.

Для утворення цього виду покриття на поверхню, що захищається, укладають штучні кислотостійкі вироби на спеціальних в’яжучих матеріалах (хімічно стійких замазках) з наступною сушкою укладеної футерівки.

В якості штучних кислотостійких виробів для футерівок частіше всього використовують блоки і спеціальні штучні вироби з природного каменю; плитки, цеглу і блоки з кислотостійкої кераміки; плитки із скла, фарфору, сіталлу, плавленого діабазу, просоченого графіту і деяких полімерних матеріалів.

По конструкції футерівки діляться на прості (одношарові), багатошарові і комбіновані (багатошарові футерівки з підшарком з листового органічного матеріалу.

Товщина футеровочного шару залежить від розмірів штучних виробів і кількості шарів і складає приблизно 50-500 мм.

Одношарову футерівку застосовують для захисту поверхонь хімічної апаратури з паро газовим середовищем (без конденсації), газоходів, а також підлог і фундаментів у хімічних цехах.

Багатошарову і комбіновану футерівки використовують для захисту поверхонь хімічної апаратури, яка працює у найбільш важких умовах по степені дії середовища, температури, механічній і абразивній дії.

До переваг футерівок слід віднести:



  1. високу механічну міцність (можна застосовувати при механічній і абразивній дії середовища);

  2. високу межу робочої температури середовища (біля 300-4000С);

  3. низьку вартість футерівки при використанні для покрить штучних виробів, які випускаються промисловістю у масових кількостях.

Недоліки футерівок полягають в наступному: значно збільшується вага апарату після нанесення футерівки, а також зменшується корисний об’єм. Для збереження заданого об’єму необхідно з врахуванням товщини футерівки збільшувати розміри корпусу апарату.

Більшість штучних матеріалів (кераміка, фарфор, природні камені, графіт) володіють пористістю, тому при захисті від високо агресивних середовищ необхідно вводити в покриття непроникливий підшарок з органічного матеріалу (поліізобутилен, гума і ін.)

Застосування у підшарку цих матеріалів, які володіють сприятливим сполученням механічної міцності з низьким модулем пружності, значною деформативністю, сприяє в ряді випадків попередженню утворення тріщин у футерівці.

Футерівки можна наносити переважно на поверхню простої геометричної форми.

При роботі з середовищами, які мають високу температуру, в шарах футерівки виникають великі температурні напруження внаслідок різних значень відносного температурного коефіцієнта лінійного розширення матеріалів футерівки і корпусу апарату. Для забезпечення надійної і тривалої роботи апарату в цьому випадку необхідна ретельна перевірка виникаючих температурних напружень.

Операції по нанесенню футерівки аналогічні операціям будівельного виробництва, але потребує ретельного виконання і строгого контролю за якістю робіт.



Гумування.

Захист поверхонь хімічної апаратури, технологічних трубопроводів і арматури покриттям гумою (гумування) широко застосовується в антикорозійній техніці.

Гуми і ебоніти одержують на основі натурального або синтетичного каучуку, або їх суміші.

В сирому вигляді ці матеріали представляють собою механічну суміш каучуку, сірки, наповнювача і різного роду добавок (анти старіючих).

В залежності від вмісту сірки гуми ділять на: м’які з 2-4 ваг. ч. сірки, ебоніти з 30-60 ваг. ч. сірки і напівебоніти, які займають по вмісту сірки проміжне положення між м’якою гумою і ебонітом.

По способу виготовлення розрізняють каландровані і вальцьовані гуми. Для захисних покрить (гумування) використовують в основному каландровані гуми, які випускаються у вигляді листів шириною (500-1000)10 мм, товщиною 0,5-6 мм.

Гуми володіють достатньо високою хімічною стійкістю. Вони стійкі в мінеральних кислотах середньої концентрації і їдких лугах.

До переваг захисних гумових покрить слід віднести хорошу хімічну стійкість гум в ряді агресивних середовищ при температурах до 700С, а для деяких гум до 1100С; високу адгезію гумового покриття до поверхні, що захищається; хорошу деформативність гумового захисного покриття, що забезпечує жорстку сумісну роботу поверхні, що захищається, і покриття при різних умовах; мала питома вага покриття ( = 1,351,5 Г/см3 і невелика товщина (3-6 мм).

Найбільш поширені методи нанесення гумових покрить—наклеювання на поверхню, що захищається сирих гумових листів з наступною вулканізацією їх, а також гумування із розчинів—нанесення на поверхню, що захищається, покриття з рідких гумових розчинів з наступною вулканізацією. Останній спосіб дозволяє гумувати поверхні складної конфігурації.

Менш поширене нанесення гумового покриття газополум’яним напиленням порошків тіоколових сумішей.

Гумові покриття поверхонь хімічної апаратури або його деталей може бути одношаровим і багатошаровим. Вибір конструкції, кількості шарів, товщини покриття і марок гуми визначається умовами роботи.

Одношарові покриття з ебоніту і напівебоніту застосовують для гумування залізничних цистерн, контейнерів, центрифуг, мішалок, баків, мірників труб, фасонних частин до трубопроводів і інших деталей при дії мінеральних кислот середньої концентрації і газів.

Одношарові покриття з м’якої гуми застосовують в апаратах, які працюють в легких умовах—слабке агресивне середовище, нормальна температура, відсутність перемішування середовища (електролітичні ванни, збірники).

Двохшарові (дубльовані) покриття з ебоніту, приклеєного до металу, і зовнішнього шару з м’якої гуми застосовують при наявності стирання покриття середовищем.

Двохшарове покриття з м’якої резини, прикріпленої до металу, і зовнішнього шару з ебоніту застосовують у випадках, коли необхідна стійкість до вібрацій при порівняно невисокій міцності кріплення.

Трьохшарові покриття—перший шар з м’якої резини, проміжний шар з ебоніту і зовнішній шар з м’якої резини—застосовується, коли необхідна висока хімічна стійкість, опір стиранню і хороші амортизаційні властивості.

Для одержання захисних покрить з гумових сумішей (гумування з розчинів) використовують наірит НТ—каучуковий розчин на основі низькомолекулярного хлоропренового каучуку—і тіоколів герм етик У30М—каучуковий розчин на основі полісульфідного каучуку.

Гумові розчини наносять на поверхню, що захищається, розпилювачем, щіткою або зануренням виробу у розчин.

Найбільш доцільно застосовувати цей метод при необхідності гумування поверхонь складної конфігурації.

Покриття з нагріту НТ не володіють необхідною адгезією до металів , тому розчин нагріту наносять по грунті. В якості грунту під наірітове покриття рекомендується клей лейконат і грунт-33 (хлорнаіріт, наіріт і епоксидна смола).

В залежності від марок гуми і розмірів апарату гумові покриття можна вулканізувати:


  1. під тиском гострою парою або гарячим повітрям у вулканізаційних котлах;

  2. те ж саме, безпосередньо в апараті, який гумується;

  3. без тиску киплячою водою або гарячим розчином хлористого кальцію (відкрита вулканізація)

Режим вулканізації також залежить від конструкції покриття (марки гуми, товщини) і розмірів апарату. Тривалість вулканізації 20-38 годин.

Емалі


Емаль представляє собою склоподібну масу, яка наноситься на металічну поверхню у тонкоподрібненому стані і щеплюється з нею у вигляді тонкого покриття шляхом випалення при високій температурі.

Емалі одержують сплавленням гірських порід (кварцовий пісок, глина, крейда, польовий шпат) з плавнями (бура, сода, поташ) при високих температурах (1250-13000С). Крім вказаних основних компонентів у емаль входить ряд допоміжних речовин:



  1. оксиди—для покращення щеплення емалі з поверхнею металу (NiO,CaO);

  2. глушники—для одержання непрозорого стану (TiO2, ZnO2, SnO2, флориди і ін.);

  3. барвники—для надання емалі необхідного кольору (наприклад,Cr2O3- зелений колір, Fe2O3 -коричневий колір і т.п.).

Хімічна стійкість емалі у мінеральних кислотах (крім плавикової) досягається збільшенням вмісту кремнезему, а в лужних середовищах—збільшенням вмісту основних оксидів.

Розрізняють два види емалей:



  • ґрунтові, які наносять безпосередньо на метал;

  • покривні, які наносять на ґрунт.

Ґрунтові емалі наносять на поверхню виробів мокрим способом. Покривні емалі наносять на виріб двома способами:

  • сухим—у вигляді тонкоподрібненого порошку, одержаного після відсіювання (пудровий спосіб);

  • мокрим—у вигляді сметаноподібної маси, одержаної розмолом емалевого сплаву з добавкою 4-8% глини і води (шлікерний спосіб).

При пудровому способі виріб попередньо нагрівають до червоного каління, а при шлікерному способі він залишається холодним. Емалювання виробів проводиться випалюванням у печах.

Дія кремнезему, як основного компоненту, що обумовлює кислото- стійкість покривної емалі, може бути посилена або послаблена добавкою інших оксидів, які можна розкласти по степені посилення ними кислото- стійкості емалі в наступному порядку:

К2О< 2O22

Вміст основних компонентів в типових кислотостійких емалях наступний (у %):

SiO2 55-65 Na2O 10-20

TiO2 0-8 CaF2 2-5

ZrO2 0-5 Na2AlF6 0-8

Al2O3 2-5 Na2SiF6 0-6

CaO 1-6 B2O3 2-7

MgO 0,1-1 K2O 3-8

ZnO 0-5

Дія кислот на емалі залежить від їх констант дисоціації. Сильні мінеральні кислоти руйнують емалі більш інтенсивно, ніж органічні. По степені збільшення дії органічних кислот на емалі їх можна розкласти в такому порядку: вугільна, оцтова, молочна, винна, лимонна, щавелева.

Звичайні кислотостійкі емалі стійкі до гарячих лужних розчинів концентрації до 5%. Спеціальне кислотолужностійке покриття може експлуатуватися як у кислотах, так і у киплячих розчинах їдких лугів концентрації до 10% і вуглекислих лугів концентрації до 40%.

Допустима температура експлуатації емалюй в рідкому середовищі складає 150-2000С (для спеціальних емалюй до 2500С), а у газовій фазі 450-7000С(для спеціальних жаростійких емалюй більше 10000С). Морозостійкість стальної емальованої апаратури досягає -700С, а чавунної не нижче -300С.

До числа недоліків емалевого покриття відноситься низький коефіцієнт теплопровідності, який у 8 разів менший, ніж у вуглецевої сталі. Низька теплопровідність емалі сприяє нерівномірному розподілу температури при нагріванні і охолоджені емалі, що в свою чергу викликає нерівномірну зміну об’єму і виникнення напружень. Крім того велике значення має різниця в коефіцієнтах термічного розширення металу і покривного шару що приводить до виникнення в емалі великих внутрішніх напружень. Якщо коефіцієнт термічного розширення емалі більший від такого у металі то в емалі виникають розтягуючи напруження і вона розтріскується, а при < виникають зжимаючі напруження і емаль відколюється. Внаслідок того що емаль крихка і погано опирається дії розтягуючи напружень стараються одержати емаль з коефіцієнтом термічного розширення трохи меншим ніж у метала.

Із кислотостійкої емалі виготовляють резервуари, реактори, вакуум-апарати, дистиляційні і ректифікаційні установки, теплообмінні апарати, мішалки, труби, деталі і їх з’єднання, холодильники, нутч-фільтри і ін.






База даних захищена авторським правом ©shag.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка