Чугунное литье.
Серый чугун обладает хорошими литейными свойствами и легко обрабатывается резаньем. Коррозионная стойкость его несколько выше, чем у стали. Из чугуна изготовляют емкостные аппараты с мешалками, широко применяемые во многих технологических процессах (сульфирование, нитрование, щелочное плавление и т.д.). Чугун широко применяют для изготовления отдельных деталей - сальников, приводов, мешалок, трубопроводной арматуры и т.д.
Правилами Госгортехнадзора допускается изготовление из чугуна аппаратов, рассчитанных на давление не более 0,8 МПа, если температура стенки аппарата не превышает 250оС.
Наряду с серым чугуном для нефтезаводской аппаратуры применяют легированные чугуны, обладающие повышенной химической стойкостью и жаропрочностью. Никелевые чугуны марки СЧЩ-1, СЧЩ-2 с содержанием никеля до 1% не склонные к щелочной хрупкости, применяют для работы со щелочами при повышенных температурах. Хромистые чугуны с содержанием хрома 30% устойчивы в растворах азотной, фосфорной и уксусной кислот. Для работы с серной, азотной и соляной кислотами применяют кремнистые чугуны - антихлор и ферросилиды. Антихлор стоек к соляной кислоте, в которой интенсивно коррозируют почти все металлы. Недостатками кремнистых чугунов является хрупкость, чувствительность к резким колебаниям температуры и трудность обработки резанием. Ферросилиды обрабатываются только металлокерамическими резцами.
Цветные металлы.В химическом машиностроении применяют медь, алюминий, свинец, никель, титан и сплавы указанных металлов. Из меди марок М2 и М3 с содержанием соответственно 99,7 и 99,5% чистой меди, изготовляют теплообменники, емкостные аппараты, ректификационные колонны. Максимальная температура применения медных аппаратов 250оС. Медь повышает свою прочность при низких температурах, сохраняя при этом пластичные свойства, поэтому она является ценным конструкционным материалом в технике глубокого холода. Соединение отдельных частей аппаратов осуществляется клепкой, электродуговой и газовой сваркой с использованием медных электродов с обмазкой.
Таблица 4
| Материал | Марка | Химический состав, % | Механические свойства | Области применения | |||||||||
| Zn | Sn | Al | Cu | sт, МПа | sв, МПа | d, % | |||||||
| Медь | М0 М3 | 99,95 99,50 | Облицовка аппаратов в среде горячей серной кислоты | ||||||||||
| Латунь оловянистая (сплав меди с цинком) | ЛО70-1 | 1,3 | -- | 76-79 | 150-180 | 330-380 | Трубы конденсаторов, работающих на морской воде | ||||||
| ЛО62-1 | 36-37 | 0,7-1,1 | -- | 61-63 | 150-380 | 380-440 | 30-37 | Решетки и внутренние детали конденсаторов детали, соприкасающиеся с разбавленной соляной кислотой | |||||
| Алюминий технической чистоты | А5,А6, А7 | --- | --- | 99,9 | --- | --- | 30-40 | Аппараты и емкости; соприкасающиеся со средами средней и повышенной активности | |||||
| Сплав алюминиевый | АМГ-2 | --- | --- | --- | --- | --- | Трубы теплообменников и холодильников | ||||||
| Никельмедный сплав | Монель | --- | --- | --- | 27-29 | --- | 500-600 | 2-3 | Облицовка аппаратов в среде разбавленной соляной кислоты и морской воды | ||||
А л ю м и н и е в у ю аппаратуру используют в производстве азотной, фосфорной и органических кислот, т.е. там, где они могут заменить нержавеющие стали, латунь и другие, более дорогие цветные металлы. Максимально допустимая температура для алюминиевых аппаратов 200оС. Из алюминия изготовляют резервуары, емкости, колонны, теплообменники, небольшие реакционные аппараты. Применение алюминия ограничивается его низкой механической прочностью. Соединение частей аппаратов из алюминия производят электродуговой или газовой сваркой.
С в и н е ц используется для изготовления отдельных изделий (змеевиков, гильз термометров и т.д.) и для защиты стальных аппаратов путем обкладки листовым свинцом или гомогенным свинцеванием, т.е. в наплавке слоя свинца толщиной 3 - 6 мм на предварительно подготовленную поверхность.
Свинец устойчив во многих агрессивных средах, в том числе в разбавленной серной кислоте. Вследствие низкой механической прочности и высокой стоимости всюду, где возможно, свинец заменяют пластмассами или нержавеющими сталями.
Н и к е л ь обладает хорошими литейными свойствами, он хорошо куется и штампуется. Аппаратуру из никеля применяют для процессов щелочного плавления, при переработке органических кислот, а также в тех случаях, когда требуется высокая чистота продукта или применение кислотостойких сталей недопустимо вследствие их действия как катализатор, ускоряющего ход нежелательных реакций. Никель - очень дефицитный материал и для химической аппаратуры как самостоятельный конструкционный материал применяется редко. Сварку никелевых деталей производят никелевыми электродами в атмосфере инертного газа.
Сплавы на основе никеля и молибдена типа -“хастеллой,” обладают очень высокой коррозионной стойкостью. Так, например, никель-молибденовый сплав Н70М27Ф (ЭП- 496) устойчив в кипящей соляной кислоте высокой концентрации, сплав 0Х15Н55М16В (ЭП- 567) устойчив в кипящей серной кислоте. Никель-молибденовые сплавы хорошо свариваются, благодаря высокой коррозионной стойкости они являются ценными материалами химического машиностроения. Вследствие высокой стоимости и дефицитности исходных металлов эти сплавы идут на изготовление ответственных узлов аппаратуры, а также отдельных небольших аппаратов.
Все большее применение в химическом машиностроении находит т и т а н. По прочности он немногим уступает, стали, а удельный вес его почти в два раза меньше. Титан стоек к азотной кислоте любых концентраций, к разбавленной серной кислоте, к атмосфере влажного хлора и многим другим коррозирующим средам. Температурный предел его применения 600 - 650оС. Титан хорошо куется, штампуется и сваривается. Варка производится в атмосфере аргона. Титан используется для изготовления целых аппаратов и отдельных ответственных деталей - змеевиков, труб передавливания, гильз термометров и т. д.
Еще более высокой химической стойкостью обладает т а н т а л. Он не коррозирует в кипящей соляной кислоте, серной, азотной и фосфорной кислотах.
Тантал чрезвычайно дорог, поэтому его применяют в исключительных случаях, для особо ответственных машин и аппаратов, а также в виде тонкой фольги для обкладки аппаратов.
Неметаллические материалы органического происхождения
В химическом машиностроении применяют пластмассы, резину, полиизобутилен и материалы на основе графита.
П л а с т м а с с ы обладают высокой стойкостью к электролитов (за исключением сильных окислителей и концентрированной серной кислоты). Пластмассы подразделяются на термоплавкие и термореактивные. Термоплавкие - размягчаются при нагревании и снова застывают при охлаждении; термореактивные - при нагревании не размягчаются. Из многочисленных пластмасс в химическом машиностроении наиболее широко применяются фаолит, винипласт, полиэтилен, фторопласт - 4.
Фаолит изготовляют из резольной смолы и наполнителя. В зависимости от рода наполнителя различают фаолит марки А (асбестовый наполнитель) и марки Т (наполнители - графит и асбест). Фаолит является термореактивной пластмассой. При нагревании до 120 - 130оС сырой фаолит затвердевает и приобретает достаточную механическую прочность. Фаолит устойчив к растворам различных органических кислот и ко многим органическим растворителям. В щелочных средах фаолит нестоек. Из фаолита изготовляют емкостные и колонные аппараты, ванны, трубопроводы, газоходы. Соединение частей аппаратов производят с помощью свободных фланцев или раструбов с последующим заполнением последних замазкой.
В и н и п л а с т - термоплавкая пластмасса. Он стоек к воздействию многих коррозирующих сред, за исключением сильных окислителей и концентрированной серной кислоты. Температурные пределы применения от - 10 до + 60оС. Из винипласта изготовляют небольшие аппараты, электролизные ванны, трубопроводы, воздуховоды, отдельные детали аппаратов. Отдельные части соединяют склейкой или сваривают винипластовым прутком. Недостатком винипласта является низкая механическая прочность, хрупкость и малые температурные пределы применения.
П о л и э т и л е н также представляет собой термоплавкую пластмассу. Его химическая стойкость и термостойкость примерно такая же, как и у винипласта. Из полиэтилена изготовляют небольшие аппараты, трубопроводы, воздуховоды. Полиэтилен хорошо подается механической обработке, штамповке, сварке.
Весьма перспективным является п о л и п р о п и л е н, который имеет значительно более высокие температурные пределы применения - до 150оС.
Ф т о р п л а с т представляет собой пластмассу, являющуюся полимером фторсодержащих органических соединений. Исключительная химическая стойкость почти во всех кислотах и растворителях и теплостойкость (до 300оС) делают его чрезвычайно ценным материалом для химического машиностроения. Фторопласт хорошо поддается механической обработке, но практически не сваривается и не склеивается. Из него делают детали аппаратов, седла клапанов, прокладки. Фторопласт имеет низкий коэффициент трения, поэтому его успешно применяют в качестве сальниковой набивки для подвижных соединений и втулок подшипников с небольшой нагрузкой.
Для защиты стенок химических аппаратов, подвергающихся действию агрессивных сред, применяют покрытия р е з и н о й и п о л и и з о б у т и л е н о м. Термическая стойкость резины до 90оС. Резиновые покрытия обладают высокой стойкостью к абразивному износу, вибрации, резким температурным колебаниям. Листы резины наклеивают на тщательно очищенную поверхность, затем покрытие вулканизируют. Процесс вулканизации заключается в выдержке резинового покрытия при температуре 110 - 130оС в течение 15 - 25 часов.
Наряду с резиной для защиты аппаратов применяют каучуко-подобный материал - п о л и и з о б у т и л е н. В отличие от резины он не нуждается в вулканизации, что значительно упрощает нанесение этого покрытия. Температурные пределы его применения от - 20 до + 60оС.
Материалы на о с н о в е г р а ф и т а также применяются в химическом машиностроении.
Графит обладает высокой химической стойкостью и термостойкостью. Он отличается пористостью, поэтому для получения плотных изделий его пропитывают смолами. Важное преимущество графитовых материалов по сравнению со всеми остальными неметаллическими материалами - высокая теплопроводность, что дает возможность применять их для теплообменных элементов. Из пропитанного графита и прессованных материалов на основе графита изготовляют трубы, футеровочные плитки, корпуса насосов и теплообменники различных типов - трубчатые, блочные, пластинчатые и т.д.
Дата добавления: 2015-04-03; просмотров: 1931;